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JPH10127065A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

Info

Publication number
JPH10127065A
JPH10127065A JP27637196A JP27637196A JPH10127065A JP H10127065 A JPH10127065 A JP H10127065A JP 27637196 A JP27637196 A JP 27637196A JP 27637196 A JP27637196 A JP 27637196A JP H10127065 A JPH10127065 A JP H10127065A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
converter
voltage
power
excited
converters
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27637196A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirokazu Suzuki
宏和 鈴木
Kenichi Suzuki
健一 鈴木
Noriko Kawakami
紀子 川上
Shoichi Irokawa
彰一 色川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Electric Power Co Inc filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP27637196A priority Critical patent/JPH10127065A/ja
Priority to CN97120617A priority patent/CN1075279C/zh
Priority to US08/953,376 priority patent/US5946205A/en
Publication of JPH10127065A publication Critical patent/JPH10127065A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/19—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only arranged for operation in series, e.g. for voltage multiplication

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Abstract

(57)【要約】 【課題】直流送電に適した直流電流を増加させない電力
変換装置を提供することにある。 【解決手段】交流系統に接続される複数台の変換器用変
圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電力
を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を接
続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変換
装置において、前記複数台の電圧形自励式変換器を直列
に接続し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出力側
に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧
器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成し、
前記各電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を各変換
器直流電圧基準値に追従させるように制御する制御手段
を備えた電力変換装置。

Description

【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、燃料電
池、電池電力貯蔵、無効電力補償装置等のシステムにお
いて電圧形自励式変換器を適用した場合の、該電圧形自
励式変換器の多重化構成と電圧形自励式変換器の制御装
置からなる電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電圧形自励式変換器の多重化構成
と電圧形自励式変換器の制御装置からなる電力変換装置
について、図１４および図１５を参照して説明する。図
１４において１は交流系統、２は交流系統電圧を計測す
る計器用変圧器、３は計器用変流器、４Ａ，４Ｂは電圧
形自励式変換器５Ａ，５Ｂと交流系統１を接続する変換
器用変圧器、６は直流コンデンサや電池等の直流電圧
源、７は直流電圧検出器、８は計器用変圧器２と計器用
変流器３の検出値を入力して変換器５Ａ，５Ｂの出力す
る有効電力、無効電力を検出する有効電力・無効電力検
出器、９は直流電圧基準５１と直流電圧検出値５２の差
を入力し、その差がゼロになるように制御する直流電圧
制御器、１０は無効電力基準５３と無効電力検出値５４
の差を入力し、その差がゼロになるように制御する無効
電力制御器、１１は直流電圧制御器９の出力、無効電力
制御器１０の出力、交流電流検出値５５、交流電圧検出
値５６を入力して交流電流を基準値に制御する交流電流
制御器、１２は交流電流制御器１１の出力に応じて各自
励式変換器を構成する自已消弧素子のパルスパターンを
決定するパルスパターン決定回路である。
【０００３】図１５において、１３Ａ〜１３Ｌはゲート
ターンオフサイリスタ（以下ＧＴＯと略す）等の自己消
弧素子、１４Ａ〜１４Ｌはダイオードである。 交流系
統１と接続される電圧形自励式変換器の有効電力、無効
電力の制御原理については半導体電力変換回路（電気学
会刊）P.215 〜220 等に開示されており詳細な説明を省
略する。また定電流制御回路の原理、実現方法について
も特開平１−７７１１０号公報等で開示されているの
で、詳細な説明を省略する。
【０００４】図１５においては、変換器用変圧器４Ａ．
４Ｂの交流系統側巻線を直列に接続し、直流側巻線を各
変換器個別に接続し、電圧型自励式変換器５Ａ，５Ｂの
直流出力を並列に接続している。このような構成におい
ては、系統出力電圧は変換器用変圧器４Ａ，４Ｂの交流
巻線で変換器５Ａと５Ｂの出力が加算されて高調波が打
ち消され、また、交流巻線が直列であることから変換器
５Ａ、５Ｂの電流値は同じとなる。さらに変換器５Ａ、
５Ｂの直流側は並列接続されているため同じ直流電圧と
なる。図１４の構成では、変換器５Ａ、５Ｂにより高調
波の低減が図れる上に、変換器５Ａ、５Ｂ間の電流のア
ンバランス、直流電圧のアンバランスが生じない構成で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１４に示した従来の
電圧形自励式変換器の多重化構成は、直流電力を長距離
にわたって送電する直流送電システムヘ適用することを
考えた場合以下に示す問題点がある。各変換器の直流出
力を並列に接続しているので、大容量化するために変換
器の台数を増加させると直流電流が増加する。直流送電
システムの場合、直流線路が長く直流送電線の抵抗が大
きい。直流電流が増加すると、直流送電線の抵抗による
損失が直流電流の２乗に比例して増大し、システムとし
ての効率が低下してしまうという問題があつた。直流送
電に適用する場合は、大容量化するにあっては、直流電
流を増加させるのではなく直流電圧を増加させるほうが
損失軽減の観点から好ましい。
【０００６】変換器の定格直流電圧を高くして、定格直
流電流を小さくすることも考えられる。しかし、大容量
の自励式変換器の場合は、変換器１台当たりのスイッチ
ング周波数はスイッチング損失軽減の観点から大きくで
きないため、高調波低減のために変換器の多重化が不可
欠となる。
【０００７】従来の直流側を並列接続する多重化構成に
かわり、直流電流を増加させないような多重化構成、及
びその制御装置が求めらていた。本発明の目的は、前記
課題を解決し、直流送電に適した直流電流を増加させな
い電力変換装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、交流系統に接続される
複数台の変換器用変圧器に、それぞれ交流電力を直流電
力あるいは直流電力を交流電力に変換する複数台の電圧
形自励式変換器を接続し、該電圧形自励式変換器を多重
化構成する電力変換装置において、前記複数台の電圧形
自励式変換器を直列に接続し、該各電圧形自励式変換器
の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複
数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続するよ
うに多重化構成し、前記各電圧形自励式変換器の各変換
器直流電圧を各変換器直流電圧基準値に追従させるよう
に制御する制御手段を備えたことを特徴とする電力変換
装置である。
【０００９】請求項１に対応する発明によれば、電圧形
自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させない
構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を所
望の値とすることができる。
【００１０】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、交流系統に接続される複数台の変換器用変
圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電力
を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を接
続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変換
装置において、前記複数台の電圧形自励式変換器を直列
に接続し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出力側
に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧
器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成し、
前記電圧形自励式変換器の少なくとも１台を除いて、残
りの前記電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を各変
換器直流電圧基準値に追従させるように制御する制御手
段を備えたことを特徴とする電力変換装置である。
【００１１】請求項２に対応する発明によれば、電圧形
自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させない
構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を所
望の値とすることができる。
【００１２】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、交流系統に接続される複数台の変換器用変
圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電力
を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を接
続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変換
装置において、前記複数台の電圧型自励式変換器を直列
に接続して変換装置を構成し、該各電圧形自励式変換器
の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複
数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続するよ
うに多重化構成し、前記変換装置の直流電圧を検出し、
前記各電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を前記変
換装置の直流電圧の検出値に応じて、決められた比率で
分担するように前記各変換器の直流電圧を制御する制御
手段を備えたことを特徴とする電力変換装置である。
【００１３】請求項３に対応する発明によれば、電圧形
自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させない
構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を所
望の値とすることができる。
【００１４】前記目的を達成するため、請求項４に対応
する発明は、交流系統に接続される複数台の変換器用変
圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電力
を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を接
続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変換
装置において、前記複数台の電圧形自励式変換器を直列
に接続して変換装置を構成し、該各電圧形自励式変換器
の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複
数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続するよ
うに多重化構成し、前記変換装置の直流電圧を検出し、
前記電圧形自励式変換器の少なくとも１台を除いて、残
りの前記電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を、前
記変換装置の直流電圧の検出値に応じて決められた比率
で分担するように制御する制御手段を備えたことを特徴
とする電力変換装置である。
【００１５】請求項４に対応する発明によれば、電圧形
自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させない
構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を所
望の値とすることができる。
【００１６】前記目的を達成するため、請求項５に対応
する発明は、交流系統に接続される複数台の変換器用変
圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電力
を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を接
続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変換
装置において、前記複数台の電圧型自励式変換器を直列
に接続して変換装置を構成し、該各電圧形自励式変換器
の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複
数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続するよ
うに多重化構成し、前記変換装置の直流電圧を検出し、
該検出した変換装置の直流電圧を前記変換装置の直流電
圧基準に追従させるように制御し、前記電圧形自励式変
換器の各変換器直流電圧を、前記変換装置の直流電圧検
出値に応じて決められた比率で分担するように制御する
制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装置であ
る。
【００１７】請求項５に対応する発明によれば、電圧形
自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させない
構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を所
望の値とすることができる。
【００１８】前記目的を達成するため、請求項６に対応
する発明は、交流系統に接続される複数台の変換器用変
圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電力
を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を接
続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変換
装置において、前記複数台の電圧形自励式変換器を直列
に接続して変換装置を構成し、該各電圧形自励式変換器
の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複
数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続するよ
うに多重化構成し、前記変換装置の直流電圧を検出し、
該検出した変換装置の直流電圧を前記変換装置の直流電
圧基準に追従させるように制御し、前記電圧形自励式変
換器の各変換器直流電圧を、前記変換装置の直流電圧検
出値に応じて決められた比率で分担するように制御し、
前記各変換器直流電圧制御の応答を、前記変換装置直流
電圧制御系の応答よリも速くする制御手段を備えたこと
を特徴とする電力変換装置である。
【００１９】請求項６に対応する発明によれば、電圧形
自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させない
構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を所
望の値とすることができる。
【００２０】前記目的を達成するため、請求項７に対応
する発明は、交流系統に接続される複数台の変換器用変
圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電力
を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を接
続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変換
装置において、前記複数台の電圧型自励式変換器を直列
に接続して変換装置を構成し、該各電圧形自励式変換器
の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複
数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続するよ
うに多重化構成し、前記変換装置の直流電圧を検出し、
該検出した変換装置の直流電圧を変換装置直流電圧基準
に追従させるように制御し、前記電圧形自励式変換器の
少なくとも１台を除いて、残りの前記電圧形自励式変換
器の各変換器直流電圧を、前記変換装置の直流電圧検出
値に応じて決められた比率で分担するように制御する制
御手段を備えたことを特徴とする電力変換装置である。
【００２１】請求項７に対応する発明によれば、電圧形
自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させない
構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を所
望の値とすることができる。
【００２２】前記目的を達成するため、請求項８に対応
する発明は、交流系統に接続される複数台の変換器用変
圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電力
を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を接
続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変換
装置において、前記複数台の電圧形自励式変換器を直列
に接続して変換装置を構成し、該各電圧形自励式変換器
の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複
数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続するよ
うに多重化構成し、前記変換装置の直流電圧を検出し、
該検出した変換装置の直流電圧を、前記変換装置の直流
電圧基準に追従させるように制御し、前記電圧形自励式
変換器の少なくとも１台を除いて、残りの電圧形自励式
変換器の各変換器直流電圧を、前記変換装置の直流電圧
検出値に応じて決められた比率で分担するように各自励
式変換器の出力電圧を制御する制御手段を備えたことを
特徴とする電力変換装置である。
【００２３】請求項８に対応する発明によれば、電圧形
自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させない
構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を所
望の値とすることができる。
【００２４】前記目的を達成するため、請求項９に対応
する発明は、交流系統に接続される複数台の変換器用変
圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電力
を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を接
続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変換
装置において、前記複数台の電圧形自励式変換器を直列
に接続して変換装置を構成し、該各電圧形自励式変換器
の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複
数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続するよ
うに多重化構成し、前記変換装置の直流電圧を検出し、
該検出した変換装置の直流電圧を、前記変換装置直流電
圧基準に追従させるように制御し、前記電圧形自励式変
換器の各変換器直流電圧を、変換装置直流電圧検出値に
応じて決められた比率で分担するように各自励式変換器
の出力電圧を制御する制御手段を備えたことを特徴とす
る電力変換装置である。
【００２５】請求項９に対応する発明によれば、電圧形
自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させない
構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を所
望の値とすることができる。
【００２６】前記目的を達成するため、請求項１０に対
応する発明は、交流系統に接続される複数台の変換器用
変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
換装置において、前記複数台の電圧形自励式変換器を直
列に接続して変換装置を構成し、該各電圧形自励式変換
器の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記
複数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続する
ように多重化構成し、前記変換装置の直流電圧を検出
し、該検出した変換装置の直流電圧を、前記変換装置の
直流電圧基準に追従させるように制御し、前記電圧形自
励式変換器の少なくとも１台を除いて、残りの電圧形自
励式変換器の各変換器直流電圧基準を、前記変換装置の
直流電圧検出値に応じて決められた比率で分担するよう
に決定し、前記各自励式変換器の出力電圧の振幅を、順
変換運転時は前記各変換器直流電圧基準より高い変換器
は変換器出力電圧の振幅を減少し、低い変換器は振幅を
増加し、逆変換運転時は前記各変換器直流電圧基準よリ
高い変換器は変換器出力電圧の振幅を増加し、低い変換
器は振幅を減少するように制御する制御手段を備えたこ
とを特徴とする電力変換装置である。
【００２７】請求項１０に対応する発明によれば、電圧
形自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させな
い構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を
所望の値とすることができる。
【００２８】前記目的を達成するため、請求項１１に対
応する発明は、交流系統に接続される複数台の変換器用
変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
換装置において、前記複数台の電圧形自励式変換器を直
列に接続して変換装置を構成し、該各電圧形自励式変換
器の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記
複数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続する
ように多重化構成し、前記変換装置の直流電圧を検出
し、該検出した変換装置の直流電圧を、前記変換装置の
直流電圧基準に追従させるように制御し、前記電圧形自
励式変換器の各変換器直流電圧基準を、前記変換装置の
直流電圧検出値に応じて決められた比率で分担するよう
に決定し、前記各自励式変換器の出力電圧の振幅を、順
変換運転時は前記各変換器直流電圧基準より高い変換器
は変換器出力電圧の振幅を減少し、低い変換器は振幅を
増加し、逆変換運転時は前記各変換器直流電圧基準より
高い変換器は変換器出力電圧の振幅を増加し、低い変換
器は振幅を減少するように制御する制御手段を備えたこ
とを特徴とする電力変換装置である。
【００２９】請求項１１に対応する発明によれば、電圧
形自励式変換器の多重化構成は、直流電流を増加させな
い構成とすることができ、かつ、各変換器の直流電圧を
所望の値とすることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。 ＜第１の実施の形態（請求項１に対応）＞図１において
既に説明済みの図１４、図１５と同一の要素は同一の符
号を付し、説明を省略する。
【００３１】図１において電圧形自励式変換器５Ａ，５
Ｂはそれぞれ直流コンデンサ６Ａ，６Ｂに接続され、自
励式変換器５Ａの負側の直流出力は自励式変換器５Ｂの
正側の直流出力に接続されて自励式変換器５Ａと５Ｂが
直列接続されている。
【００３２】このように構成すれば、単位変換器の容量
が同一で、直流側を並列接続した従来の多重化構成に比
較して、直流電圧を２倍、直流電流を１／２とすること
ができる。
【００３３】図１のように多重化構成した場合、系統出
力電圧は変換器用変圧器４Ａ，４Ｂの交流巻線で変換器
５Ａと５Ｂの出力が加算されて高調波が打ち消され、ま
た、交流巻線が直列であることから変換器５Ａ、５Ｂの
電流値は同じとなる。しかしながら、直流回路は直列に
接続されているため、変換器５Ａ、５Ｂの直流電圧は、
信号の伝送遅れやスイッチングのばらつき、直流コンデ
ンサ容量等の主回路定数のばらつき等の要因により、ア
ンバランスとなる可能性がある。
【００３４】そこで、図１においては、変換器５Ａの直
流電圧を、変換器５Ａの直流電圧基準５１Ａと一致する
ように、直流電圧検出器７Ａで検出した変換器５Ａの直
流電圧と直流電圧基準５１Ａとの差を直流電圧制御器９
Ａに入力して制御する。同様に変換器５Ｂの直流電圧
を、変換器５Ｂの直流電圧基準５１Ｂと一致するよう
に、直流電圧検出器７Ｂで検出した変換器５Ｂの直流電
圧と直流電圧基準５１Ｂとの差を直流電圧制御器９Ｂに
入力して制御する。
【００３５】無効電力については直流電圧には直接関係
ないので、従来の多重化構成である図１４と同様の回路
で良い。交流電流制御器は変換器毎に個別に設ける。図
１においては、変換器用変圧器４Ａの直流巻線側の電流
を変流器３Ａで検出し、直流電圧制御器９Ａ、無効電力
制御器１０からの指令値と一致するように交流電流制御
器１１Ａで制御する。同様に、変換器用変圧器４Ｂの直
流巻線側の電流を変流器３Ｂで検出し、直流電圧制御器
９Ｂ、無効電力制御器１０からの指令値と一致するよう
に交流電流制御器１１Ｂで制御する。
【００３６】図１のように構成すれば、変換器５Ａの直
流電圧が直流電圧基準５１Ａより高い場合は直流電圧制
御器９Ａが直流電圧を下げる方向で電流指令を出力し、
交流電流制御器１１Ａでその指令値に従うように変換器
５Ａの出力電圧指令値を操作するため、変換器５Ａの直
流電圧は基準値と一致するようになる。同様に変換器５
Ｂの電圧も直流電圧基準５１Ｂに一致するようになり、
２台の変換器間の電圧アンバランスは解消できる。
【００３７】図２は、以上述べた請求項１に対応する実
施形態の他の実施形態を示す図である。既に、説明済み
の図１４と図１５と同一要素は同一符号を付してその説
明を省略する。１５は、有効電力基準５７と有効電力無
効電力］検出器器８で検出された有効電力検出値５８の
差を入力し、その差が零となるように制御する有効電力
制御器である。
【００３８】図２においては、交流電流制御は系統電流
５５を被制御量として交流電流制御器１１で行つてい
る。交流電流制御器１１は有効電力制御器１５の出力で
ある有効電流指令値５９、無効電力制御器１０の出力で
ある無効電流指令値６０に系統電流５５が一致するよう
に制御する。変換器５Ａの直流電圧制御器９Ａ、変換器
５Ｂの直流電圧制御器９Ｂの出力、それぞれ６１Ａ、６
１Ｂも交流電流制御器１１に入力し、パルスパターン決
定回路１２Ａ、１２Ｂへの出力を補正し、２台の変換器
間の電圧アンバランスを解消する。
【００３９】図２においては、系統電流をｌ台の交流電
流制御器１１で制御し、パルスパターン１２Ａ，１２Ｂ
に出力する電圧指令値を補正することで２台の変換器間
の直流電圧を調整するため、交流電流制御系と直流電圧
制御系の干渉がなく安定に制御できる。
【００４０】＜第２の実施形態の形態（請求項２に対
応）＞図３は本発明の請求項２に対応する実施形態の一
例を図３に示す。図３において既に説明済みの図１４、
１５と同一の要素は同一の符号を付し、説明を省略す
る。１６は燃料電池、２次電池や電圧形変換器等の大容
量直流電圧源である。図３においては、大容量直流電圧
源１６によつて、自励式変換器５Ａ、自励式変換器５Ｂ
の直流電圧をあわせた全体の直流電圧値は決定される。
各変換器が各々直流電圧基準を持ち制御しようとして
も、直流電圧基準の合計が大容量直流電圧源の出力電圧
と一致しない場合は制御できず、やがて直流電圧制御器
が飽和する。そこで、図３に示すように、１台の自励式
変換器５Ｂは直流電圧制御を行わない。残りの自励式変
換器５Ａは、直流電圧検出器７Ａで検出された直流電圧
が直流電圧基準５１Ａに一致するように制御する。図３
に示すように制御すれば、変換器５Ｂは、大容量直流電
圧源１６の電圧から変換器５Ａの直流電圧を減算した値
で一義的に決まる直流電圧を制御することが無くなり、
制御器の飽和が無く、所望の有効電力の制御ができる。
【００４１】尚、図３においては２台の変換器で説明し
たが、３台以上の変換器を直列に接続する多重化構成に
おいても、少なくとも１台の変換器をのぞいて、各変換
器が各変換器直流電圧を各変換器直流電圧基準に一致す
るように制御すれば、各変換器の直流電圧のアンバラン
スが拡大することなく、また、直流電圧制御器の飽和等
もなく安定に制御できる。
【００４２】＜第３の実施形態の形態（請求項３に対
応）＞図４は本発明の請求項３に対応する実施形態の一
例を示すものである。図４において既に説明済みの図と
同一の要素は同一の符号を付し説明を省略する。７は、
大容量直流電圧源１６の電圧を検出する直流電圧検出
器、１７Ａ，１７Ｂは直流電圧検出器７で検出された直
流電圧に一定の比率をかける演算増幅器である。燃料電
池、２次電池等の大容量直流電圧源は、電池の放電状
態、及び直流電流値によって出力直流電圧が±２０％〜
３０％程度変動する。
【００４３】図４に示す様に構成すれば、各変換器の直
流電圧基準を固定値にせず、直流電圧に一定の比率（図
４においてはＫＡ，ＫＢ）をかけた値を各変換器の直流
電圧基準とし、各変換器がその電圧基準に出力電圧を合
わせるように制御するため、大容量直流電圧源の直流電
圧変動があっても各変換器の直流電圧のアンバランスが
生じない。
【００４４】なお、直流電圧基準の比率は、足して１と
なるように決定する。さらに、図４においては２台の変
換器で説明したが、３台以上の変換器を直列に接続する
多重化構成，においても、直流電圧検出値に一定の比率
をかけて各変換器の直流電圧基準を決定し、その基準に
一致するように各変換器の直流電圧を制御すれば、燃料
電池、２次電池等の大容量直流電圧源の電圧が変動して
も、各変換器直流電圧のアンバランスが生じずに安定に
運転できる。
【００４５】＜第４の実施形態の形態（請求項４に対
応）＞図５は本発明の請求項４に対応する実施形態の一
例を示すものである。図５において既に説明済みの図と
同一の要素は同一の符号を付し説明を省略する。図５に
おいては、直流電圧制御は変換器５Ａは行うが、変換器
５Ｂでは行わない。
【００４６】図５においては、大容量直流電圧源１６に
よって、自励式変換器５Ａ、自励式変換器５Ｂの直流電
圧をあわせた全体の直流電圧値は決定される。各変換器
の直流電圧基準は、直流電圧検出器７で検出された直流
電圧に、一定の比率（各変換器の比率を合計するとーと
なるような）をかけたものとするため、大容量直流電圧
源の電圧変動があっても、各変換器の直流電圧基準の合
計が大容量直流電圧源の出力電圧と異なることはない。
【００４７】しかしながら、各変換器直流電圧検出器の
誤差等があると、誤差分が蓄積されて制御器が飽和する
ことがある。そこで図５に示した本発明においては、１
台の自励式変換器５Ｂは直流電圧制御を行わずに有効電
力制御だけを行う。残りの自励式変換器５Ａは、直流電
圧検出器７Ａで検出された直流電圧が、全体の直流電圧
検出値に一定の比率をかけた直流電圧基準５１Ａに一致
するように制御する。
【００４８】図５に示すように制御すれば、変換器５Ｂ
の直流電圧は、大容量直流電圧源１６の電圧から変換器
５Ａの直流電圧を減算した値で一義的に決まる。従っ
て、検出器の誤差があっても制御器の飽和が無く、所望
の有効電力の制御ができる。尚、図５においては２台の
変換器で説明したが、３台以上の変換器を直列に接続す
る多重化構成においても、少なくとも１台の変換器をの
ぞいて、各変換器が各変換器直流電圧を全体の直流電圧
検出値に一定の比率をかけて決定する各変換器直流電圧
基準に一致するように制御すれば、大容量直流電圧源の
電圧変動があっても各変換器の直流電圧のアンバランス
が拡大することなく、また、直流電圧制御器の飽和等も
なく安定に制御できる。
【００４９】＜第５の実施形態の形態（請求項５及び６
に対応）＞図６は本発明の請求項５及び６に対応する実
施形態の一例を示す物である。図６において既に説明済
みの図と同一の要素は同一の符号を付し説明を省略す
る。図６においては、変換器５Ａ、５Ｂの出力を足した
直流電圧を直流電圧検出器７で検出する。直流電圧検出
器７で検出した直流電圧が変換装置直流電圧基準５１と
一致するように直流電圧制御器９で制御する。
【００５０】一方、各変換器５Ａ、５Ｂの直流電圧は各
々の直流電圧基準５１Ａ、５１Ｂと一致するように直流
電圧制御器９Ａ，９Ｂで制御する。このように構成すれ
ば、直流母線を介して他の変換装置が接続されるような
全体の直流電圧を一定に保つ必要がある場合に、全体の
直流電圧を制御する制御器があり、制御しやすい。
【００５１】本発明の他の実施形態を図７に示す。図７
において既に実施済みの図と同一の要素は同一の符号を
付し、その説明を省略する。図７においては、直流電圧
検出器７にて検出した全体の直流電圧に一定の比率を掛
けた値を、変換器５Ａ，５Ｂの直流電圧基準５１Ａ，５
１Ｂとしている。図７のように構成すれば、系統事故や
擾乱により全体の直流電圧が過渡変動した時も、各変換
器の直流電圧制御系は全体の直流電圧に対してバランス
をとるように働くため、一方の変換器に過電圧が印加さ
れることを防止できる。
【００５２】図６を用いて本発明の請求項６を説明す
る。図６においては、直流電圧制御器が、全体の直流電
圧を制御する、変換器５Ａの直流電圧を制御する９Ａ、
変換器５Ｂの直流電圧を制御する９Ｂの３個ある。
【００５３】一方、直流電圧としては変換器５Ａの直流
電圧、変換器５Ｂの直流電圧は独立であるが、全体の直
流電圧は変換器５Ａと変換器５Ｂの直流電圧を加算して
一義的に決まる。よって、２つの独立した可変量に対し
て３個の制御器があることになり、同一の応答速度を持
たせると安定しない。
【００５４】そこで、全体の直流電圧は比較的遅い制御
とし、各変換器間の直流電圧バランスをとるための制御
を高速にする。このように制御器の応答を変えることに
より、安定に制御できる。
【００５５】図６及び図７については２台の変換器の構
成で説明したが、変換器３台以上の多重化構成の場合
も、全体の直流電圧制御器と、各変換器に各変換器の直
流電圧制御器を設けることで同様の効果が得られる。
【００５６】＜第６の実施例の形態 (請求項７に対応)
＞図８は、本発明の請求項７に対応する実施例を示す図
である。図８において既に説明済みの図と同一の要素は
同一の符号を付し説明を省略する。
【００５７】図８においては、変換器５Ａ、５Ｂの出力
を足した全体の直流電圧を直流電圧検出器７で検出す
る。直流電圧検出器７で検出した直流電圧が変換装置直
流電圧基準５１と一致するように直流電圧制御器９で制
御する。一方、各変換器５Ａの直流電圧は直流電圧基準
５１Ａと一致するように直流電圧制御器９Ａで制御す
る。
【００５８】このように構成すれば、直流母線を介して
他の変換装置が接続されるような全体の直流電圧を一定
に保つ必要がある場合に、全体の直流電圧を制御する制
御器があり、制御性がよい。また、変換器５Ｂの直流電
圧は制御しないため、全体の直流電圧制御器９の応答
を、各変換器の直流電圧制御器の応答と独立に決定でき
るため、特にシステムの要求で全体の直流電圧の制御を
速くする必要のあるときに適している。
【００５９】図９は本発明の請求項７に対応する実施形
態の他の例を示す図である。図９において既に実施済み
の図と同一の要素は同一の符号を付し説明を省略する。
図９においては、直流電圧検出器７にて検出した全体の
直流電圧に一定の比率をかけた値を、変換器５Ａの直流
電圧基準５１Ａとしている。
【００６０】図９のように構成すれば、系統事故や擾乱
により全体の直流電圧が過渡変動した時も、各変換器の
直流電圧制御系は全体の直流電圧に対してバランスをと
るように働くため、一台の変換器に直流電圧が印加され
ることを防止できる。
【００６１】図８及び９については２台の変換器の構成
で説明したが、変換器３台以上の多重化構成の場合も、
全体の直流電圧制御器と、少なくとも１台の変換器を除
いて各変換器に各変換器の直流電圧制御器を設けること
で同様の効果が得られる。
【００６２】＜第７の実施例の形態 (請求項８に対応)
＞図１０は、本発明の請求項８に対応する実施形態を示
す図である。図１０は既に説明済みの図９における交流
電流制御器１１の一例を示す図である。図１０におい
て、１８は系統電圧検出値５６からの系統電圧の位相を
検出する位相検出器、１９Ａは系統電圧の位相検出値６
２と系統電圧検出値５６から系統電圧を直交する２軸成
分に変換する座標変換器、１９Ｂは交流電流検出値５５
を、系統電圧の位相検出値６２を用いて有効電流成分６
３と無効電流成分６４に変換する座標変換器、１９Ｃは
変換器５Ａのパルスパターン決定回路１２Ａに与える出
力電圧指令値を算出する座標変換器、１９Ｄは変換器５
Ｂのパルスパターン決定回路１２Ｂに与える出力電圧指
令値を算出する座標変換器である。
【００６３】１１−１は図９における直流電圧制御器９
の出力である有効電流指令値５９と交流電流５５を座標
変換して得られた有効電流検出値６３の差を入力してそ
の差が零となるように制御する交流電流制御器、１１−
２は図９における無効電力制御器１０の出力である無効
電流指令値６０と交流電流５５を座標変換して得られた
有効電流検出値６４の差を入力してその差が零となるよ
うに制御する交流電流制御器である。
【００６４】図１０の作用の内、３相交流電圧、電流を
座標変換により直流量に変換して制御する方法は、電圧
形自励式変換器の交流電流制御方法として既に一般的で
あるので説明は省略する。
【００６５】図１０における有効電流補正値６１は、図
９において、変換器５Ａと５Ｂの直流電圧のバランスを
とるために、変換器５Ａの直流電圧検出値５２Ａを全体
の直流電圧検出値５２に演算増幅器１７Ａで一定の比率
をかけた値に制御するように働く直流電圧制御器９Ａの
出力である。有効電流指令値６１で変換器５Ａの出力電
圧指令値の座標変換器１９Ｃへの入力を補正する。
【００６６】図１０のように構成すれば、系統電流の有
効電流分、無効電流分を独立して制御した後に、直流電
圧制御系で出力電圧指令値を補正するため、図９におけ
る交流電流制御器１１と直流電圧制御器９Ａが干渉を少
なく制御できる。
【００６７】＜第８の実施例の形態（請求項９に対応）
＞図１１は本発明の請求項９に対応する実施形態を示す
図である。図１１は既に説明済みの図７における電流制
御器１１の一例を示した図である。図１１において既に
説明済みの図1Oと同一の要素は同一の符号を付し説明を
省略する。図１１においては、図７における変換装置全
体の直流電圧制御器９の出力５９と有効電流成分６３が
一致するように交流電流制御器１１−１で制御し、変換
器５Ａの直流電圧を制御する直流電圧制御器９Ａの出力
６１Λ、変換器５Ｂの直流電圧を制御する直流電圧制御
器９Ｂの出力６１Ｂでそれぞれの変換器への出力電圧指
令値を補正している。
【００６８】図１１のように構成すれば、系統電流の有
効電流分、無効電流分を独立して制御した後に、直流電
圧制御系で出力電圧指令値を補正するため、図７におけ
る交流電流制御器１１と直流電圧制御器９Ａ，９Ｂが干
渉を少なく制御できる。
【００６９】図１０およぴ図１１については２台の変換
器の構成で説明したが、変換器３台以上の多重化構成の
場合も、各変換器の直流電圧制御器により、各変換器の
交流出力電圧指令値を補正することで同様の効果が得ら
れる。
【００７０】また、図１０及び図１１は、図７及び図９
に対して説明したが、同様の補正方法を図２、図３、図
５、図６、図８にも適用できる。 ＜第９の実施例の形態（請求項１０に対応）＞図１２
は、本発明の請求項１０に対応する実施形態を示すであ
る。図１２は既に説明済みの図９における電流制御器１
１の一例を示した図である。図１２において既に説明済
みの図１０と同一の要素は同一の符号を付しその説明を
省略する。図１２において、２０は有効電流成分６３の
極性を判定す極性判定器、２１は極性判定器２０の出力
により切り替わる切替器、２２は有効電流補正値６１の
極性を替える反転器である。
【００７１】図９において、変換器用変圧器４Ａ，４Ｂ
の交流側巻線は直列接続されているので、変換器５Ａ、
５Ｂの出力電流は変換器用変圧器４Ａ，４Ｂの偏磁等が
ない限り同一の波形となる。従って、変換器５Ａ、５Ｂ
の直流コンデンサ６Ａ，６Ｂの直流電圧にアンバランス
があり、変換器５Ａ、５Ｂの有効電力を変えて調整した
い場合は、各変換器の電圧波形を変える必要がある。
【００７２】有効電力は電流波形が同一であれば、出力
電圧の振幅を変えることによって変えられる。ここで、
電流の向きと出力電圧の振幅と直流コンデンサの電圧の
関係を考える。
【００７３】今、交流系統から変換器への電流の向きを
正とする。順変換器運転時は変換器出力電流と変換器出
力電圧は同じ極性の波形となる。出力電圧の振幅を大き
くすれば、順変換器方向の有効電力が増加し、出力電圧
の振幅を小さくすれば順変換器方向の有効電力が減少す
る。
【００７４】直流コンデンサの直流電圧で考えると、直
流電圧の低いコンデンサを持つ変換器は出力電圧の振幅
を大きくして順変換方向の有効電力を多くし、直流コン
デンサをより多く充電する。直流電圧の高いコンデンサ
を持つ変換器は出力電圧の振幅を小さくして順変換方向
の有効電力を少なくし、直流コンデンサの充電を抑制す
る。
【００７５】逆変換運転時を考える。逆変換運転時は変
換器出力電流と変換器出力電圧は逆極性の波形となる。
出力電圧の振幅を大きくすれば、逆変換器方向の有効電
力が増加し、出力電圧の振幅を小さくすれば、逆変換器
方向の有効電力が減少する。
【００７６】直流コンデンサの直流電圧で考えると、直
流電圧の低いコンデンサを持つ変換器は出力電圧の振幅
を小さくして逆変換方向の有効電力を少なくし、直流コ
ンデンサの放電をより少なくする。直流電圧の高いコン
デンサを持つ変換器は出力電圧の振幅を大きくして逆変
換方向の有効電力を多くし、直流コンデンサの放電を多
くする。以上の、順変換運転時、逆変換運転時の直流電
圧の大小と振幅の大小をまとめると表１のようになる。
【００７７】
【表１】 表１からも分かるように、有効電流の向きに応じて、出
力電圧振幅の補正の極性を変える必要がある。
【００７８】図１２においては、有効電流成分６３の極
性を極性判定器２０で判定し、判定器出力によって切替
器２１を切り替えて、反転器２２で反転された有効電流
補正値６１ＡＡと、反転されない有効電流補正値６１Ａ
を切り替えることによって、補正の方向を変えている。
図１２に示すように構成すれば、有効電流の向きが変わ
っても正しく補正をかけて直流コンデンサ電圧のバラン
スを取りながら運転を継続できる。
【００７９】＜第１０の実施例の形態 (請求項１１に対
応) ＞図１３は、本発明の請求項１１に対応する実施形
態を説明するためのための図である。図１３は既に説明
済みの図７における電流制御器１１の一例を示した図で
ある。図１３において既に説明済みの図１０と同一の要
素は同一の符号を付し説明を省略する。図１３におい
て、２０は有効電流成分６３の極性を判定する極性判定
器、２１Ａ，２１Ｂは極性判定器の出力により切り替わ
る切替器、２２Ａ，２２Ｂは有効電流補正値６１Ａ，６
１Ｂの極性を替える反転器である。図１３のように構成
すれば、図１２の場合と同様に、有効電流の向きが変わ
っても正しく補正をかけて直流コンデンサ電圧のバラン
スをとりながら運転を継続できる。
【００８０】図１２および図１３については２台の変換
器の構成で説明したが、変換器３台以上の多重化構成の
場合も、各変換器の直流電圧制御器による補正値の極性
を有効電流成分の極性に応じて切り替えれば、同様の効
果が得られる。
【００８１】また、図１２及び図１３は、図７及び図９
に対して説明したが、同様の補正方法を図２、図４、図
５、図６、図８にも適用できる。 ＜変形例＞前述の実施形態では、直流電圧源としてコン
デンサを想定し直流電圧制御を行つている図を示した
が、直流電圧源として例えば燃料電池、電池等を想定し
た場合は、直流電圧制御器を、有効電力・無効電力検出
器８で検出した有効電力を制御する有効電力制御器に置
き替えればよい。
【００８２】また、前述の実施形態では、無効電力制御
器を示してあるが、無効電力制御器１０の替わりに、交
流系統１の電圧を制御する交流電圧制御器に置き換えて
も良い。
【００８３】さらに、前述の実施形態の電圧形自励式変
換器は、図１５に示すように、自己消弧素子とダイオー
ドから構成される電圧形自励式変換器を３相構成とせず
に、単相ブリッジを３台で構成する場合も同様である。
【００８４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続し、該
各電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源
を接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線
側を直列に接続するように多重化構成し、前記各電圧形
自励式変換器の各変換器直流電圧を各変換器直流電圧基
準値に追従させるように制御する制御手段を備えている
ので、変換器を並列接続した多重化構成に比較し、同一
の変換装置容量でも直流電圧を高くし、直流電流を小さ
くすることができるために、長距離直流送電等直流線路
の抵抗が大きくなるシステムにおいても、電力損失を低
減し経済的なシステムを提供できる。
【００８５】請求項２の発明によれば、複数台の電圧形
自励式変換器を直列に接続し、該各電圧形自励式変換器
の各々の直流出力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複
数台の変換器用変圧器の交流巻線側を直列に接続するよ
うに多重化構成し、前記電圧形自励式変換器の少なくと
も１台を除いて、残りの前記電圧形自励式変換器の各変
換器直流電圧を各変換器直流電圧基準値に追従させるよ
うに制御する制御手段を備えているので、変換器を並列
接続した多重化構成に比較し、同一の変換装置容量でも
直流電圧を高くし、直流電流を小さくすることができる
ために、長距離直流送電等直流線路の抵抗が大きくなる
システムにおいても、電力損失を低減し経済的なシステ
ムを提供できるとともに、直流電圧源が電池等の大容量
かつ、電圧変動の大きな装置であっても、電圧型自励式
変換器の少なくとも１台は直流電圧制御を行っていない
ので直流電圧変動分を吸収でき、安定に運転できる装置
を提供できる。
【００８６】請求項３に対応する発明によれば、複数台
の電圧形自励式変換器を直列に接続して変換装置を構成
し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流
電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交
流巻線側を直列に接続するように多重化構成し、前記変
換装置の直流電圧を検出し、前記各電圧形自励式変換器
の各変換器直流電圧を前記変換装置の直流電圧の検出値
に応じて、決められた比率で分担するように前記各変換
器の直流電圧を制御する制御手段を備えているので、変
換器を並列接続した多重化構成に比較し、同一の変換装
置容量でも直流電圧を高くし、直流電流を小さくするこ
とができるために、長距離直流送電等直流線路の抵抗が
大きくなるシステムにおいても、電力損失を低減し経済
的なシステムを提供できるとともに、直流電圧源が電池
等の大容量かつ、電圧変動の大きな装置であっても、各
電圧型自励式変換器の直流電圧を直流電圧検出値に応じ
て制御するため、各変換器の直流電圧の分担比率を一定
にでき、安定に運転できる装置を提供できる。
【００８７】請求項４の発明によれば、複数台の電圧形
自励式変換器を直列に接続して変換装置を構成し、該各
電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源を
接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線側
を直列に接続するように多重化構成し、前記変換装置の
直流電圧を検出し、前記電圧形自励式変換器の少なくと
も１台を除いて、残りの前記電圧形自励式変換器の各変
換器直流電圧を、前記変換装置の直流電圧の検出値に応
じて決められた比率で分担するように制御する制御手段
を備えているので、変換器を並列接続した多重化構成に
比較し、同一の変換装置容量でも直流電圧を高くし、直
流電流を小さくすることができるために、長距離直流送
電等直流線路の抵抗が大きくなるシステムにおいても、
電力損失を低減し経済的なシステムを提供できるととも
に、直流電圧源が電池等の大容量かつ、電圧変動の大き
な装置であっても、各電圧型自励式変換器の直流電圧を
直流電圧検出値に応じて制御するため、各変換器の直流
電圧の分担比率を一定にできるとともに、少なくとも１
台は変換器直流電圧を制御していないため、大容量直流
電圧源で決定される直流電圧に対して各変換器直流電圧
制御の誤差分を吸収でき、安定に運転できる装置を提供
できる。
【００８８】請求項５の発明によれば、複数台の電圧形
自励式変換器を直列に接続して変換装置を構成し、該各
電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源を
接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線側
を直列に接続するように多重化構成し、前記変換装置の
直流電圧を検出し、該検出した変換装置の直流電圧を前
記変換装置の直流電圧基準に追従させるように制御し、
前記電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を、前記変
換装置の直流電圧検出値に応じて決められた比率で分担
するように制御する制御手段を備えているので、変換器
を並列接続した多重化構成に比較し、同一の変換装置容
量でも直流電圧を高くし、直流電流を小さくすることが
できるために、長距離直流送電等直流線路の抵抗が大き
くなるシステムにおいても、電力損失を低減し経済的な
システムを提供できるとともに、変換装置直流電圧を変
換装置直流電圧基準に追従させるように制御することに
より、電池等の大容量直流電圧源がない場合も、全体の
直流電圧を所望の値に制御でき、かつ、各変換器の直流
電圧を変換装置全体の直流電圧検出値に応じて決められ
た比率で分担するように制御することにより各変換器の
直流電圧にアンバランスがないように制御できる。
【００８９】請求項６の発明によれば、複数台の電圧形
自励式変換器を直列に接続して変換装置を構成し、該各
電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源を
接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線側
を直列に接続するように多重化構成し、前記変換装置の
直流電圧を検出し、該検出した変換装置の直流電圧を前
記変換装置の直流電圧基準に追従させるように制御し、
前記電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を、前記変
換装置の直流電圧検出値に応じて決められた比率で分担
するように制御し、前記各変換器直流電圧制御の応答
を、前記変換装置直流電圧制御系の応答よリも速くする
制御手段を備えているので、各変換器直流電圧制御と変
換装置全体の直流電圧制御が干渉することなく安定に制
御できる。
【００９０】請求項７の発明によれば、複数台の電圧形
自励式変換器を直列に接続して変換装置を構成し、該各
電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源を
接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線側
を直列に接続するように多重化構成し、前記変換装置の
直流電圧を検出し、該検出した変換装置の直流電圧を変
換装置直流電圧基準に追従させるように制御し、前記電
圧形自励式変換器の少なくとも１台を除いて、残りの前
記電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を、前記変換
装置の直流電圧検出値に応じて決められた比率で分担す
るように制御する制御手段を備えているので、変換器を
並列接続した多重化構成に比較し、同一の変換装置容量
でも直流電圧を高くし、直流電流を小さくすることがで
きるために、長距離直流送電等直流線路の抵抗が大きく
なるシステムにおいても、電力損失を低減し経済的なシ
ステムを提供できるとともに、全体の直流電圧を一定に
保てると共に、系統事故や擾乱等で一時的に全体の直流
電圧が変動しても、少なくとも１台は変換器直流電圧を
制御していないため、全体の直流電圧の一時的な変動分
を吸収でき、残りの変換器直流電圧を安定に制御できる
装置を提供できる。
【００９１】また、さらに各変換器の直流電圧基準を直
流竜圧検出値に応じて予め決められた分担比率で制御す
れば、系統事故、擾乱等で全体の直流電圧が変動して
も、変換器直流電圧を制御していない変換器も含めて各
変換器の直流電圧がバランスするように制御できる。
【００９２】請求項８の発明によれば、複数台の電圧形
自励式変換器を直列に接続して変換装置を構成し、該各
電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源を
接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線側
を直列に接続するように多重化構成し、前記変換装置の
直流電圧を検出し、該検出した変換装置の直流電圧を、
前記変換装置の直流電圧基準に追従させるように制御
し、前記電圧形自励式変換器の少なくとも１台を除い
て、残りの電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を、
前記変換装置の直流電圧検出値に応じて決められた比率
で分担するように各自励式変換器の出力電圧を制御する
制御手段を備えているので、変換器を並列接続した多重
化構成に比較し、同一の変換装置容量でも直流電圧を高
くし、直流電流を小さくすることができるために、長距
離直流送電等直流線路の抵抗が大きくなるシステムにお
いても、電力損失を低減し経済的なシステムを提供でき
るとともに、各変換器直流電圧制御と各変換器直流電圧
制御の干渉を低減でき、安定に各変換器直流電圧のバラ
ンスを制御できる。
【００９３】請求項９の発明によれば、複数台の電圧形
自励式変換器を直列に接続して変換装置を構成し、該各
電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源を
接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線側
を直列に接続するように多重化構成し、前記変換装置の
直流電圧を検出し、該検出した変換装置の直流電圧を、
前記変換装置直流電圧基準に追従させるように制御し、
前記電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を、前記変
換装置の直流電圧検出値に応じて決められた比率で分担
するように各自励式変換器の出力電圧を制御する制御手
段を備えているので、変換器を並列接続した多重化構成
に比較し、同一の変換装置容量でも直流電圧を高くし、
直流電流を小さくすることができるために、長距離直流
送電等直流線路の抵抗が大きくなるシステムにおいて
も、電力損失を低減し経済的なシステムを提供できると
ともに、各変換器直流電圧制御で各変換器の出力電圧指
令を補正することにより、変換装置全体の直流電圧制御
とかく変換器直流電圧制御の干渉を低減でき、安定に各
変換器直流電圧のバランスを制御できる。
【００９４】請求項１０の発明によれば、複数台の電圧
型自励式変換器を直列に接続して変換装置を構成し、該
各電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源
を接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線
側を直列に接続するように多重化構成し、前記変換装置
の直流電圧を検出し、該検出した変換装置の直流電圧
を、前記変換装置の直流電圧基準に追従させるように制
御し、前記電圧形自励式変換器の少なくとも１台を除い
て、残りの電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧基準
を、前記変換装置の直流電圧検出値に応じて決められた
比率で分担するように決定し、前記各自励式変換器の出
力電圧の振幅を、順変換運転時は前記各変換器直流電圧
基準より高い変換器は変換器出力電圧の振幅を減少し、
低い変換器は振幅を増加し、逆変換運転時は前記各変換
器直流電圧基準よリ高い変換器は変換器出力電圧の振幅
を増加し、低い変換器は振幅を減少するように制御する
制御手段を備えているので、変換器を並列接続した多重
化構成に比較し、同一の変換装置容量でも直流電圧を高
くし、直流電流を小さくすることができるために、長距
離直流送電等直流線路の抵抗が大きくなるシステムにお
いても、電力損失を低減し経済的なシステムを提供でき
るとともに、各変換器直流電圧制御で各変換器の出力電
圧指令の振幅を補正し、運転状態により補正の極性を切
リ替えることにより、順変換運転時も、逆変換運転時
も、安定に各変換器直流電圧のバランスを制御できる。
【００９５】請求項１１の発明によれば、複数台の電圧
形自励式変換器を直列に接続して変換装置を構成し、該
各電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源
を接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線
側を直列に接続するように多重化構成し、前記変換装置
の直流電圧を検出し、該検出した変換装置の直流電圧
を、前記変換装置の直流電圧基準に追従させるように制
御し、前記電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧基準
を、前記変換装置の直流電圧検出値に応じて決められた
比率で分担するように決定し、前記各自励式変換器の出
力電圧の振幅を、順変換運転時は前記各変換器直流電圧
基準より高い変換器は変換器出力電圧の振幅を減少し、
低い変換器は振幅を増加し、逆変換運転時は前記各変換
器直流電圧基準より高い変換器は変換器出力電圧の振幅
を増加し、低い変換器は振幅を減少するように制御する
制御手段を備えているので、変換器を並列接続した多重
化構成に比較し、同一の変換装置容量でも直流電圧を高
くし、直流電流を小さくすることができるために、長距
離直流送電等直流線路の抵抗が大きくなるシステムにお
いても、電力損失を低減し経済的なシステムを提供でき
るとともに、各変換器直流電圧制御で各変換器の出力電
圧指令の振幅を補正し、運転状態により補正の極性を切
リ替えることにより、順変換運転時も、逆変換運転時
も、安定に各変換器直流電圧のバランスを制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力変換装置の第１の実施形態を説明
するための図。
【図２】本発明の電力変換装置の第１の実施形態の変形
例を説明するための図。
【図３】本発明の電力変換装置の第２の実施形態を説明
するための図。
【図４】本発明の電力変換装置の第３の実施形態を説明
するための図。
【図５】本発明の電力変換装置の第４の実施形態を説明
するための図。
【図６】本発明の電力変換装置の第５の実施形態を説明
するための図。
【図７】本発明の電力変換装置の第５の実施形態の変形
例を説明するための図。
【図８】本発明の電力変換装置の第６の実施形態を説明
するための図。
【図９】本発明の電力変換装置の第６の実施形態の変形
例を説明するための図。
【図１０】本発明の電力変換装置の第７の実施形態を説
明するための図。
【図１１】本発明の電力変換装置の第８の実施形態を説
明するための図。
【図１２】本発明の電力変換装置の第９の実施形態を説
明するための図。
【図１３】本発明の電力変換装置電圧形自励式変換器の
多重化構成と制御装置の第１３の実施形態を説明するた
めの図。
【図１４】従来の電力変換装置電圧形自励式変換器の多
重化構成と制御装置の一例を説明するための図。
【図１５】図１４の電圧形自励式変換器を詳細に説明す
るための図。
【符号の説明】
１…交流系統 ２…計器用変圧器 ３…計器用変流器 ４Ａ，４Ｂ…変換器用変圧器 ５Ａ，５Ｂ…電圧型自励式変換器 ６…直流電圧源 ７…直流電圧検出器 ８…有効電力無効電力検出器 ９…直流電圧制御器 １０…無効電力制御器 １１，ＩＩＡ，ＩＩＢ，１１−１，１１−２…交流電流
制御器 １２…パルスパターン決定回路 １３Ａ〜１３Ｌ…自已消弧素子 １４Ａ〜１４Ｌ…ダイオード １５…有効電力制御器 １６…大容量直流電圧源 １７…演算増幅器 １８…位相検出器 １９Ａ〜１９Ｄ…座標変換器 ２０…極性判定器 ２１…切替器 ２２…反転器 ５１…直流電圧基準 ５２…直流電圧検出値 ５３…無効電力基準 ５４…無効電力検出値 ５５…交流電流検出値 ５６…交流電圧検出値 ５７…有効電力基準 ５８…有効電力検出値 ５９…有効電流指令値 ６０…無効電流指令値 ６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１ＡＡ，６１ＢＢ…有効電流
補正値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 紀子 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 色川 彰一 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流系統に接続される複数台の変換器用
    変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
    力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
    接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
    換装置において、 前記複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続し、該各
    電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源を
    接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線側
    を直列に接続するように多重化構成し、 前記各電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を各変換
    器直流電圧基準値に追従させるように制御する制御手段
    を備えたことを特徴とする電力変換装置。
  2. 【請求項２】 交流系統に接続される複数台の変換器用
    変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
    力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
    接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
    換装置において、 前記複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続し、該各
    電圧形自励式変換器の各々の直流出力側に直流電圧源を
    接続し、かつ前記複数台の変換器用変圧器の交流巻線側
    を直列に接続するように多重化構成し、 前記電圧形自励式変換器の少なくとも１台を除いて、残
    りの前記電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を各変
    換器直流電圧基準値に追従させるように制御する制御手
    段を備えたことを特徴とする電力変換装置。
  3. 【請求項３】 交流系統に接続される複数台の変換器用
    変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
    力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
    接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
    換装置において、 前記複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続して変換
    装置を構成し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出
    力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用
    変圧器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成
    し、 前記変換装置の直流電圧を検出し、前記各電圧形自励式
    変換器の各変換器直流電圧を前記変換装置の直流電圧の
    検出値に応じて、決められた比率で分担するように前記
    各変換器の直流電圧を制御する制御手段を備えたことを
    特徴とする電力変換装置。
  4. 【請求項４】 交流系統に接続される複数台の変換器用
    変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
    力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
    接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
    換装置において、 前記複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続して変換
    装置を構成し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出
    力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用
    変圧器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成
    し、 前記変換装置の直流電圧を検出し、前記電圧形自励式変
    換器の少なくとも１台を除いて、残りの前記電圧形自励
    式変換器の各変換器直流電圧を、前記変換装置の直流電
    圧の検出値に応じて決められた比率で分担するように制
    御する制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装
    置。
  5. 【請求項５】 交流系統に接続される複数台の変換器用
    変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
    力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
    接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
    換装置において、 前記複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続して変換
    装置を構成し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出
    力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用
    変圧器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成
    し、 前記変換装置の直流電圧を検出し、該検出した変換装置
    の直流電圧を前記変換装置の直流電圧基準に追従させる
    ように制御し、前記電圧形自励式変換器の各変換器直流
    電圧を、前記変換装置の直流電圧検出値に応じて決めら
    れた比率で分担するように制御する制御手段を備えたこ
    とを特徴とする電力変換装置。
  6. 【請求項６】 交流系統に接続される複数台の変換器用
    変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
    力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
    接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
    換装置において、 前記複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続して変換
    装置を構成し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出
    力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用
    変圧器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成
    し、 前記変換装置の直流電圧を検出し、該検出した変換装置
    の直流電圧を前記変換装置の直流電圧基準に追従させる
    ように制御し、 前記電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧を、前記変
    換装置の直流電圧検出値に応じて決められた比率で分担
    するように制御し、前記各変換器直流電圧制御の応答
    を、前記変換装置直流電圧制御系の応答よリも速くする
    制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。
  7. 【請求項７】 交流系統に接続される複数台の変換器用
    変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
    力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
    接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
    換装置において、 前記複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続して変換
    装置を構成し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出
    力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用
    変圧器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成
    し、 前記変換装置の直流電圧を検出し、該検出した変換装置
    の直流電圧を変換装置直流電圧基準に追従させるように
    制御し、前記電圧形自励式変換器の少なくとも１台を除
    いて、残りの前記電圧形自励式変換器の各変換器直流電
    圧を、前記変換装置の直流電圧検出値に応じて決められ
    た比率で分担するように制御する制御手段を備えたこと
    を特徴とする電力変換装置。
  8. 【請求項８】 交流系統に接続される複数台の変換器用
    変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
    力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
    接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
    換装置において、 前記複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続して変換
    装置を構成し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出
    力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用
    変圧器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成
    し、 前記変換装置の直流電圧を検出し、該検出した変換装置
    の直流電圧を、前記変換装置の直流電圧基準に追従させ
    るように制御し、前記電圧形自励式変換器の少なくとも
    １台を除いて、残りの電圧形自励式変換器の各変換器直
    流電圧を、前記変換装置の直流電圧検出値に応じて決め
    られた比率で分担するように各自励式変換器の出力電圧
    を制御する制御手段を備えたことを特徴とする電力変換
    装置。
  9. 【請求項９】 交流系統に接続される複数台の変換器用
    変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流電
    力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器を
    接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力変
    換装置において、 前記複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続して変換
    装置を構成し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出
    力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用
    変圧器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成
    し、 前記変換装置の直流電圧を検出し、該検出した変換装置
    の直流電圧を、前記変換装置直流電圧基準に追従させる
    ように制御し、前記電圧形自励式変換器の各変換器直流
    電圧を、前記変換装置の直流電圧検出値に応じて決めら
    れた比率で分担するように各自励式変換器の出力電圧を
    制御する制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装
    置。
  10. 【請求項１０】 交流系統に接続される複数台の変換器
    用変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流
    電力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器
    を接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力
    変換装置において、 前記複数台の電圧型自励式変換器を直列に接続して変換
    装置を構成し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出
    力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用
    変圧器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成
    し、 前記変換装置の直流電圧を検出し、該検出した変換装置
    の直流電圧を、前記変換装置の直流電圧基準に追従させ
    るように制御し、 前記電圧形自励式変換器の少なくとも１台を除いて、残
    りの電圧形自励式変換器の各変換器直流電圧基準を、前
    記変換装置の直流電圧検出値に応じて決められた比率で
    分担するように決定し、前記各自励式変換器の出力電圧
    の振幅を、順変換運転時は前記各変換器直流電圧基準よ
    り高い変換器は変換器出力電圧の振幅を減少し、低い変
    換器は振幅を増加し、逆変換運転時は前記各変換器直流
    電圧基準よリ高い変換器は変換器出力電圧の振幅を増加
    し、低い変換器は振幅を減少するように制御する制御手
    段を備えたことを特徴とする電力変換装置。
  11. 【請求項１１】 交流系統に接続される複数台の変換器
    用変圧器に、それぞれ交流電力を直流電力あるいは直流
    電力を交流電力に変換する複数台の電圧形自励式変換器
    を接続し、該電圧形自励式変換器を多重化構成する電力
    変換装置において、 前記複数台の電圧形自励式変換器を直列に接続して変換
    装置を構成し、該各電圧形自励式変換器の各々の直流出
    力側に直流電圧源を接続し、かつ前記複数台の変換器用
    変圧器の交流巻線側を直列に接続するように多重化構成
    し、 前記変換装置の直流電圧を検出し、該検出した変換装置
    の直流電圧を、前記変換装置の直流電圧基準に追従させ
    るように制御し、前記電圧形自励式変換器の各変換器直
    流電圧基準を、前記変換装置の直流電圧検出値に応じて
    決められた比率で分担するように決定し、前記各自励式
    変換器の出力電圧の振幅を、順変換運転時は前記各変換
    器直流電圧基準より高い変換器は変換器出力電圧の振幅
    を減少し、低い変換器は振幅を増加し、逆変換運転時は
    前記各変換器直流電圧基準より高い変換器は変換器出力
    電圧の振幅を増加し、低い変換器は振幅を減少するよう
    に制御する制御手段を備えたことを特徴とする電力変換
    装置。
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