JPH01209928A - 電気系統間の有効および無効電力調節方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、２つの電気系統が特にショートカップリン
グとして構成された高圧直流送電区間を介して結ばれて
いる場合に、２つの電気系統の間の有効および無効電力
伝送を調節するための方法および装置に関するものであ
る。

（従来の技術） ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６２０４２号明細
書から、高圧直流ショートカップリングにより三相交流
系統の力率または電圧を調節するための方法は既に知ら
れている。その際にを動負荷特性とならんで無効負荷特
性も高圧直流送電区間の変換設備の適当な制御方法によ
り制御されるべきである。そのために開時に高圧直流送
電区間の直流電流および直流電圧の調節が予め定められ
た関数に従って行われる。その際にたとえば一定の力率
を有する作動のために目標値が電流調節器に対しても電
圧調節器に対してもたとえば現在の有効電力目標値に関
係して関数形成器により別に予め与えられる。

以下、図面により公知の技術および本発明を一層詳細に
説明する。

第７図には、高圧直流送電区間に対する公知の調節構造
が示されている。その際に２つの特に三相のエネルギー
供給系統ＡおよびＢが各１つの制御可能な変換装置ＵＲ
ＩまたはＵＲ２を介して高圧直流送電区間の端に結ばれ
ている。高圧直流送電区間の電気的パラメータは直流電
流に対しては参照符号１ｄを、また直流電圧に対しては
参照符号Ｕｄを付されている。さらに高圧直流送電区間
の高調波振動を減衰させるための平滑化インダクタンス
Ｌｄが示されている。高圧直流送電区間を介してのエネ
ルギー伝送の所望の方向に関係してそれぞれ再変換装置
ＵＲ１、ＵＲ２の一方が１ＩＩＩ変換装置として、また
他方が逆変換装置として動作する。第７図では、変換装
置ＵＲＩが順変換装置として、また変換装置ＵＲ２が逆
変換装置として動作していると仮定されている。

両系統あ一方における有効電力Ｐおよび系統電圧Ｕまた
は無効電力Ｑを調節するために２つのカスケード調節が
用いられる。これらはそれぞれ再変換装置の一方に作用
し、また第７図中では参照符号■を付されている垂直な
破線の左側に示されている。参照符号Ｉを付されている
別の線の右側または左側には、それぞれのカスケード調
節の下位または上位の調節器が示されている。こうして
第１のカスケード調節の際には差し引き点ｌにより有効
電力目標値Ｐ”および有効電力実際値Ｐから形成された
制御偏差ΔＰが上位の有効電力調節器Ｒｐに供給される
。その出力信号は高圧直流送電区間の直流電流の値に対
する目標値１ｄ”として用いられる。それに付属の制御
偏差は第２の差し引き点２により直流電流実際値！ｄと
の比較により形成され、下位の直流電流調節器Ｒ１に供
給される。これは最後に第７図の例では順変換装置とし
て動作している変換装置ＵＲＩに対する、第１の制御装
置Ｓｔｌのなかで変換装置の半導体スイッチング要素に
対する相応の点弧パルスに変換される現在の制御角αＷ
Ｒを形成する。

第２のカスケードｉＦｆ　１ｌｆｆは、第７図の例では
逆変換装置として動作している変換装置ＵＲ２に作間す
る。その際に上位の調節器Ｒｑは具体的な応用ケースに
関係して両系統の一方における系統電圧Ｕに対する調節
器としてまた無効電力Ｑに対する３ｍ１ｆｌ器としても
用いられる。こうしてこの調節器に対する電圧または無
効電力制御偏差ΔＵ／ΔＱは第３の差し引き点３で相応
の目標値Ｕ”　／Ｑ”とそれに付属の実際値Ｕ／Ｑとの
比較により形成される。第７図に示されている例ではこ
の上位の調節器ＲＱの出力信号が逆変換装！ＵＲ２の消
弧角に対する目標値Ｔ０として用いられる。それに付属
の制御偏差Δγは第４の差し引き点４で消弧角実際値γ
との比較により形成され、下位の消弧角調節器Ｒ１に供
給される。これは最後に逆変換装置ＵＲ２に対する制御
角αＷＲを与え、この制御角は別の制御装置Ｓｔ２のな
かで半導体スイッチング要素に対する相応の点弧パルス
に変換される。

逆変換装置は制御角α、の現在の値に相応して適当な方
法で大きさおよび符号に従い高圧直流送電区間の直流電
圧を制御する。

図示されていない実施例では下位の消弧角調節器Ｒ１を
省略することもできる。この場合、上位の電圧および無
効電力調節器ＲＱが逆変換装置ＵＲ２に対する制御角α
ＷＲを直接に予め与える。

別の実施例では逆変換装置ＵＲ２に対する操作量として
制御角αＷＲΦ代わりに重なり角Ｕを考慮に入れる進み
角βまたは消弧角γも直接に用いられ得る。

第７図の公知の回路の作用の仕方を第８図の特性曲線領
域により簡単に説明する。ここで、第２のカスケード調
節の上位の調節器Ｒｑが系統の一方のなかの無効電力に
影響することが仮定されている。それに応じて第８図の
特性曲線領域は有効電力Ｐと無効電力Ｑとの間の関係を
、それぞれの定格値Ｐ。またはＱ、を基準として示す、
他のパラメータとして特性曲線領域は高圧直流送電区間
の直流１ｉ流Ｔｄおよびそれぞれの変換装置の順変換動
作の際の制御角αＷＲまたはそれぞれの変換装置の逆変
換動作の際の消弧角γ□を含んでいる。

第７図の高圧直流送電区間の変換装置ＵＲＩおよびＵＲ
２が這加的なスイッチオンまたはスイッチオフ可能な無
効電力発生器、たとえばコンデンサバンク、平滑リアク
トルまたは変圧器ステップスイッチを備えていないとい
う仮定のちとに、特性曲線領域は、それぞれの変換装置
が順変換装置として動作するか逆変換装置として動作す
るかに無関係に、すべての許容可能な動作点を示す、特
性曲線領域の第８図中に示されている一部分は、それか
ら好ましくは、約６０’（ｌｉｔ気角）までの順変換装
置制御角または逆変換装置消弧角の小さい値または中間
的な値において生ずる動作点が見い出されるように選ば
れている。特性曲線領域の個々のパラメータへの動作点
に関係する重なりの影響を無視すれば、一定の順変換装
置制御角または逆変換装置消弧角において生ずる特性曲
線の直線は、ダイアダラムの図示されていない原点を通
って延びている直線となる。このような場合には順変換
装置制御角または逆変換装置消弧角はそのつどの変換装
置の系統側の負荷角φと同一である。

第８図にはたとえば１つのこのような直線がφ−４５”
の負荷角に対して示されている。

１つの動作点ＡＰＩからＡＰ２への、または１つの動作
点ＡＰ３からＡＰ４への、第８図中に示されている移行
により、第７図の回路の動作の仕方をさらに説明する。

有効電力調節器Ｒｐの有効電力目標値Ｐ０が値ΔＰ１２
だけ変更されるとき、１つの変−換装置の動作点はたと
えばＡＰＩからＡＰ２へ移行する。

第７図の回路で、上位の有効電力調節器ＲＰおよび下位
の直流電流調節器Ｒｔから成る第１のカスケードのみが
動作しているとすれば、この場合には値ΔＩｄ１２だけ
の直流電流Ｉｄの変化により動作点ＡＰＩ’が生ずるで
あろう。その後に上位の無効電力調節器ＲＱおよび下位
の消弧角調節器Ｒ１から成る第２の調節器カスケードが
動作に入れば、これにより所望の動作点ＡＰ２にくらべ
ての動作点ＡＰＩ’の望ましくない無効電力制御偏差Δ
Ｑ１２が、消弧角を値ΔＴ１２だけ変更することによっ
て、補償されよう。正常時には第７図の回路の両調節器
カスケードが動作しているので、動作点ＡＰＩとＡＰ２
との間の移行は実際に第８図に示されている軌跡０Ｋ１
２上で行われる。第８図かられかるように、動作点移行
の原因である有効電力変化ΔＰ１２と、それから下位の
調節器Ｒ１の操作干渉により惹起される値ΔＩｄ１２だ
けの直流電流変化との間には鋭角δ１２が存在する。こ
の理由から、無効電力調節器および消弧角調節器から成
る第２の調節器カスケードは、直流電流！ｌ１ｉｌｆｆ
器の操作干渉に基づいて惹起される無効電力制御偏差を
値Δγ１２だけの消弧角の変更により、動作点ＡＰＩが
軌跡０Ｋ１２上で行き過ぎ振動なしに、また小さい過渡
的な無効電力制御偏差をもって動作点ＡＰ２に移行する
ように、迅速に補償し得る。

非常に類似した仕方で、たとえば軌跡０Ｋ３４上の動作
点ＡＰ３から動作点ＡＰ４への移行がΔＱ３４だけの無
効電力目標値の変化の際に行われる。この場合にも先ず
上位の無効電力調節器Ｒ９および下位の消弧角調節器Ｒ
１から成る第２の調節器カスケードのみが動作している
という仮定のちとに、動作点ＡＰ３はｉ調節器Ｒｃｔの
操作干渉に基づいて値Δｒ３４だけの消弧角の変更によ
り先ず動作点ＡＰ３’に移行する。続いていま有効電力
調節器および直流電流ｔＷ４節器から成る第１の塙部器
カスケードが動作に入れば、望ましくない有効電力制御
偏差ΔＰ３４は値ΔＩｄ３４だけの直流電流の変化によ
り除かれ、また動作点ＡＰ３’は本来型まれる動作点Ａ
Ｐ４に移される。この場合にも、動作点移行に対する原
因である無効電力制御偏差ΔＱ３４とそれにより惹起さ
れる消弧角変化Δｒ３４とは下位の調節器ＲＱの操作干
渉に基づいて互いに鋭角δ３４をなす、こうしてこの場
合にも正常時には両カスケード禰節の同時動作の際に動
作点ＡＰ３からＡＰ４への移行が行き過ぎ振動なしに、
また小さい過渡的な有効電力制御３１偏差をもって軌跡
０Ｋ３４上で行われる。こうして任意の動作点移行がた
とえば第７図の公知の調節による有効または無効電力目
標値の跳躍的な変更に基づいて特性曲線領域の第８図中
に示されている一部分のなかで小さくかつ中間的な順変
換装置制御角または逆変換装置消弧角において良好なダ
ンピングをもって、従ってまたすべての１ｌｉＪ節ルー
プの高い安定性をもって可能である。

しかし、このような調節の安定性は順変換装置制御角ま
たは逆変換装置消弧角の増大と共に減少し、また約６０
°と７０°との間の角度値において安定性限界に達する
ことが示されている。これについて第８図にはたとえば
１つの“安定性直線”ＳＧが記入されている。このこと
を、第８図に相応する１つの特性曲線領域の、第９図に
示されている別の一部分を例として簡単に説明する。こ
れから特に、高圧直流送電区間の順変換装置または逆変
換装置として動作する１つの変換装置に対する、中間的
および大きい順変換装置制御角または逆変換装置消弧角
において生ずる動作点が見い出される。

第９図には、１つの動作点ＡＰ５からＡＰ６への移行ま
たは１つの動作点ＡＰ７からＡＰ８への移行が例として
示されている。有効電力目標値がΔＰ５６だけ変更され
るとき、当該の変換装置の動作点はたとえばＡＰ５から
ＡＰ６へ移動する。

この場合にも、先ず有効電力調節器部器および直流電流
調節器Ｒ１から成る第１のカスケード調節のみが動作し
ていると仮定すると、動作点ＡＰ５は直流電流実際値の
非常に大きい変化ΔＩｄ５６に基づいて動作点ＡＰ５’
に移動する。この動作点は本来の望ましい動作点ＡＰ６
から大きい無効電力制御偏差ΔＱ５６だけ異なっている
。動作点移行を惹起する有効電力目標値の変化ΔＰ５６
と、それに続いて下位の直流電流調節器Ｒ１の操作干渉
に基づいて惹起される直流電流の変化との間には第８図
の特性曲線領域の範囲においては鋭角６５Ｇがもはや存
在しないことがわかる。この理由から、動作点ＡＰ５か
らＡＰ６への実際の移行は画調部器カスケードの同時動
作の際にかなりの１テき過ぎ振動を伴って軌跡０Ｋ５６
上で行われる。

しかし、このような移行挙動の存在の際には実際にもは
や安定な動作点に落ち着くことを期待し得ない、それど
ころか調節ループ内のわずかなダンピングに基づいて特
性曲線領域のこの範凹内で実際の動作点が所望の点の周
りで絶えず変動することを見込まなければならない、な
ぜならば、高圧直流送電区間の非常にわずかな擾乱によ
っても特に下位の直流電流調節器Ｒ１の過度に大きい操
作干渉が惹起されるからである。

非常にｍ４Ｑした仕方で、たとえば軌跡０Ｋ７８上の動
作点ＡＰ７から動作点ＡＰ８への移行がΔＱ７Ｂだけの
無効電力目標値の変化の際に行われる。この場合にも、
移行は特に変化を惹起する無効電力制御量のかなりの行
き過ぎ振動を伴って行われる。なぜならば、無効電力制
御偏差ΔＱ７８と無効電力ｉＪ１節器部器び消弧角調節
器から成るカスケード１１節の第２の調節器カスケード
のただ１つの動作の際に下位の消弧角調節器ＲＬにより
惹起される消弧角の変化Δγ７８との間には鈍角６７８
が存在しているからである。第７図の公知の１１＃構造
では第９図中に例として記入されている１つの安定性直
線ＳＧの上側では安定な動作点はもはや生じないことが
実際に示されている。それどころか、すべての制御量が
多かれ少なかれ強く連続的に所望の目標値の周りを振動
する。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、特に高圧直流送電区間の変換装置を調
節するための方法であって、中間的および大きい順変換
装置制御角または逆変換装置消弧角の際にも高圧直流送
電区間の十分にダンピングされた安定な動作が可能であ
る方法を提供することである。さらに、本発明の！！！
！題は、本発明による方法を実施するための適切な制御
装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は、本発明によれば、２つの電気系統が特にシ
ョートカップリングとして構成された高圧直流送電区間
を介して結ばれており、各系統が制御ｎ可能な変換装置
を介して高圧直流送電区間に接続されており、変換装置
の一方が順変換装置として、また他方が逆変換装置とし
て使用され、２つの電気系統の間の有効および無効電力
伝送を調節するための方法であって、順変換装置として
使用されている変換装置の制御装置に対する制ａｌｌ角
操作量が高圧直流送電区間の直流電流に対する下位の電
流！Ｉ１節器から予め与えられ、下位の電流調節器に対
する目標値が系統の一方の有効電力に対する上位の電力
調節器から予め与えられ、また逆変換装置として使用さ
れている変換装置の制御装置に対する制御角操作量が系
統の一方の電圧または無効電力に対する上位の調節器か
ら予め与えられる方法において、Ｊ−位の電圧または無
効電力調節器の出力信号に、そのつどの動作点で逆変換
装置として使用されている変換装置に対する制御角の、
有効電力の変化に対する変化速度と、現在の有効電力制
御偏差とに関係している第１の予制御量が負の符号で重
畳され、また上位の有効電力調節器の出力信号に、その
つどの動作点で電圧または無効電力の変化に対する直流
電流実際値の変化速度と、現在の電圧または無効電力制
御偏差とに関係している別の予制御量が重畳される方法
により解決される。

この課題は、また本発明によれば、２つの電気系統が高
圧直流送電区間を介して結ばれており、各系統が制御可
能な変換装置を介して高圧直流送電区間に接続されてお
り、変換装置の一方が順変換装置として、また他方が逆
変換装置として使用されて、２つの電気系統の間の有効
および無効電力伝送をｉ７１　ｊｉｆｆするための装置
であって、ａ）順変換装置として使用されている変換装
置の制御装置に対する制御角操作量を予め与える、高圧
直流送電区間の直流１ｉ流に対する下位の電流調節器と
、 ｂ）下位の電流調節器に対する目標値を予め与える、系
統の一方の有効電力に対する上位の電力調節器と、 Ｃ）逆変換装置として使用されている変換装置の制御装
置に対する制御角操作量を予め与える、系統の一方の電
圧または無効電力に対する上位の調節器と を有する装置において、 ｄ）上位の有効電力ｇＩＮ節器の入力端における制御偏
差を、理想的な無負荷直流電圧および直流電流の積を基
準とする系統の１つのなかの電圧とＷ流との間の位相ず
れ角の正弦関数により評価し、また上位の電圧または無
効電力調節器の出力信号に第１の予制御量として負の符
号で重畳する第１の特性曲線発生器と、 ｅ）と位の電圧または無効電力調節器の入力端における
制御偏差を、理想的な無負荷直流電圧を基準とする系統
の１つのなかの電圧と電流との間の位相ずれ角の正弦関
数により評価し、また上位のを動電力調節器の出力信号
に第２の干割重量として重畳する第２の特性曲線発生器
とを有する装置により解決される。

〔実施例〕

以下、第１図ないし第６図により本発明を一層詳細に説
明する。

本発明による方法により、第１および第２のカスケード
調節における両上位調節器の各々の出力信号に、両上位
調節器のそれぞれ他方に属する制御量に関係している１
つの予測？Ｏ量が相応の符号で重畳される。こうして第
７図中の第２のカスケード調節の上位の電圧または無効
電力調節器Ｒ９の出力端における消弧角目標値Ｔ１には
、第１のカスケード調節の上位の有効電力調節器Ｒｐの
入力端における制御量Ｐの偏差ΔＰに関係する第１の予
制御量が重畳される。調節の１つの他の実施例において
たとえば下位の消弧角調節器Ｒ１が存在しないならば、
第１の予制御量はこの場合には直接に逆変換装置制御角
αＷＲに重畳される。相応に、第１のカスケード調節の
上位の有効電力調節器Ｒｐの出力端における直流電流目
標値１ｄ”には、第２のカスケード調節の上位の電圧ま
たは無効電力ｊＪ１１１ｆｆ器Ｒｑの入力端における制
御量ＵまたはＱの偏差ΔＵまたはΔＱに関係する第２の
予制御量が重畳される０両干割？１１１に属する“増幅
率”はその際に本発明による方法により上位の調節器の
他方の操作信号への上位のｙ４ｖｉ器の一方の制御偏差
の望まれる予制御の影響と動作点との関係を考慮に入れ
る。こうして第８図および第９図の特性曲線領域により
予め与えられるパラメータ（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、
直流電流１ｄおよび順変換装置制御角α。または逆変換
装置消弧角ｒｗ＋＋）の間の関係に相応して、両上位調
節器の各々の操作信号が相応の予制御ｎ量により画調部
器の“他方“の制御偏差を介して両カスケード調節の減
結合の形で予制御される。

こうして第１の予制御量は第１の増幅率による現在存在
する有効電力制御偏差ΔＰの評価から生ずる。その値は
、第８図および第９図の曲線群から取り出され、有効電
力変化の開始前の調節のそのつどの動作点に存在する、
有効電力に対する順変換装置制御角または逆変換装置消
弧角の変化速度に相当する。１つの適切な調節方向を発
生するためには、１つのこのような動作点に関係する増
幅率による有効電力偏差の評価により形成さた第１の予
制御量を負の符号で調節器Ｒ９の出力信号に重畳すべき
であることがわかる。逆変換装置として動作している変
換装置ＵＲ２の操作量のこのような予制御により、特に
有効電力制御偏差の跳躍的な変化ΔＰの際に、制御対象
を介しての両カスケード調節の結合と、そのつどの動作
点における変換装置特性曲線の勾配とに基づいて期待す
べき第２のカスケード調節の“他方”の制ＷｔＱの望ま
しくない偏差がそれに付属の無効電力調節器の操作量を
介して直接に予設定されることが特に有利に達成される
。これにより、望まれた有効電力変化によりそれ自体は
望まれずに惹起され、またそのつどの動作点に関係して
制御対象自体および無効電力調節器の動特性により事情
によってはかなり遅らされた無効電力制御偏差の生起は
、調節の望ましくない動作点においても特に中間的およ
び大きい順変換装置制御角または逆変換装置消弧角にお
いてなお安定な動作点が生じるように前もって処理され
る。さらに、第１の干割ｍｌのそのつどの干渉の度合は
それに付属の増幅率の本発明による動作点との関係に基
づいて自動的にそのつと存在する状況に適合し得る。こ
のことを第８図および第９図面の簡単な説明する。

これについて先ず、高圧直流送電区間が定常的に動作点
ＡＰＩに安定していると仮定する。これは特性曲線領域
の第８図中に示されている一部分のなかで約２０％の比
較的小さい順変換装置制御角α、または逆変換装置消弧
角Ｔｗｌに見い出される。ここから出発して上位の調節
器Ｒｐの有効電力料？１１１ＰがΔＰ１２だけ変更され
ると、前記のように、第１のカスケード調節のただ１つ
の干渉の仮定のちとに理論的に、それによって比較的小
さい望まれない無効電力偏差ΔＱ１２が生ずることを考
慮に入れる必要がある。しかし、このような偏差は特に
第２のカスケード調節によりΔγ１２だけの消弧角変更
を介して比較的容易に補償することができる。前記のよ
うに、特性曲線領域のこの範囲内に位置する動作点は比
較的安定であり、従ってまた両カスケード調節は高圧直
流送電区間を介してわずかしか互いに結合されていない
ので、動作点移行の際に第１の干割？ＩＩのサポート作
用はここにそれ自体として必要とされない。またそれに
応じて本発明によれば第２のカスケード調節１節の上位
の調節器の操作信号への第１の予制御量の干渉は小さい
、なぜならば、有効電力に対して順変換装置制御角また
は逆変換装置消弧角の、第１の予制御量の増幅率を定め
る変化速度は特性曲線領域のこの範囲内では小さいから
である。

いま、直接に制御角の増大により、従ってまた直接に両
カスケード１１節のそれ自体は望まれない結合の増大に
より、第１の干割′ａｔの干渉の度合も動作点とそれに
付属の増幅率との関係に基づいて増大することは本発明
による方法の１つの特別な利点である。第８図中の動作
点ＡＰＩの位置と第９図中の約７５＠の逆変換装置消弧
角における動作点ＡＰ５とを比較すると、有効電力に対
する逆変換装置消弧角のＡｒ５における変化速度はＡｒ
１におけるそれよりもはるかに大きいことがわかる。従
って、たとえば八Ｐ５６の有効電力変化の際に第１の予
制御量は無効電力調節器Ｒｑの操作信号を著しく強く予
制御する。しかし、このことはまさに特性曲線領域のこ
の範囲内で特別に必要である。なぜならば、前記のよう
に、第１のカスケードｗ節のただ１つの動作の際の有効
電力変化ΔＰ５６は理論的に非常に大きい望まれない無
効電力制御偏差ΔＱ５６を発生するからである。

非常に類僚した仕方で第２の予制御量の作用を説明し得
る。これは、本発明によれば、第２の増幅率による現在
存在する電圧または無効電力制御偏差ΔＵ／ΔＱの評価
から生ずる。その値は、第８図および第９図の曲線群か
ら取り出され、制御量変化の現れる前のＩｌｌ！ｆｆの
そのつどの動作点に存在する、無効電力に対する高圧直
流送電区間の直流電流の変化速度に相当する。この場合
には、適切な調節方向を発生するために、１つのこのよ
うな動作点に関係する増幅率による無効電力制御偏差の
評価により形成さた第２の予制御量が正の符号で調節器
Ｒｐの出力信号に重畳されなければならない、こうして
本発明による方法は、高圧直流送電区間の個々の変換装
置の操作量の適切な予制御により、それに付属のカスケ
ード調節を、高圧直流送電区間の調節の特性曲線領域の
第８図および第９図中に示されている両一部分のなかで
従来の“安定性直線″ＳＧの上側にも位置している各任
意の動作点が安定に設定され得るように、減結合するこ
とを可能にする。

以下には第１図ないし第５図により、本発明による方法
を実施するための有利な装置を説明する。

第１図の回路によれば、上位の有効電力調節器Ｒｐの入
力端は上位の無効電力調節器Ｒｑの出力端と第１の特性
曲線発生器ＫＧＩを介して、また上位の無効電力調節器
ＲＱの入力端は上位の有効電力調節器ＲＰの出力端と第
２の特性曲線発生器ＫＧ２を介して結合されている。そ
の際に発生器ＫＧ１の出力端における第１の予制御量は
参照符号ΔαＷＲを付されており、また無効電力調節器
Ｒｑの出力端に形成された消弧角目標値Ｔ０または逆変
換装置制御角αＷＲに特に１つの差し引き点６を介して
負の符号で重畳される。相応に、発生器ＫＧ２の出力端
における第２の予制御量は参照符号ΔＩｄＶを付されて
おり、また有効電力調節器Ｒｐの出力端における直流電
流目標値１ｄ”に特に１つの差し引き点５を介して正の
符号で重畳される。

たとえば有効電力目標値Ｐ０の跳躍的変化により惹起さ
れる動作点変化ΔＡＰＩは第１図による実施例では第１
の特性曲線発生器ＫＧＩのなかに格納されている動作点
に関係する第１の予制御量ΔαＷＲに対する第１の増幅
率による有効電力制御偏差ΔＰの評価により処理される
。その際に特性曲線発生器は増幅率を、理想的な無負荷
直流電圧υｄｌおよび直流電流１ｄの積を基準とする、
好ましくは有効電力Ｐが調節されるべき系統のなかの電
圧と電流との間の負荷角φの正弦関数の形でシミュレー
トする。１つの別の有利な実施例では、理想的な無負荷
直流電圧および直流電流に対して、好ましくは動作範囲
の中央で特に定格動作点の付近に位置する値を有する定
数が仮定され得る。こうして第１の予制御量の干渉の度
合は主として負荷角の正弦関数に関係している。たとえ
ば高圧直流送電区間のなかの１つの変換装置に対する特
性曲線領域の第８図および第９図中に示されている一部
分かられかるように、この関数は約５″の最小値から約
８０°の大きい値までの順変換装置制御角または逆変換
装置消弧角の変化の際に０よりもわずかに大きい値から
１よりもわずかに小さい値に増大する。こうして本発明
により形成される第１の増幅率は、第１の予制御量Δ、
α、が小さい逆変換装置制御角においてほぼ不作用であ
り、またそれらの完全な干渉にまさに安定性直線ＳＧの
上側に位置する動作点において中間的および太きい逆変
換装置制御角において到達することを特に有利な仕方で
可能にする０本発明の１つの別の有利な実施例では、高
圧直流送電区間のこれまで一定と仮定された直流電流１
ｄを実際に存在する実際値に追従させることも可能であ
る。こうして第８図または第９図の特性曲線領域のなか
の実際に存在する動作点への第１の特性曲線発生器ＫＧ
Ｉのなかの第１の増幅率のなお一層細かい適合が達成さ
れる。

相応の仕方で、たとえば無効電力目標値Ｑ０の跳躍的変
化により惹起される動作点変化ΔＡＰ２が無効電力調節
器Ｒｑの入力端における無効電力制Ｗ偏差ΔＱの評価に
より有効電力調節器Ｒｐの操作信号に対する第２の予制
御量ΔＩｄＶに対する第２の特性曲線発生器ＫＧ２を介
して処理される。その際に第２の特性曲線発生器を介し
て用意された、第２の予制御量ΔＩｄＶに対する動作点
に関係する増幅率は、好ましくは無効電力が調節される
べき系統のなかの電圧と電流との間の負荷角φの、理想
的な無負荷直流電圧Ｕｄｌを基準とする正弦関数により
シミユレートされる。またこの際に、１つの別の実施例
で理想的な無負荷直流電圧に対して、好ましくは動作範
囲の中央、特に定格動作点に位置する１つの定数を予め
与えることはを利である。こうして第２の予制御量も主
として負荷角の正弦関数に関係しており、また中間的お
よび大きい逆変換装置消弧角における干渉の最大可能な
度合を達成する。

第２図には、第１図の本発明による調節回路の１つの別
の有利な実施例が示されている。その際に動作点変化Δ
ＡＰＩ／ΔＡＰ２は従来のようにそれに付属の上位の調
節器の入力端における相応の制御偏差の評価により検出
されない、それどころかそのつどの上位の！ｌ１ｌｉｆ
ｆ器の出力信号１ｄ”またはＴ＊／αＷＲは、微分およ
び遅れ伝達特性（“Ｄ　−Ｔｒ　”要素）を有する追加
的な特性曲線発生器ＤＶＺＩまたはＤＶＺ２を介して導
かれ、また入力量としてそのつどの特性曲線発生器ＫＧ
ＩまたはＫＯ２に与えられる。上位の調節器Ｒｐおよび
ＲＱは一般に比例−積分伝達特性を有する（“ＰＩ調節
部器′）ので、その伝達特性はそれぞれ後に接続されて
いるＤ　−Ｔ　を要素によりほぼ補償される。こうして
、そのつどの特性曲線発生器に、そのつどの制御偏差に
ほぼ相応する入力信号が供給される。しかし、本発明の
この実施例は、上位の調節器の一つの入力端における制
御量が直接にそれに付属の特性曲線発生器を介して上位
の調節器の他のものの操作信号に作用しないという特別
な利点を有する。それどころか、この場合には、そのつ
どの上位の調節器ＲｐまたはＲｑの“ダンピングされた
伝達特性がその中間に接続されている。特に追加的な特
性曲線発生器ＤＶＺＩまたはＤＶＺ２に対する増幅率の
適当な選定により、この仕方で特に有利に、高圧直流送
電区間を介して閉じる追加的な、場合によっては比較的
ダンピングされない制御ループが回避され得る。

第３図には、本発明による装置の１つの別の有利な実施
例が示されている。その際に、増幅率としての役割をす
る、負荷角の正弦関数と理想的な無負荷電圧Ｕｄｌとの
比は１つの別の特性曲線発生器ＫＧ３のなかで有効電力
目標値Ｐ＊に関係して１つの下降する直線状の特性曲線
の形態で近似される。この実施例は、負荷角の実際値が
別に検出される必要がないという特別な利点を有する。

こうして第１の予制御量ΔαＷＲはこの場合には２つの
乗算器Ｍ１およびＭ３による特性曲線発生器ＫＧ３の出
力信号と有効電力変化ΔＰを介して検出された動作点変
化ΔＡＰＩおよび高圧直流送電区間の直流電流！ｄの逆
数値との乗算により生ずる。非常に頬僚した仕方で第２
の予制御量ΔＩｄＶは１つの別の乗算！＠Ｍ２による特
性曲線発生器ＫＧ３の出力信号と無効電力変化ΔＱを介
して検出された動作点変化ΔＡＰ２との乗算により生ず
る。もちろん、第３図に示されている実施例においても
、動作点変化ΔＡＰＩおよびΔＡＰ２は第２図の回路に
相応して追加的なり−Ｔ、要素ＤＶＺｌおよびＤＶＺ２
を介して上位の調節器の出力端から取り出され得る。

さらに第５図により、負の傾斜を有する直線特性曲線が
特性曲線発生器ＫＧ３のなかでどのようにして特に有利
な仕方で形成され得るかを簡単に説明する。そのために
第５図には、定格値Ｐ、を基準とする有効電力目標値Ｐ
１に対する負荷角φの正弦関数の経過が、同じく有効電
力定格値を基準とする無効電力Ｑの複数の値に対して示
されている。実際に高圧直流送電区間は好ましくは約５
０％の基準無効電力値で運転されるので、第５図には特
にＱ／ＰＨ＝０．４または０．５および０．６に対する
ｓｉｎφの３つの経過が示されている。１つの可能な実
施例では負荷角の正弦関数が、第５図中に鎖線で記入さ
れている直線ＫＧ３Ａにより近似され得る。既に第８図
および第９図により詳細に説明したように、カスケード
調節の減結合のための予制御量の干渉は特に中間的およ
び大きい逆変換装置消弧角において、すなわち４５°よ
りも大きい値を有する負荷角φにおいて必要とされる。

この理由から実際には、ｓｉｎφに近似する直線の勾配
は場合によってはより大きくも選定され得る。第５図に
はこのような直線が１１線で記入されており、また参照
符号ＫＧ３Ｂを付されている。この直線は、予制御量Δ
αＷＲおよびΔＩｄＶが、約５０％の基準無効電力値お
よび４５＠よりも大きい負荷角を有する動作点に、すな
わち第５図に破線で記入されている垂直な分離線■の右
側に位置し、もはや作用しないように選定されている。

最後に第４図には、本発明による装置の別の有利な実施
例が示されている。その際に再び動作点変化ΔＡＰＩお
よびΔＡＰ２は第２図の回路に相応して！ＩＪＩｆｆ器
出力量の評価により追加的な特性曲線発生器ＤＶＺＩお
よびＤＶＺ２を介して検出され、また第３図によるその
つどの予制御量の形成のために第１または第２の乗算器
Ｍ１またはＭ２に供給される。第４図の実施例では、予
制御量の形成のために必要な動作点に関係する増幅率は
特に有利に２つの特性曲線発生器ＫＧ３およびＫＯ２の
なかで有効電力目標値Ｐ０に関係して分離されて特に相
異なる負の傾斜を有する２つの直線特性曲線の形態でシ
ミュレートされる。その際に特性曲線発生器ＫＧ３は特
性曲線発生器ＫＧ２に準拠して、また第３図の回路の特
性曲線発生器ＫＧ３に相応して、理想的な無負荷直流電
圧Ｕｄｉを基準とする負荷角の正弦関数を近似する。特
性曲線発生器ＫＣ４は第１図または第２図中の回路の特
性曲線発生器ＫＧＩに準拠して、理想的無負荷直流電圧
および高圧直流送電区間の直流電流の積を基準とする負
荷角の正弦関数をシミュレートする。

第６図にはｓｉｎφ／ＵｄｉＸＩｄの比が再び定格動作
点Ｐ’ｓを基準とする３つの無効電力値Ｑ＝０．４また
は０．５および０．６に対して示されている。その際に
、図面を見易くするため、理想的な無負荷直流電圧Ｕｄ
ｉおよび高圧直流送電区間の直流電流１ｄはそのつどの
定格動作値Ｕｄ、またはＩｄ、Ｉを基準として示されて
いる。その際に特性曲線発生器ＫＧ４に対する１つの特
に有利な“下降する”直線特性曲線は鎖線で示されてお
り、また参照符号ＫＧ４Ａを付されている０両カスケー
ド調節の所望の減結合は、特性曲線発生器ＫＧ３に対し
て第５図の特性曲線ＫＧ３Ａに近似的に相応する負の傾
斜を有する下降する特性曲線が、また特性曲線発生器Ｋ
Ｇ４に対して第５図の特性曲線ＫＧ４Ａに近（９的に相
応する負の傾斜を有する下降する特性曲線が選定される
ならば、第４図の本発明による回路により特に有利な仕
方で達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は高圧直流送電区間に対する本発明による調節装
置の１つの実施例を示す図、第２図は第１図の１ｌｌｉ
ｆｆｌ装置の本発明による１つの別の実施例を示す図、
第３図は高圧直流送電区間に対する本発明による調節装
置の１つの別の実施例を示す図、第４図は第３図の調節
装置の本発明による１つの別の実施例を示す図、第５図
は系統の一方のなかの電流と電圧との間の位相ずれ角の
サイン関数を示す図、第６図は系統の一方のなかの電流
と電圧との間の位相ずれ角の、理想的な直流電圧および
直流電流を基準とするサイン関数を示す図、第７図は高
圧直流送電区間の変換装置に影響するための１つの公知
の１１節構造を示す図、第８図は小さいおよび中間的な
制御角で動作する変換装置に対してパラメータ（存効電
力、無効電力、直流電流および制御角）の間の関係を示
す特性曲線領域の一部分を示す図、第９図は中間的およ
び大きい制御角で動作する変換装置に対して第８図に相
応する特性曲線領域の一部分を示す図である。 Ａ、Ｂ・・・電気エネルギー供給系統 ＤＶＺＩＳＤＶＺ２・・・微分−遅れ要素ＫＧＩ〜ＫＧ
４・・・特性曲線発生器 Ｌｄ・・・平滑化インダクタンス Ｍｌ〜Ｍ３・・・差し引き点 Ｒし・・直流電流調節器 ＲＰ・・・有効電力調節器 ＲＱ・・・無効電力および系統電圧調節器Ｒ１・・・消
弧角調節器 Ｓｔｌ・・・順変換装置の制御装置 Ｓｔ２・・・逆変換装置の制御装置 ＵＲ１、ＵＲ２・・・変換装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２つの電気系統が特にショートカップリングとして
   構成された高圧直流送電区間を介して結ばれており、各
   系統が制御可能な変換装置を介して高圧直流送電区間に
   接続されており、変換装置の一方が順変換装置として、
   また他方が逆変換装置として使用され、２つの電気系統
   の間の有効および無効電力伝送を調節するための方法で
   あって、順変換装置として使用されている変換装置の制
   御装置に対する制御角操作量が高圧直流送電区間の直流
   電流に対する下位の電流調節器から予め与えられ、下位
   の電流調節器に対する目標値が系統の一方の有効電力に
   対する上位の電力調節器から予め与えられ、また逆変換
   装置として使用されている変換装置の制御装置に対する
   制御角操作量が系統の一方の電圧または無効電力に対す
   る上位の調節器から予め与えられる方法において、上位
   の電圧または無効電力調節器（Ｒｑ）の出力信号に、そ
   のつどの動作点で逆変換装置として使用されている変換
   装置（ＵＲ２）に対する制御角（α＿Ｗ＿Ｒ）の、有効
   電力の変化に対する変化速度と、現在の有効電力制御偏
   差（ΔＰ）とに関係している第１の予制御量（Δα＿Ｗ
   ＿Ｒ）が負の符号で重畳され、また上位の有効電力調節
   器（Ｒｐ）の出力信号に、そのつどの動作点で電圧また
   は無効電力の変化に対する直流電流実際値（Ｉｄ）の変
   化速度と、現在の電圧または無効電力制御偏差（ΔＵ／
   ΔＱ）とに関係している別の予制御量（ΔＩｄＶ）が重
   畳されることを特徴とする電気系統間の有効および無効
   電力調節方法。 ２）逆変換装置として使用されている変換装置（ＵＲ２
   ）に対する制御角操作量（α＿Ｗ＿Ｒ）が下位の消弧角
   調節器（Ｒ１）から予め与えられ、またその消弧角目標
   値（γ＾＊）が上位の電圧または無効電力調節器（Ｒｑ
   ）から予め与えられることを特徴とする請求項１記載の
   方法。 ３）２つの電気系統が高圧直流送電区間を介して結ばれ
   ており、各系統が制御可能な変換装置を介して高圧直流
   送電区間に接続されており、変換装置の一方が順変換装
   置として、また他方が逆変換装置として使用されて、２
   つの電気系統の間の有効および無効電力伝送を調節する
   ための装置であって、 ａ）順変換装置として使用されている変換装置の制御装
   置に対する制御角操作量を予め与える、高圧直流送電区
   間の直流電流に対する下位の電流調節器と、 ｂ）下位の電流調節器に対する目標値を予め与える、系
   統の一方の有効電力に対する上位の電力調節器と、 ｃ）逆変換装置として使用されている変換装置の制御装
   置に対する制御角操作量を予め与える、系統の一方の電
   圧または無効電力に対する上位の調節器とを有する装置
   において、ｄ）上位の有効電力調節器（Ｒｐ）の入力端
   における制御偏差（ΔＰ）を、理想的な無負荷直流電圧
   および直流電流の積（Ｕｄｉ×Ｉｄ）を基準とする系統
   の１つのなかの電圧と電流との間の位相ずれ角の正弦関
   数（ｓｉｎφ）により評価し、また上位の電圧または無
   効電力調節器（Ｒｑ）の出力信号に第１の予制御量（Δ
   α＿Ｗ＿Ｒ）として負の符号で重畳する第１の特性曲線
   発生器（ＫＧ１）と、 ｅ）上位の電圧または無効電力調節器（Ｒｑ）の入力端
   における制御偏差（ΔＱ）を、理想的な無負荷直流電圧
   （Ｕｄｉ）を基準とする系統の１つのなかの電圧と電流
   との間の位相ずれ角の正弦関数（ｓｉｎφ）により評価
   し、また上位の有効電力調節器（Ｒｐ）の出力信号（Ｉ
   ｄ＾＊）に第２の予制御量（ΔＩｄＶ）として重畳する
   第２の特性曲線発生器（ＫＧ２）と を有することを特徴とする電気系統間の有効および無効
   電力調節装置。 ４）２つの電気系統が高圧直流送電区間を介して結ばれ
   ており、各系統が制御可能な変換装置を介して高圧直流
   送電区間に接続されており、変換装置の一方が順変換装
   置として、また他方が逆変換装置として使用され、２つ
   の電気系統の間の有効および無効電力伝送を調節するた
   めの装置であって、 ａ）順変換装置として使用されている変換装置の制御装
   置に対する制御角操作量を予め与える、高圧直流送電区
   間の直流電流に対する下位の電流調節器と、 ｂ）下位の電流調節器に対する目標値を予め与える、系
   統の一方の有効電力に対する上位の電力調節器と、 ｃ）逆変換装置として使用されている変換装置の制御装
   置に対する制御角操作量を予め与える、系統の一方の電
   圧または無効電力に対する上位の調節器とを有する装置
   において、ｄ）理想的な無負荷直流電圧（Ｕｄｉ）を基
   準とする系統の１つのなかの電圧と電流との間の位相ず
   れ角の正弦関数（ｓｉｎφ）を有効電力目標値（Ｐ＾＊
   ）に関係して、負の傾斜を有する直線の形態で入力量と
   して近似する第３の特性曲線発生器（ＫＧ３）と、 ｅ）第３の特性曲線発生器（ＫＧ３）の出力信号と入力
   量としての直流電流（Ｉｄ）の逆数値とに対する第３の
   乗算器（Ｍ３）と、ｆ）上位の有効電力調節器（Ｒｐ）
   の入力端における制御偏差（ΔＰ）と入力量としての第
   ３の乗算器（Ｍ３）の出力信号とから第１の予制御量（
   Δα＿Ｗ＿Ｒ）を形成し、また上位の電圧または無効電
   力調節器（Ｒｑ）の出力信号に負の符号で重畳する第１
   の乗算器（Ｍ１）と、 ｇ）上位の電圧または無効電力調節器（Ｒｑ）の入力端
   における制御偏差（ΔＱ）と入力量としての第３の特性
   曲線発生器（ＫＧ３）の出力信号とから第２の予制御量
   （ΔＩｄＶ）を形成し、また上位の有効電力調節器（Ｒ
   ｐ）の出力信号に重畳する第２の乗算器（Ｍ２）と を有することを特徴とする電気系統間の有効および無効
   電力調節装置。 ５）２つの電気系統が高圧直流送電区間を介して結ばれ
   ており、各系統が制御可能な変換装置を介して高圧直流
   送電区間に接続されており、変換装置の一方が順変換装
   置として、また他方が逆変換装置として使用され、２つ
   の電気系統の間の有効および無効電力伝送を調節するた
   めの装置であって、 ａ）順変換装置として使用されている変換装置の制御装
   置に対する制御角操作量を予め与える、高圧直流送電区
   間の直流電流に対する下位の電流調節器と、 ｂ）下位の電流調節器に対する目標値を予め与える、系
   統の一方の有効電力に対する上位の電力調節器と、 ｃ）逆変換装置として使用されている変換装置の制御装
   置に対する制御角操作量を予め与える、系統の一方の電
   圧または無効電力に対する上位の調節器とを有する装置
   において、ｄ）理想的な無負荷直流電圧（Ｕｄｉ）を基
   準とする系統の１つのなかの電圧と電流との間の位相ず
   れ角の正弦関数（ｓｉｎφ）を有効電力目標値（Ｐ＾＊
   ）に関係して、負の傾斜を有する直線の形態で入力量と
   して近似する第３の特性曲線発生器（ＫＧ３）と、 ｅ）理想的な無負荷直流電圧および直流電流の積（Ｕｄ
   ｉ×Ｉｄ）を基準とする系統の１つのなかの電圧と電流
   との間の位相ずれ角の正弦関数（ｓｉｎφ）を有効電力
   目標値（Ｐ＾＊）に関係して、負の傾斜を有する直線の
   形態で入力量として近似する第４の特性曲線発生器（Ｋ
   Ｇ４）と、 ｆ）上位の有効電力調節器（Ｒｐ）の入力端における制
   御偏差（ΔＰ）と入力量としての第４の特性曲線発生器
   （ＫＧ４）の出力信号とから第１の予制御量（Δα＿Ｗ
   ＿Ｒ）を形成し、また上位の電圧または無効電力調節器
   （Ｒｑ）の出力信号に負の符号で重畳する第１の乗算器
   （Ｍ１）と、 ｇ）上位の電圧または無効電力調節器（Ｒｑ）の入力端
   における制御偏差（ΔＱ）と入力量としての第３の特性
   曲線発生器（ＫＧ３）の出力信号とから第２の予制御量
   （ΔＩｄＶ）を形成し、また上位の有効電力調節器（Ｒ
   ｐ）の出力信号に重畳する第２の乗算器（Ｍ２）と を有することを特徴とする電気系統間の有効および無効
   電力調節装置。 ６）逆変換装置として使用されている変換装置（ＵＲ２
   ）の制御装置（Ｓｔ２）に対する制御角操作量（α＿Ｗ
   ＿Ｒ）を予め与え、またその消弧角目標値（γ＾＊）が
   上位の電圧または無効電力調節器（Ｒｑ）から予め与え
   られる下位の消弧角調節器（Ｒ１）を有することを特徴
   とする請求項３ないし５の１つに記載の調節装置。 ７）それぞれ上位の有効電力調節器（Ｒｐ）および電圧
   または無効電力調節器（Ｒｑ）の出力信号をそれぞれの
   調節器入力端における制御偏差の代わりに第１および第
   ２の特性曲線発生器（ＫＧ１、ＫＧ２）または第１およ
   び第２の乗算器（Ｍ１、Ｍ２）に入力量として供給する
   、微分および遅れ特性を有する各１つの第５および第６
   の特性曲線発生器（ＤＶＺ１、ＤＶＺ２）を有すること
   を特徴とする請求項３ないし５の１つに記載の調節装置
   。