(57)【要約】【課題】直流線路の充電時間及び送電電力の回復時間を短縮することのできる電力変換器の制御装置を提供する。【解決手段】ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂは、順変換器３Ａ側と逆変換器３Ｂ側にそれぞれ異なるＶＤＣＯＬ特性を有し、各ＶＤＣＯＬ特性は、直流電圧の高低２つの区切り点を有し、高低区切り点間における直流電流指令値の上限値が、順変換器３Ａ側より逆変換器３Ｂ側の方が低く設定され、かつ、各ＶＤＣＯＬ特性の低区切り点が一致し、当該低区切り点以下の区間における直流電流指令値の上限値が、順変換器３Ａ側より逆変換器３Ｂ側の方が低く設定されている。【選択図】図２
2016152733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流線路と、順変換器として動作する電力変換器と、逆変換器として動作する電力変換器とを介して互いに接続された２つの電力系統間で電力の変換を行う電力変換器の制御装置であって、
直流電力を直流電力設定値に追従させるための制御角を出力する定電力制御回路と、
直流電圧に基づいて直流電流指令値に制限を与えるＶＤＣＯＬ特性を有するＶＤＣＯＬ制御回路と、
前記直流線路の直流電流を、前記ＶＤＣＯＬ特性に基づいて設定された直流電流設定値に追従させるための制御角を出力する定電流制御回路と、
前記直流線路間の直流電圧を直流電圧設定値に追従させるための制御角を出力する定電圧制御回路と、
前記電力変換器の余裕角を一定にするための制御角を出力する定余裕角制御回路と、
前記定電流制御回路、前記定電圧制御回路、及び前記定余裕角制御回路の制御角の最小値を前記電力変換器の制御角とする最小値選択回路と、
を備え、
前記ＶＤＣＯＬ制御回路は、順変換器側と逆変換器側にそれぞれ異なる前記ＶＤＣＯＬ特性を有し、
各前記ＶＤＣＯＬ特性は、直流電圧の高低２つの区切り点をそれぞれ有し、高低区切り点間における前記直流電流指令値の上限値が、前記順変換器側より前記逆変換器側の方が低く設定され、かつ、各前記特性の低区切り点が一致し、当該低区切り点以下の区間における前記直流電流指令値の上限値が、前記順変換器側より前記逆変換器側の方が低く設定されていること、
を特徴とする電力変換器の制御装置。
【請求項２】
直流線路と、順変換器として動作する電力変換器と、逆変換器として動作する電力変換器とを介して互いに接続された２つの電力系統間で電力の変換を行う電力変換器の制御装置であって、
直流電力を直流電力設定値に追従させるための制御角を出力する定電力制御回路と、
直流電圧に基づいて直流電流指令値に制限を与えるＶＤＣＯＬ特性を有するＶＤＣＯＬ制御回路と、
前記直流線路の直流電流を、前記ＶＤＣＯＬ特性に基づいて設定された直流電流設定値に追従させるための制御角を出力する定電流制御回路と、
前記電力変換器の余裕角を一定にするための制御角を出力する定余裕角制御回路と、
前記定電流制御回路、前記定電圧制御回路、及び前記定余裕角制御回路の制御角の最小値を前記電力変換器の制御角とする最小値選択回路と、
を備え、
前記ＶＤＣＯＬ制御回路は、順変換器側と逆変換器側にそれぞれ異なる前記ＶＤＣＯＬ特性を持って設けられ、
各前記ＶＤＣＯＬ特性は、直流電圧の高低２つの区切り点をそれぞれ有し、高低区切り点間における前記直流電流指令値の上限値が、前記順変換器側より前記逆変換器側の方が低く設定され、かつ、前記逆変換器側の低区切り点が前記順変換器側の低区切り点よりも高く、前記順変換器側の低区切り点以下の区間における前記順変換器側の前記直流電流指令値の上限値が、前記逆変換器側の低区切り点以下の区間における前記逆変換器側の前記直流電流指令値の上限値と等しく設定されていること、
を特徴とする電力変換器の制御装置。
【請求項３】
各前記ＶＤＣＯＬ特性は、前記逆変換器側の低区切り点が前記順変換器側の低区切り点よりも高く設定されていること、
を特徴とする請求項１に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項４】
前記ＶＤＣＯＬ制御回路には、順変換器側と逆変換器側にそれぞれ１次遅れ回路が設けられ、前記１次遅れ回路の事故回復時における時定数は、前記順変換器側よりも前記逆変換器側の方が高く設定されていること、
を特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電力変換器の制御装置。
【請求項５】
前記ＶＤＣＯＬ制御回路は、第１の特性として前記ＶＤＣＯＬ特性と、第２の特性として直流電圧に対する直流電流指令値の制限値が、前記順変換器側の方が前記逆変換器側よりレベルが高く一定に設定された固定リミッタ特性とを有し、
直流電流指令値が予め設定された第１の閾値を超えるかを判定する電流レベル判定器と、
直流電圧が予め設定された第２の閾値を下回るかを判定する電圧レベル判定器と、
前記電流レベル判定器及び前記電圧レベル判定器の判定結果に基づいて、前記第１の特性と前記第２の特性を切り替える切替器と、
を備え、
前記電流レベル判定器が、前記直流電流指令値が前記第１の閾値以下であると判定し、前記電圧レベル判定器が、前記第２の閾値を下回ると判定した場合に、前記切替器は、前記第２の特性に切り替えること、
を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電力変換器の制御装置。
【請求項６】
前記ＶＤＣＯＬ特性は、直流電流指令値の上限値を決める上限リミッタであり、
前記ＶＤＣＯＬ制御回路は、前記上限リミッタの他、直流電流指令値の下限値を決める下限リミッタが設けられ、
前記下限リミッタは、順変換器側と逆変換器側にそれぞれ異なる特性と、直流電圧の高低２つの区切り点をそれぞれ有し、高区切り点以下の区間において前記順変換器側の直流電流指令値の下限値が前記逆変換器側よりも高く設定されていること、
を特徴とする請求項１〜４の何れか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、直流と交流との間で相互に電力を変換する電力変換器の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流送電システムは、例えば、商用周波数の異なる交流系統間で電力を融通する場合に用いられている。直流送電システムは、異なる交流系統それぞれに接続され、交流から直流又は直流から交流への電力変換を行う２つの電力変換器と、直流リアクトルを介して２つの電力変換器を接続する直流線路とを備えている。
【０００３】
交流から直流への電力変換を行う電力変換器を順変換器といい、直流から交流への電力変換を行う電力変換器を逆変換器という。例えば、互いに周波数の異なる交流系統Ａと交流系統Ｂが直流送電システムを経由して接続され、交流系統Ａから交流系統Ｂへ電力融通を行う場合、交流系統Ａ側の電力変換器を順変換器として動作させ、交流系統Ｂ側の電力変換器を逆変換器として動作させる。
【０００４】
電力変換器には、制御装置が接続されている。この制御装置は、直流電流及び直流電圧の設定値と、直流線路の検出電流及び検出電圧に基づいて電力変換器の制御角を演算し、当該制御角に基づいて電力変換器を制御する。
【０００５】
定電力制御モードで運転するＨＶＤＣ（Ｈｉｇｈ  Ｖｏｔａｇｅ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）システムにおいて、制御装置には、交流系統事故時に無効電力及び電圧のアンバランスや転流失敗を防ぐ目的で、ＶＤＣＯＬ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｒｄｅｒ  Ｌｉｍｉｔｅｒ）が導入されている。
【０００６】
ＶＤＣＯＬは、直流電圧に応じて直流電流指令値に制限をかける。すなわち、ＨＶＤＣシステムは通常、定電力制御モードで、送電側の順変換器が定電流制御モードで、受電側の逆変換器が定電圧制御モードで運転している。交流事故によって直流電圧が低下すると、システムが定電力制御モードで運転しているため、ＶＤＣＯＬがなければ、直流電流を増やす方向に働いて無効電力消費がさらに高くなり、連続転流失敗が起こる可能性がある。しかし、ＶＤＣＯＬにより、低下した直流電圧に応じて直流電流指令値に制限を加え、より低い値に設定することで、無効電力の更なる増加及びバルブの電圧ストレスを解消できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】“Selection of Dynamic Performance Control Parameters for Classic HVDC in PSSE Optimization of CCA and VDCOL parameters”, Arunkumar Muthusamy, Master of Science Thesis, Department of Electric Power Engineering, Division of Energy and Environment, Chalmers University of Technology, 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような直流送電システムにおいて、サイリスタなどを用いた他励式直流送電システムでは、受電側の交流系統の事故によって転流失敗が回避できない場合がある。特に、長距離ケーブルで送電するシステムでは、送電ケーブルを充電する時間が長くなり、事故除去されても送電電力が回復するまでに時間がかかる問題がある。
【０００９】
図１３（ａ）に示すように、ＶＤＣＯＬ特性は、横軸の直流電圧で縦軸が直流電圧指令値の制限値のグラフ（関数）であり、高低２つの区切り点を有する。一般的なＶＤＣＯＬ特性は、直流電圧Ｖｄの大から小の方向に縦軸の直流電流指令値の制限値を見ると、直流電圧Ｖｄが大きく高区切り点Ｖｄ_Ｈ（Ｕｐｐｅｒ  ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ）までは直流電流指令値の上限値は一定のＩｄｐ_ｍａｘであり、高区切り点Ｖｄ_Ｈから低区切り点Ｖｄ_Ｌ（Ｌｏｗｅｒ  ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ）となる場合に線形に下げて制限する。また直流電圧ＶｄがＶｄ_Ｌ（Ｌｏｗｅｒ  ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔ）以下となる場合には直流電流指令値を一定のＩｄｐ_Ｌに制限する。
【００１０】
ＶＤＣＯＬ特性は、送電側（ＲＥＣ側）及び受電側（ＩＮＶ側）の両方に設けられており、その特性は一般に同じ特性を持っている。非特許文献１では、連続転流失敗を防止するため、送電側及び受電側ともほぼ同様の特性を持たせ、非線形一次遅れの時定数を調整することによって、事故回復時の安定性を図っている。
【００１１】
具体的には、図１３（ｂ）に示すように、直流電圧Ｖｄが低下する交流事故時の時定数Ｔｃ_Ｄｎを送電側（ＲＥＣ側）と受電側（ＩＮＶ側）ともに同じにし、直流電圧Ｖｄが増加する事故除去から回復時の時定数Ｔｄ_Ｕｐを送電側の時定数Ｔｄ_ＵｐＲＥＣより受電側の時定数Ｔｄ_ＵｐＩＮＶを大きくしている。
【００１２】
しかし、非特許文献１は事故除去から送電電力の回復時間を短縮することについて考慮されたものではない。例えば、直流電圧が大きく低下する時に、送電側と受電側の直流電流指令リミッタにはほとんど差がないため、長距離ケーブルへの充電に時間がかかり、回復時間が長くなってしまう問題がある。また、送電電力が小さい時も同様に、直流電流指令リミッタにほとんど差が無いため、特に初期運転点が直流電流指令値の下限値Ｉｄｐ_Ｌより低いときにはその差分がなくなるため、回復時間が長くなる虞がある。
【００１３】
本発明の実施形態に係る電力変換装置は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、直流線路の充電時間及び送電電力の回復時間を短縮することのできる電力変換器の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本実施形態の電力変換器の制御装置は、直流線路と、順変換器として動作する電力変換器と、逆変換器として動作する電力変換器とを介して互いに接続された２つの電力系統間で電力の変換を行う電力変換器の制御装置であって、直流電力を直流電力設定値に追従させるための制御角を出力する定電力制御回路と、直流電圧に基づいて直流電流指令値に制限を与えるＶＤＣＯＬ特性を有するＶＤＣＯＬ制御回路と、前記直流線路の直流電流を、前記ＶＤＣＯＬ特性に基づいて設定された直流電流設定値に追従させるための制御角を出力する定電流制御回路と、前記直流線路間の直流電圧を直流電圧設定値に追従させるための制御角を出力する定電圧制御回路と、前記電力変換器の余裕角を一定にするための制御角を出力する定余裕角制御回路と、前記定電流制御回路、前記定電圧制御回路、及び前記定余裕角制御回路の制御角の最小値を前記電力変換器の制御角とする最小値選択回路と、を備え、前記ＶＤＣＯＬ制御回路は、順変換器側と逆変換器側にそれぞれ異なる前記ＶＤＣＯＬ特性を有し、各前記ＶＤＣＯＬ特性は、直流電圧の高低２つの区切り点をそれぞれ有し、高低区切り点間における前記直流電流指令値の上限値が、前記順変換器側より前記逆変換器側の方が低く設定され、かつ、各前記特性の低区切り点が一致し、当該低区切り点以下の区間における前記直流電流指令値の上限値が、前記順変換器側より前記逆変換器側の方が低く設定されていること、を特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る直流送電システムの回路構成と、電力変換器の制御装置の回路構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る電力変換器の制御装置による直流電圧回復及び送電電力回復を示す図であり、（ａ）は直流電圧波形、（ｂ）は直流電流波形、（ｃ）は交流電力波形である。
【図４】第２の実施形態に係るＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係るＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性を示す図である。
【図６】第１乃至第３の実施形態に係るＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性の変形例を示す図である。
【図７】第４の実施形態に係るＶＤＣＯＬ制御回路を示す図である。
【図８】第５の実施形態に係る電力変換器の制御装置の一部の制御回路を示す図である。
【図９】異なる初期運転点の動作説明図である。
【図１０】第６の実施形態に係るＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性を示す図である。
【図１１】第６の実施形態に係るＶＤＣＯＬ制御回路を示す図である。
【図１２】第６の実施形態に係るＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性を示す図である。
【図１３】（ａ）は従来のＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性を示す図であり、（ｂ）は時系列で示した直流電圧と直流電流指令値のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［１．第１の実施形態］
［１−１．全体構成］
以下では、図１〜図３を参照しつつ、本実施形態の電力変換器の制御装置について説明する。図１は、本実施形態に係る、直流送電システムの回路構成と電力変換器の制御装置の回路構成を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、直流送電システムは、二つの周波数の異なる交流系統１Ａ，１Ｂにそれぞれ接続され、交流から直流、直流から交流への電力変換を行う二つの電力変換器（以下、単に「変換器」ともいう。）３Ａ，３Ｂを備える。
【００１８】
変換器３Ａ，３Ｂは、サイリスタなどの半導体素子を用いた他励式の変換器であり、後述の制御装置８から与えられる制御信号に応じてサイリスタをオン又はオフし、交流電力を直流電力に、或いは直流電力を交流電力に変換する。
【００１９】
変換器３Ａは交流系統１Ａと、変換器３Ｂは交流系統１Ｂと、それぞれ変圧器２Ａ，２Ｂを介して接続されている。また、変換器３Ａ，３Ｂ同士は、直流リアクトル４Ａ，４Ｂを介して直流線路５で相互に接続されている。直流線路５としては、直流送電線及び直流ケーブルが含まれる。
【００２０】
変換器３Ａ，３Ｂのうち、一方は順変換器として運転され、交流電力を直流電力に変換し、他方は逆変換器として運転され、直流線路５で送電された直流電力を交流電力に変換することにより、交流系統１Ａ，１Ｂ間で電力の融通を行う。本実施形態では、変換器３Ａを順変換器とし、変換器３Ｂを逆変換器として運転しており、変換器３Ａが送電側（ＲＥＣ側）、変換器３Ｂが受電側（ＩＮＶ側）である。なお、変換器３Ａ，３Ｂの制御により、変換器３Ａを逆変換器とし、変換器３Ｂを順変換器とすることも可能である。換言すれば、変換器３Ａ，３Ｂの制御システムの構成を対称な構成にする。
【００２１】
変換器３Ａ，３Ｂには、制御装置８が接続されている。制御装置８は、変換器３Ａ，３Ｂの動作を制御する。すなわち、制御装置８は、変換器３Ａ，３Ｂに対してそれぞれ制御角の入力を行う制御器８Ａ，８Ｂを備える。制御器８Ａは、変換器３Ａ（順変換器）を制御ための制御回路を含み構成される。制御器８Ｂは、変換器３Ｂ（逆変換器）を制御するための制御回路を含み構成される。
【００２２】
直流線路５の変換器３Ａ，３Ｂ側には、直流電流検出器６Ａ，６Ｂと直流電圧検出器７Ａ，７Ｂがそれぞれ接続されており、これらの直流電流検出値（以下、単に「直流電流」ともいう。）Ｉｄ１，Ｉｄ２及び直流電圧検出値（以下、単に「直流電圧」ともいう。）Ｖｄ１，Ｖｄ２が制御器８Ａ，８Ｂに入力され、変換器３Ａ，３Ｂの制御に使用される。
【００２３】
制御器８Ａは、ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ、減算器２２ａ、２２ｃ、定電流制御回路（ＡＣＲ）１１Ａ、定電圧制御回路（ＡＶＲ）１２Ａ、定余裕角制御回路（ＡγＲ）１３Ａ、最小値選択回路（ＬＶＧ）１４Ａ、及びパルス発生回路１５Ａを有している。
【００２４】
制御器８Ｂは、演算器２１Ｂ、定電力制御回路９Ｂ、ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ｂ、減算器２２ｂ、２２ｄ、定電流制御回路（ＡＣＲ）１１Ｂ、定電圧制御回路（ＡＶＲ）１２Ｂ、定余裕角制御回路（ＡγＲ）１３Ｂ、最小値選択回路（ＬＶＧ）１４Ｂ、及びパルス発生回路１５Ｂを有している。
【００２５】
上記のように制御器８Ａ，８Ｂは、基本的には同じ構成であるが、本実施形態では変換器３Ｂをマスター制御とし、変換器３Ａ側の定電力制御回路を省略している。制御器８Ａ，８Ｂの構成は同様であるので、ここでは代表して制御器８Ｂについて説明し、制御器８Ａの説明は適宜省略する。
【００２６】
演算器２１Ｂは、送電側の直流電流Ｉｄ１、直流電圧Ｖｄ１及び直流電力設定値Ｐｄｐを入力値として、直流電流Ｉｄ１と直流電圧Ｖｄ１の乗算値Ｉｄ１・Ｖｄ１と直流電力設定値Ｐｄｐとの差を算出する。定電力制御回路９Ｂは、演算器２１Ｂの出力値を入力として、直流電力設定値Ｐｄｐに追従するように直流電流指令値Ｉｄｐ０をＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂに出力する。すなわち、定電力制御回路９Ｂは、上記の乗算値Ｉｄ１・Ｖｄ１と直流電力設定値Ｐｄｐとの差を零にするように直流電流指令値Ｉｄｐ０を出力する。
【００２７】
ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂは、直流電圧値に対応する直流電流指令値のリミッタであり、入力された直流電流指令値Ｉｄｐ０を、直流電圧値Ｖｄ１，Ｖｄ２に対応する制限を与える。このＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂからの出力値を直流電流設定値Ｉｄｐ１，Ｉｄｐ２とする。ＶＤＣＯＬ特性についての詳細な説明は、後述する。
【００２８】
減算器２２ｂは、ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ｂからの直流電流設定値Ｉｄｐ２と直流電流Ｉｄ２を入力として、これらの差分を算出し、算出された差分値を定電流制御回路１１Ｂに出力する。定電流制御回路１１Ｂは、減算器２２ｂの出力値を入力として、直流電流Ｉｄ２が一定になるように、変換器３Ｂの位相制御を行うための制御角を算出し、最小値選択回路１４Ｂに出力する。すなわち、定電流制御回路１１Ｂは、直流電流設定値Ｉｄｐ２と直流電流Ｉｄ２の差分値が零となるように変換器３Ｂの制御角を算出し、この制御角を示す信号を最小値選択回路１４Ｂに出力する。
【００２９】
減算器２２ｄは、送電側の直流電圧Ｖｄ１及び直流電圧設定値Ｖｄｐを入力として、これらの差分を算出し、算出された差分値を定電圧制御回路１２Ｂに出力する。定電圧制御回路１２Ｂは、減算器２２ｄの出力値を入力として、受電側の直流電圧Ｖｄ２が一定になるように変換器３Ｂの位相制御を行うための制御角を算出し、この制御角を示す信号を最小値選択回路１４Ｂに出力する。すなわち、定電圧制御回路１２Ｂは、直流電圧Ｖｄ１と直流電圧設定値Ｖｄｐの差分値が零となるように変換器３Ｂの制御角を算出し、この制御角を示す信号を最小値選択回路１４Ｂに出力する。
【００３０】
定余裕角制御回路１３Ｂは、直流電流Ｉｄ２と交流電圧Ｖａｃ２＊を入力として、変換器３Ｂが転流失敗を起こさないように余裕角を一定に保つための制御角を算出し、この制御角を示す信号を最小値選択回路１５Ｂに出力する。
【００３１】
最小値選択回路１４Ｂは、定電流制御回路１１Ｂ、定電力制御回路１２Ｂ、及び定余裕角制御回路１３Ｂから入力された各制御角のうち、最小の制御角を選択し、この制御角を変換器３Ｂの制御角α２としてパルス発生回路１５Ｂに出力する。
【００３２】
パルス発生回路１５Ｂは、制御角α２に基づき変換器３Ｂに与えるパルス信号である制御信号を生成し、変換器３Ｂに出力する。
【００３３】
［１−２．詳細構成］
ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂについて、より詳細に説明する。ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂは、直流電圧に応じて直流電流指令値の上限値又は下限値を規制する特性（以下、「ＶＤＣＯＬ特性」ともいう。）を有する回路である。ここではＶＤＣＯＬ特性は、直流電流指令値の上限が直流電圧の関数又は直流電圧と直流電流指令値の上限とのテーブルであり、直流電圧が低くなるにつれて直流電流指令値の上限値が絞られるようになっている。ＶＤＣＯＬ特性は、送電側と受電側とでそれぞれ設けられている。
【００３４】
図２は、本実施形態のＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性を示す図である。図２に示すように、ＶＤＣＯＬ特性は、直流電流指令値の上限が直流電圧の関数となっており、区切り点として高低２つの区切り点を有する。すなわち、直流電圧が高区切り点以上の区間、及び低区切り点以下の直流電流指令値の上限値は一定であり、高区切り点以上の区間の上限値の方が、低区切り点以下の区間のものより高く設定されている。高区切り点から低区切り点までの区間は、直流電流指令値の上限値が１次関数的に下がっている。換言すれば、高区切り点は直流電流指令値の制限値を最大値から下げる開始点であり、低区切り点は、直流電流指令値の制限値を最小値まで下げ終わった終了点である。
【００３５】
図２に示すように、ＶＤＣＯＬ特性は、送電側及び受電側の特性が異なるように設定されている。すなわち、送電側及び受電側の特性で低区切り点はＶ_Ｌで一致し、低区切り点Ｖ_Ｌ以下の区間における直流電流指令値の受電側の制限値の最小値Ｉｄｐ_ＬＩＮＶが、送電側の制限値の最小値Ｉｄｐ_ＬＲＥＣより低く設定されている。また、高区切り点に対応する直流電流指令値の制限値は同じ最大値Ｉｄｐ_ｍａｘであるが、送電側の高区切り点Ｖｄ_ＨＲＥＣは、受電側の高区切り点Ｖｄ_ＨＩＮＶより低く設定されている。従って、送電側の高区切り点Ｖｄ_ＨＲＥＣから低区切り点Ｖｄ_Ｌまでの制限値Ｉｄｐ１は、受電側の高区切り点Ｖｄ_ＨＩＮＶから低区切り点Ｖｄ_Ｌまでの制限値Ｉｄｐ２よりも常に高くなるように設定されており、送電側の制限値と受電側の制限値とのマージンが確保される。直流電圧が小さい程、マージンを大きく確保される。
【００３６】
［１−３．作用］
本実施形態の電力変換器の制御装置が備えるＶＤＣＯＬ制御回路の動作例について、図２を参照しつつ説明する。
【００３７】
（例１）
交流事故が起こり、直流電圧が図２に示すように高区切り点と低区切り点との間のVｄ０に低下する場合、送電側（ＲＥＣ側）の直流電流指令値がＩｄｐ１までに制限され、受電側（ＩＮＶ側）の直流電流指令値がＩｄｐ２までに制限される。このとき、送電側と受電側とで直流電流指令値に差分Ｉｄｐ１−Ｉｄｐ２が生じる。この差分の直流電流により、直流線路（送電ケーブル）を速くチャージし、送電電力を早く回復することができる。
【００３８】
（例２）
交流事故が起こり、直流電圧が図２に示すように低区切り点より小さいＶｄ１に低下する場合、送電側（ＲＥＣ側）の直流電流指令値がＩｄｐ_ＬＲＥＣまでに制限され、受電側（ＩＮＶ側）の直流電流指令値がＩｄｐ_ＩＮＶまでに制限される。このとき、送電側と受電側とで直流電流指令値に差分（Ｉｄｐ_ＬＲＥＣ）−（Ｉｄｐ_ＩＮＶ）が生じる。この差分の直流電流により、直流線路（送電ケーブル）を速くチャージすることができる。直流電圧が立ち上がる途中でも、送電側、受電側の直流電圧がそれぞれ上限のＶｄ_ＨＲＥＣ，Ｖｄ_ＨＩＮＶに達するまで、直流電流指令値の差分であるマージンがあるので、直流線路（送電ケーブル）を速くチャージし、送電電力を早く回復することができる。
【００３９】
［１−４．効果］
（１）本実施形態の電力変換器の制御装置８は、直流線路５と、順変換器として動作する電力変換器３Ａと、逆変換器として動作する電力変換器３Ｂとを介して互いに接続された２つの交流系統１Ａ，１Ｂ間で電力の変換を行う電力変換器３Ａ，３Ｂの制御装置８であって、直流電力を直流電力設定値に追従させるための制御角を出力する定電力制御回路９Ｂと、直流電圧に基づいて直流電流指令値に制限を与えるＶＤＣＯＬ特性を有するＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂと、直流線路５の直流電流を、ＶＤＣＯＬ特性に基づいて設定された直流電流設定値に追従させるための制御角を出力する定電流制御回路１１Ａ，１１Ｂと、直流線路５間の直流電圧を直流電圧設定値に追従させるための制御角を出力する定電圧制御回路１２Ａ，１２Ｂと、電力変換器３Ａ，３Ｂの余裕角を一定にするための制御角を出力する定余裕角制御回路１３Ａ，１３Ｂと、定電流制御回路１１Ａ，１１Ｂ、定電圧制御回路１２Ａ，１２Ｂ、及び定余裕角制御回路１３Ａ，１３Ｂの制御角の最小値を電力変換器３Ａ，３Ｂの制御角とする最小値選択回路１４Ａ，１４Ｂと、を備える。ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂは、順変換器３Ａ側と逆変換器３Ｂ側にそれぞれ異なるＶＤＣＯＬ特性を有し、各ＶＤＣＯＬ特性は、直流電圧の高低２つの区切り点を有し、高低区切り点間における直流電流指令値の上限値が、順変換器３Ａ側より逆変換器３Ｂ側の方が低く設定され、かつ、各ＶＤＣＯＬ特性の低区切り点が一致し、当該低区切り点以下の区間における直流電流指令値の上限値が、順変換器３Ａ側より逆変換器３Ｂ側の方が低く設定されているようにした。
【００４０】
これにより、交流事故除去時に、初期運転電流値がＶＤＣＯＬ制御回路で制限され、送電側と受電側の電流設定値差分で直流線路をチャージし、早く直流電圧を回復させることができる。本実施形態による効果と従来技術の効果との比較を図３に示す。
【００４１】
図３は、電力変換器の制御装置による直流電圧回復及び送電電力回復の一例を示す図であり、（ａ）は直流電圧波形、（ｂ）は直流電流波形、（ｃ）は交流電力波形である。図３に示すように、従来技術では、直流電流が早く流れるが、直流電圧の立ち上がりが遅く、ケーブル充電に時間がかかるため、送電電力の回復には時間がかかる。一般に送電電力の回復時間は事故除去から順変換器側の交流電力が初期電力の９０％に回復する時間として定義される。従来技術の場合、図３（ｃ）に示すように、事故除去後、３．５２秒かかって電力が回復するが、本実施形態の場合、直流電圧の立ち上がりが早く、１秒以内で送電ケーブルを立ち上げ送電電力を初期運転電力に回復させることができる。
【００４２】
［２．第２の実施形態］
［２−１．構成］
第２の実施形態について、図４を用いて説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と基本構成は同じである。よって、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
図４は、第２の実施形態のＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性を示す図である。図４に示すように、本実施形態では、受電側の低区切り点Ｖｄ_ＬＩＮＶを送電側の低区切り点Ｖｄ_ＬＲＥＣよりも高く設定し、直流電流指令値の制限となる最小値を同じ値Ｉｄｐ_Ｌに設定している。
【００４４】
［２−２．作用・効果］
本実施形態では、各ＶＤＣＯＬ特性は、直流電圧の高低２つの区切り点を有し、高低区切り点間における直流電流指令値の上限値が、順変換器３Ａ側より逆変換器３Ｂ側の方が低く設定され、かつ、逆変換器３Ｂ側の低区切り点Ｖｄ_ＬＩＮＶが順変換器３Ａ側の低区切り点Ｖｄ_ＬＲＥＣよりも高く、順変換器３Ａ側の低区切り点Ｖｄ_ＬＲＥＣ以下の区間における順変換器３Ａ側の直流電流指令値の上限値を、逆変換器３Ｂ側の低区切り点Ｖｄ_ＬＩＮＶ以下の区間における逆変換器３Ｂ側の直流電流指令値の上限値と等しく設定するようにした。
【００４５】
これにより、直流電圧が順変換器側の低区切り点以上であれば、順変換器側（送電側）と逆変換器側（受電側）の上限値の差分を維持でき、その差分で直流線路のチャージし、送電電力を早く回復することができる。また、順変換器側の低区切り点以下における直流電流指令値の上限値を逆変換器側の値と等しくしているので、第１の実施形態と比べて、順変換器側（送電側）の電流指令値を低い値に絞り込めるので、交流系統側の無効電力消費を抑え、系統側の安定性を高めつつ、直流電圧の回復を早めることができる。
【００４６】
［３．第３の実施形態］
第３の実施形態について、図５を用いて説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態と基本構成は同じである。よって、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
図５は、第３の実施形態のＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性を示す図である。図５に示すように、本実施形態のＶＤＣＯＬ特性は、逆変換器３Ｂ側の低区切り点Ｖｄ_ＬＩＮＶが順変換器３Ａ側の低区切り点Ｖｄ_ＬＲＥＣよりも高く設定されている。なお、本実施形態のＶＤＣＯＬ特性は、第２の実施形態と異なり、順変換器側３Ａの低区切り点Ｖｄ_ＬＲＥＣ以下の直流電流指令値の上限値が、逆変換器側３Ｂの低区切り点Ｖｄ_ＬＩＮＶ以下の直流電流指令値の上限値よりも高く設定されている。
【００４８】
逆変換器３Ｂ側の低区切り点Ｖｄ_ＬＩＮＶが順変換器３Ａ側の低区切り点Ｖｄ_ＬＲＥＣよりも高く設定されていることにより、順変換器３Ａ側（送電側）と逆変換器３Ｂ側（受電側）の制限値の差分を維持でき、その差分で直流線路のチャージし、送電電力を早く回復することができる。また、低区切り点が順変換器３Ａ側よりも逆変換器３Ｂ側の方が高く設定されているので、順変換器３Ａ側が送る電力と逆変換器３Ｂ側が吸収する電力との差分を最も大きく取れる。そのため、直流電力の立ち上げを速くして送電電力を回復できる。特に、受電側の高区切り点Ｖｄ_ＨＩＮＶから低区切り点Ｖｄ_ＬＩＮＶの区間において直流電圧が小さくなるほど、マージンも大きくなるので、即効性が高くなる。
【００４９】
［４．第１乃至第３の実施形態の変形例］
第１乃至第３の実施形態の変形例について、図６を用いて説明する。同じ構成については説明を省略し、異なる点のみ説明する。図６（ａ）は、第１の実施形態のＶＤＣＯＬ特性の変形例である。図６（ｂ）は、第２の実施形態のＶＤＣＯＬ特性の変形例である。図６（ｃ）は、第３の実施形態のＶＤＣＯＬ特性の変形例である。
【００５０】
いずれの変形例においても、高区切り点を送電側と受電側とで一致させている。このような場合であっても、第１乃至第３の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
［５．第４の実施形態］
第４の実施形態について、図７を用いて説明する。第４の実施形態は、第１乃至第３の実施形態及びこれらの変形例のいずれに対しても適用可能である。これらと異なる点は、ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０ｂには、順変換器３Ａ側と逆変換器３Ｂ側にそれぞれ１次遅れ回路１６が設けられている点である。
【００５２】
１次遅れ回路１６は、直流電圧の低下に伴い制限のかかった直流電流指令値を初期運転電流値に戻すのを遅らせる回路である。初期運転電流値とは、事故が生じる前の通常運転時の直流電流指令値である。１次遅れ回路１６は、事故除去から直流電圧が戻るときに作用するものであり、１次遅れ回路１６の事故回復時における時定数Ｔｓが、順変換器３Ａ側の時定数Ｔｃ_ＵｐＲＥＣよりも逆変換器３Ｂ側の時定数Ｔｃ_ＵｐＩＮＶの方が高く設定されている。
【００５３】
１次遅れ回路１６の後段にはフィルタ回路１７が設けられている。フィルタ回路１７は、下限値（例えば０．１ｐｕ）が設定され、上限値がＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂから出力された直流電流指令値の上限値が設定され、定電力制御回路９Ｂからの入力Ｉｄｐ０が下限値以上上限値以下であればそのままＩｄｐを出力する。入力Ｉｄｐ０が下限値未満であれば０．１ｐｕを出力し、入力Ｉｄｐ０が上限値を超えると、上限値に制限されて出力される。
【００５４】
以上のように、ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂには、順変換器３Ａ側と逆変換器３Ｂ側にそれぞれ１次遅れ回路１６が設けられ、１次遅れ回路１６の事故回復時における時定数は、順変換器３Ａ側よりも逆変換器３Ｂ側の方が高く設定されるようにした。これにより、事故除去して直流電圧が回復する際に、逆変換器３Ｂ側より順変換器３Ａ側の方が早く直流電流指令値を初期運転電流値に戻すことができる。そのため、順変換器側３Ａから流入する電力と逆変換器３Ｂ側へ流出する電力の差分が大きくなるので、その差分を直流線路５（送電ケーブル）へ充電させることによって、直流電圧を早く回復できる。また、１次遅れ回路１６により、回復時の直流電流指令値をステップ状に増やさないで、滑らかに増やし、回復途中の転流失敗を防止できる。また、直流電流システムや交流系統の設計等の理由からＶＤＣＯＬ特性の順変換器側３Ａと逆変換器３Ｂ側の高低の区切り点が決定され、ＶＤＣＯＬ特性によるマージンが決められたとしても、1次遅れ回路１６を設けることで、逆変換器３Ｂの高区切り点を実質的に高くでき、所定の直流電流指令値のマージンを取ることができる。
【００５５】
［６．第５の実施形態］
［６−１．構成］
第５の実施形態について、図８及び図９を用いて説明する。第５の実施形態は、第１の実施形態と基本構成は同じである。よって、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。但し、ＶＤＣＯＬ特性は、第１乃至第３の実施形態及びこれらの変形例のものを用いることができる。
【００５６】
本実施形態は、初期運転電力（直流電流）が小さい時でも回復時間を短縮できるものである。そのための構成を図８に示す。図８は、第５の実施形態の電力変換器の制御装置の一部の制御回路を示す図である。
【００５７】
図８に示すように、ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂは、第１乃至第３の実施形態及びこれらの変形例に記載したＶＤＣＯＬ特性４１と、固定リミッタ特性４２と、を有している。固定リミッタ特性４２は、直流電圧に対する直流電流指令値の制限値が一定レベル値に固定された特性であり、順変換器３Ａ側と逆変換器３Ｂ側とでそれぞれ設定されている。その一定値は、順変換器３Ａ側の方が逆変換器３Ｂ側よりも高く設定されている。すなわち、固定リミッタ特性４２は、初期運転電流値が小さく、事故が生じて直流電圧も小さいときに直流電流指令値を強制的或いは一時的に上げるためのものである。
【００５８】
定電力制御回路９ＢとＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂの間には、判定回路３０が設けられている。判定回路３０は、初期運転時の直流電流や直流電圧が所定の閾値より小さいかを判定し、初期運転電流指令値が閾値Ｉｄｐｔｈ以下であり、直流電圧が閾値Ｖｄｔｈ１まで回復していない場合に固定リミッタ特性４２に切り替え、直流電圧が閾値Ｖｄｔｈ１以上に回復したらＶＤＣＯＬ特性４１に切り替える。
【００５９】
具体的には、判定回路３０は、電流判定回路３１、電圧判定回路３２、電圧変動判定回路３３、非論理回路３４、論理積回路３５、論理和回路３６及び切替器３７を有している。
【００６０】
電流判定回路３１は、初期運転電流値からＶＤＣＯＬ特性４１と固定リミッタ特性４２のどちらの特性によって直流電流指令値を制限するかを決定するための回路である。具体的には、電流判定回路３１は、非論理和３４及び論理和回路３５に接続されており、定電力制御回路９Ｂから入力された直流電流指令値Ｉｄｐ０が予め設定された閾値Ｉｄｐｔｈを超えるかを判定する。Ｉｄｐ０＞Ｉｄｐｔｈであれば１を出力する。Ｉｄｐ０≦Ｉｄｐｔｈであれば０を出力する。
【００６１】
電圧判定回路３２は、直流電圧が所定の電圧値にあるかを判定して、直流電圧の回復具合を判定するための回路である。具体的には、電圧判定回路３２は、論理積回路３５と接続され、入力された直流電圧Ｖｄが予め設定された閾値Ｖｄｔｈ１を下回るかを判定する。Ｖｄ＜Ｖｄｔｈ１であれば１を出力する。Ｖｄ≧Ｖｄｔｈ１であれば０を出力する。
【００６２】
電圧変動判定回路３３は、直流電圧の偏差から事故から回復しているかを判定するための回路である。具体的には、電圧変動判定回路３３は、論理積回路３５と接続され、不図示の減算器から入力された直流電圧の偏差ΔＶｄ（＝Ｖｄ（ｔ＋１）−Ｖｄ（ｔ））が予め設定された閾値Ｖｄｔｈ２を上回るかを判定する。ΔＶｄ＞Ｖｄｔｈ２であれば１を出力する。ΔＶｄ≦Ｖｄｔｈ２であれば０を出力する。
【００６３】
非論理回路３４、論理積回路３５及び論理和回路３６は公知のものがある。非論理回路３４は、論理積回路３５と接続されており、入力を反転させて出力する。１が入力されたら０を出力し、０が入力されたら１を出力する。論理積回路３５は、切替器３７と接続されており、全ての入力が１ならば１を出力し、入力のうち一つでも０があれば０を出力する。論理和回路３５は、ＶＤＣＯＬ特性４１と接続されており、入力のうち一つでも１であれば１を出力し、全ての入力が０であれば０を出力する。
【００６４】
切替器３７は、判定回路３１〜３３の出力結果に基づき、ＶＤＣＯＬ特性４１と固定リミッタ特性４２とを切り替える。論理積回路３５から１が入力されると、固定リミッタ特性４２に切り替え、論理積回路３５から０が入力されると、ＶＤＣＯＬ特性４１に切り替える。
【００６５】
［６−２．作用］
本実施形態における判定回路３０とＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂとの典型的な動作例について、図９を参照しつつ説明する。初期運転電流指令値Ｉｄｐ０１，Ｉｄｐ０２が高いときと低いときに分けて説明する。すなわち、初期運転電流指令値Ｉｄｐ０２＜Ｉｄｐｔｈ＜Ｉｄｐ０１と仮定する。また、ＶＤＣＯＬ特性４１は、第３の実施形態（図５）の特性を例にする。図９は、直流電圧と直流電流指令値の時間変動を示すグラフである。
【００６６】
（１）初期運転電流指令値Ｉｄｐ０１が高いとき（Ｉｄｐ０１＞Ｉｄｐｔｈ＞Ｉｄｐ_ＬＲＥＣ）
交流事故によって直流電圧がＶｄ_ＬＲＥＣまで低くなると、ＶＤＣＯＬ特性４１によって、送電側と受電側の直流電流指令値がＩｄｐ０１からＩｄｐ_ＬＲＥＣ、Ｉｄ_ＬＩＮＶまで制限される。その後、時刻ｔ１に事故が除去され、直流電圧が戻り始まり、直流電流指令値がそれぞれのＶＤＣＯＬ特性４１に従って増えていく。直流電圧がＶｄ_ＨＲＥＣまで増えたら（時刻ｔ２）、送電側の直流電流指令値が初期値Ｉｄｐ０１に戻され、また直流電圧がＶｄ_ＨＩＮＶに増えたら（時刻ｔ４）、受電側の初期値Ｉｄｐ０１に戻される。
【００６７】
（２）初期運転電流指令値が低いときＩｄｐ０２（Ｉｄｐ_ＬＩＮＶ＜Ｉｄｐ０２＜Ｉｄｐｔｈ）
交流事故によって直流電圧がＶｄ_ＬＲＥＣまで低くなると、受電側の直流電流指令値はＩｄｐ０２からＩｄｐ_ＩＮＶまで制限される。送電側の直流電流指令値は、Ｉｄｐ０２が閾値Ｉｄｐｔｈより小さいので制限を受けず、初期値Ｉｄｐ０２のままとなる。その後、時刻ｔ１に事故が除去され、直流電圧の増加に伴ってΔＶｄ＞Ｖｄｔｈ２となると、切替器３７により固定リミッタ特性４２に切り替わる。それぞれのレベルとして例えば送電側がＩｄｐ_ＬＲＥＣであり、受電側がＩｄｐ_ＬＩＮＶであるとすると、一時的に送電側と受電側の直流電流の差分を増やして直流線路５（送電ケーブル）を早くチャージできる。また、直流電圧が閾値Ｖｄｔｈ１までに回復したら（時刻ｔ３）、切替器３７によりＶＤＣＯＬ特性４１に切り替え、直流電流指令値が初期運転点Ｉｄｐ０２に戻される（時刻ｔ４）。
【００６８】
［６−３．効果］
本実施形態のＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０ｂは、第１の特性としてＶＤＣＯＬ特性４１と、第２の特性として直流電圧に対する直流電流指令値の制限値が、順変換器３Ａ側の方が逆変換器３Ｂ側よりレベルが高く一定に設定された固定リミッタ特性４２とを有するようにした。また、本実施形態の制御装置８は、直流電流指令値が予め設定された閾値Ｉｄｐｔｈを超えるかを判定する電流レベル判定器３１と、直流電圧が予め設定された閾値Ｖｄｔｈを下回るかを判定する電圧レベル判定器３２と、電流レベル判定器３１及び電圧レベル判定器３２の判定結果に基づいて、ＶＤＣＯＬ特性４１と固定リミッタ特性４２を切り替える切替器３７と、を備え、電流レベル判定器３１が、直流電流指令値が閾値Ｉｄｐｔｈ以下であると判定し、電圧レベル判定器３２が、閾値Ｖｄｔｈを下回ると判定した場合に、切替器３７は、固定リミッタ特性４２に切り替えるようにした。
【００６９】
これにより、固定リミッタ特性４２として送電側の一定レベルが受電側の一定レベルより高くなるように設定しているので、初期運転電流が小さい場合であっても、固定リミッタ特性４２に強制的に移行させ、一時的に送電側と受電側の差分を維持することができ、送電電力の回復を早めることができる。
【００７０】
［７．第６の実施形態］
［７−１．構成］
第６の実施形態について、図１０〜図１２を用いて説明する。第６の実施形態は、第１の実施形態と基本構成は同じである。よって、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
図１０は、第６の実施形態に係るＶＤＣＯＬ制御回路におけるＶＤＣＯＬ特性を示す図である。図１１は、第６の実施形態に係るＶＤＣＯＬ制御回路を示す図である。本実施形態は、初期運転点が低くても、事故回復時に送電側と受電側の直流電流マージンを維持することにある。
【００７２】
本実施形態のＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂは、直流電流指令値の上限値を決める上限リミッタ特性５１と、直流電流指令値の下限値を決める下限リミッタ５２と、各リミッタ５１，５２の後段にそれぞれ設けられた１次遅れ回路１６と、各1次遅れ回路１６から入力を受けるフィルタ回路５３と、を有している。
【００７３】
上限リミッタ５１は、第１乃至第３の実施形態及びこれらの変形例で示したＶＤＣＯＬ特性のいずれかであり（図２、４〜６）、ここでは図１０に示すように第１の実施形態のＶＤＣＯＬ特性である。この上限リミッタ５１は、直流電流指令値の取り得る値の上限を与えるリミッタである。
【００７４】
下限リミッタ５２は、直流電圧に応じて直流電流指令値の下限値を与えるリミッタであり、直流電流指令値の取り得る値の下限を与える。すなわち、下限リミッタ５２は、直流電流指令値の下限が直流電圧の関数又は直流電圧と直流電流指令値の下限とのテーブルであり、直流電圧が低くなるにつれて直流電流指令値の下限値が上昇するようになっている。この下限リミッタ５２は、送電側と受電側とでそれぞれ設けられている。
【００７５】
下限リミッタ５２は、上限リミッタ５１と同様に、高低２つの区切り点を有する。本実施形態では図１０に示すように、送電側と受電側の高区切り点同士、及び低区切り点同士は、それぞれＶｄ_ＨＲＥＣ、Ｖｄ_ＬＬで一致しているが、高区切り点同士、及び低区切り点同士の少なくとも何れかを異なるように設定しても良い。その場合、高区切り点も低区切り点も受電側の方が送電側よりも高く設定する。
【００７６】
下限リミッタ５２は、高区切り点Ｖｄ_ＨＲＥＣ以上の区間と低区切り点Ｖｄ_ＬＬ以下の区間で直流電流指令値の下限値は一定であり、高区切り点Ｖｄ_ＨＲＥＣ以上の区間より、低区切り点Ｖｄ_ＬＬ以下の区間で高く設定されている。高区切り点Ｖｄ_ＨＲＥＣから低区切り点Ｖｄ_ＬＬまでの区間では、直流電流指令値の下限は１次関数的に上昇する。また、図１０に示すように、送電側と受電側の下限リミッタ５２は、高区切り点Ｖｄ_ＨＲＥＣ以上の区間では同じ一定値であるが、高区切り点Ｖｄ_ＨＲＥＣから低区切り点Ｖｄ_ＬＬまでの区間、及び、低区切り点Ｖｄ_ＬＬ以下の区間では、送電側の下限リミッタ５２が受電側の下限リミッタ５２より高く設定されている。
【００７７】
１次遅れ回路１６は、直流電圧の低下に伴い制限のかかった直流電流指令値を初期運転電流値に戻すのを遅らせる回路である。１次遅れ回路１６の事故回復時における時定数が、順変換器３Ａ側よりも逆変換器３Ｂ側の方が高く設定されている。上限リミッタ５１側の１次遅れ回路１６は、直流電流指令値の上限値Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐをフィルタ回路５３に出力し、下限リミッタ５２側の１次遅れ回路１６は、直流電流指令値の下限値Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗをフィルタ回路５３に出力する。
【００７８】
フィルタ回路５３は、定電力制御回路９Ｂと接続されており、当該回路９Ｂから入力された直流電流指令値Ｉｄｐ０が、下限値Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗ以上上限値Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐ以下ならそのまま出力し（Ｉｄｐ＝Ｉｄｐ０）、下限値Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗ未満ならＩｄｐ＝Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗを出力し、上限値Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐ超ならＩｄｐ＝Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐを出力する。なお、フィルタ回路５３は、ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂに設けず、当該回路の外部に設けていても良い。
【００７９】
［７−２．作用］
図１２を参照して、まず、上限リミッタ５１と下限リミッタ５２の具体例を説明する。図１２は、図１０のグラフに例として各区切り点の値を記載したものである。各区切り点における値を次の値を例にして説明する。
Ｉｄｐ_ＬＩＮＶ＝０．３ｐｕ，Ｉｄｐ_ＬＲＥＣ＝０．５ｐｕ
Ｖｄ_Ｌ＝０．５ｐｕ，Ｖｄ_ＬＬ＝０．８ｐｕ
Ｖｄ_ＨＲＥＣ＝０．９ｐｕ，Ｖｄ_ＨＩＮＶ＝０．９５ｐｕ
【００８０】
送電側至近端の交流事故を想定する。この交流事故が起こると直流電圧Ｖｄがほぼ０ｐｕに落ちる。事故除去後、直流電圧Ｖｄの範囲を(1)０≦Ｖｄ≦Ｖｄ_Ｌ、(2)Ｖｄ_Ｌ≦Ｖｄ≦Ｖｄ_ＬＬ、(3)Ｖｄ_ＬＬ≦Ｖｄ≦Ｖｄ_ＨＲＥＣ、(4)Ｖｄ_ＨＲＥＣ≦Ｖｄ≦１に分割して、送電側と受電側の上限リミッタ５１及び下限リミッタ５２を説明する。
【００８１】
(1)０≦Ｖｄ≦Ｖｄ_Ｌ
・送電側の直流電流指令値の取り得る値
：（Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗ，Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐ）＝（０．５ｐｕ一定，０．５ｐｕ一定）
・受電側の直流電流指令値の取り得る値
：（Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗ，Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐ）＝（０．３ｐｕ一定，０．３ｐｕ一定）
【００８２】
(2)Ｖｄ_Ｌ≦Ｖｄ≦Ｖｄ_ＬＬ
下限リミッタ５２は、直流電圧が増加しても下限値は一定のままであるが、上限リミッタ５１では直流電圧増加に伴い、上限値が増えていく。例えば、直流電圧がＶｄ_ＬとＶｄ_ＬＬの中間値Ｖｄ２（０．６５ｐｕ）まで増えたとすると、当該Ｖｄ２までの取り得る値は次の通りである。
・送電側の直流電流指令値の取り得る値
：（Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗ，Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐ）＝（０．５ｐｕ一定，０．５ｐｕ〜０．８ｐｕ）
・受電側の直流電流指令値の取り得る値
：（Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗ，Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐ）＝（０．３ｐｕ一定，０．３ｐｕ〜０．６７ｐｕ）
【００８３】
(3)Ｖｄ_ＬＬ≦Ｖｄ≦Ｖｄ_ＨＲＥＣ
直流電圧が増加するとともに、上限リミッタ５１に従って上限値が増え、下限リミッタ５２に従って下限値が減っていく。例えば、直流電圧がＶｄ_ＬＬとＶｄ_ＨＲＥＣの中間値Ｖｄ３（０．８５ｐｕ）まで増えたとすると、当該Ｖｄ３での取り得る値は次の通りである。
・送電側の直流電流指令値の取り得る値
：（Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗ，Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐ）＝（０．３ｐｕ，１．１ｐｕ）
・受電側の直流電流指令値の取り得る値
：（Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗ，Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐ）＝（０．１８ｐｕ，０．９９ｐｕ）
【００８４】
(4)Ｖｄ_ＨＲＥＣ≦Ｖｄ≦１
直流電圧はほぼ定格に戻り、上限リミッタ５１が最大値、下限リミッタ５２が最小値になる。例えば、直流電圧がＶ_ＨＲＥＣと１との中間値Ｖｄ４（０．９２５ｐｕ）まで増えたとすると、当該Ｖｄ４での取り得る値は次の通りである。
・送電側の直流電流指令値の取り得る値
：（Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗ，Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐ）＝（０．１ｐｕ，１．２ｐｕ）
・受電側の直流電流指令値の取り得る値
：（Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｌｏｗ，Ｉｄｐ_ｌｉｍ_ｕｐ）＝（０．１ｐｕ，１．１６ｐｕ）
【００８５】
次に、初期運転点が高い場合と低い場合に、変換器３Ｂを逆変換器として運転するときの、ＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂの動作を説明する。一例として、初期運転点が高い場合の初期電流指令値Ｉｄｐ０を１．０ｐｕとし、低い場合の初期電流指令値Ｉｄｐ０を０．１ｐｕとする。
【００８６】
(1)初期運転点が高い場合
Ｖｄ＝Ｖｄ１のとき：送電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＲＥＣ）＝０．５ｐｕ，受電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＩＮＶ）＝０．３ｐｕ。
Ｖｄ＝Ｖｄ２のとき：送電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＲＥＣ）＝０．８ｐｕ，受電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＩＮＶ）＝０．６７ｐｕ。
Ｖｄ＝Ｖｄ３のとき：送電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＲＥＣ）＝１．０ｐｕ，受電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＩＮＶ）＝０．９９ｐｕ。
Ｖｄ＝Ｖｄ２のとき：送電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＲＥＣ）＝０．５ｐｕ，受電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＩＮＶ）＝０．３ｐｕ。
【００８７】
(2)初期運転点が低い場合
Ｖｄ＝Ｖｄ１のとき：送電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＲＥＣ）＝０．５ｐｕ，受電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＩＮＶ）＝０．３ｐｕ。
Ｖｄ＝Ｖｄ２のとき：送電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＲＥＣ）＝０．５ｐｕ，受電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＩＮＶ）＝０．３ｐｕ
Ｖｄ＝Ｖｄ３のとき：送電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＲＥＣ）＝０．３ｐｕ，受電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＩＮＶ）＝０．１８ｐｕ
Ｖｄ＝Ｖｄ２のとき：送電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＲＥＣ）＝０．１ｐｕ，受電側の直流電流指令値Ｉｄｐ（ＩＮＶ）＝０．１ｐｕ
【００８８】
以上のように、初期電流指令値に応じて上限リミッタ５１と下限リミッタ５２のどちら又はその両方が直流電流指令値の制限に影響を与えるかが決まる。すなわち、初期電流指令値が高ければ、下限リミッタ５２の下限値を下回らないので下限リミッタ５２による制限はない。一方、初期電流指令値が高く、上限リミッタ５１の上限値を超えると、上限リミッタ５１に従って直流電流指令値が絞られる。
【００８９】
また、初期電流指令値が低ければ、上限リミッ５１の上限値を上回らないので上限リミッタ５１による制限はない。一方、初期電流指令値が低く下限リミッタ５２の下限値を下回ると、下限リミッタ５２に従って直流電流指令値が強制的に上げられる。
【００９０】
［７−３．効果］
本実施形態のＶＤＣＯＬ制御回路１０Ａ，１０Ｂは、直流電流指令値の上限値を決める上限リミッタ５１と、直流電流指令値の下限値を決める下限リミッタ５２とを有し、下限リミッタ５２は、順変換器３Ａ側と逆変換器３Ｂ側にそれぞれ異なる特性と、高低２つの区切り点Ｖｄ_ＬＬ，Ｖｄ_ＨＲＥＣをそれぞれ有し、高区切り点Ｖｄ_ＨＲＥＣ以下の区間において順変換器３Ａ側の直流電流指令値の下限値が逆変換器３Ｂ側よりも高く設定するようにした。
【００９１】
これにより、初期運転点が低いかどうかを判定する回路を必要とせずに、初期運転点が高い場合（例えば初期電流が１．０ｐｕ）でも初期運転点が低い場合（例えば初期電流が０．１ｐｕ）でも、送電側と受電側の電流指令値のマージンを確保することができる。
【００９２】
このように、本実施形態によれば、第５の実施形態のように判定回路３０を設けなくても、初期運転点を判断して運転点が低い場合に強制的かつ一時的に直流電流指令値を大きくすることができる。
【００９３】
［８．その他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数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って、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００９４】
例えば、第１乃至第６の実施形態では、ＶＤＣＯＬ特性は高低２つの区切り点間が１次関数としていたが、２次関数など高次の関数とし、マージンを確保するようにしても良い。例えば、送電側のリミッタを上に凸の２次関数とし、受電側のリミッタを下に凸の２次関数とすることによりマージンを確保することができる。
【００９５】
実施形態において、しきい値に対する大小判断、一致不一致の判断等において、以上、以下、として値を含めるように判断するか、より大きい、より小さい、超える、超えない、上回る、下回る、未満として値を含めないように判断するかも自由である。したがって、たとえば、値の設定によっては、「以上」を「より大きい」、「超える」、「上回る」に、「以下」を「より小さい」、「超えない」、「下回る」、「未満」に読み替えても、実質的には同じである。
【符号の説明】
【００９６】
１Ａ，１Ｂ          交流系統
２Ａ，２Ｂ          変圧器
３Ａ，３Ｂ          電力変換器
４Ａ，４Ｂ          直流リアクトル
５                  直流線路
６Ａ，６Ｂ          直流電流検出器
７Ａ，７Ｂ          直流電圧検出器
８                  電力変換器の制御装置
８Ａ，８Ｂ          制御器
９Ｂ                定電力制御回路
１０Ａ，１０Ｂ      ＶＤＣＯＬ制御回路
１１Ａ，１１Ｂ      定電流制御回路（ＡＣＲ）
１２Ａ，１２Ｂ      定電圧制御回路（ＡＶＲ）
１３Ａ，１３Ｂ      定余裕角制御回路（ＡγＲ）
１４Ａ，１４Ｂ      最小値選択回路（ＬＶＧ）
１５Ａ，１５Ｂ      パルス発生回路
１６                １次遅れ回路
１７                フィルタ回路
２１Ｂ              演算器
２２ａ〜２２ｄ      減算器
３０                判定回路
３１                電流判定回路
３２                電圧判定回路
３３                電圧変動判定回路
３４                非論理回路
３５                論理積回路
３６                論理和回路
３７                切替器
４１                ＶＤＣＯＬ特性
４２                固定リミッタ特性
５１                上限リミッタ
５２                下限リミッタ
５３                フィルタ回路
【図１】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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