特開 2015-177736 電圧型コンバータの制御装置及びその動作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-177736(P2015-177736A)

(43)【公開日】2015年10月5日

(54)【発明の名称】電圧型コンバータの制御装置及びその動作方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 9/00 20060101AFI20150908BHJP

【ＦＩ】

   H02P9/00 B

   H02P9/00 F

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-20922(P2015-20922)

(22)【出願日】2015年2月5日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0030951

(32)【優先日】2014年3月17日

(33)【優先権主張国】KR

(71)【出願人】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス産電株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＬＳＩＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(72)【発明者】

【氏名】ソン クム テ

【テーマコード（参考）】

5H590

【Ｆターム（参考）】

5H590AA11

5H590AB01

5H590CA14

5H590CB01

5H590CC08

5H590CD05

5H590CE01

5H590EB02

5H590FA08

5H590GA02

5H590HA02

5H590JA12

5H590JA13

(57)【要約】

【課題】電圧型コンバータの制御装置とその動作方法を提供する。
【解決手段】コンバータの制御装置は、電圧型コンバータと連携された全体系統の直流電圧を感知する電源モニタ部と、前記感知した全体系統の直流電圧と基準電圧を比較し、比較の結果、前記感知した全体系統の直流電圧が前記基準電圧の予め設定された範囲を逸脱すれば前記風力発電団地に供給する交流電圧の周波数及び大きさを設定値に調節する制御部と、を含む。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

風力発電団地と連携された電圧型コンバータの制御装置において、
前記電圧型コンバータと連携された全体系統の直流電圧を感知する電源モニタ部と、
前記感知した全体系統の直流電圧と基準電圧を比較し、比較の結果、前記感知した全体系統の直流電圧が前記基準電圧の予め設定された範囲を逸脱すれば前記風力発電団地に供給する交流電圧を設定値に調節する制御部と、を含む
電圧型コンバータの制御装置。

【請求項2】

前記設定値は、調節される前記交流電圧の周波数及び前記交流電圧の大きさを含む、請求項１に記載の電圧型コンバータの制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記交流電圧を前記設定値に調節して前記風力発電団地に供給する前記交流電圧の周波数及び大きさを下げ、前記調節された交流電圧を供給される前記風力発電団地の電力生産量を減らす、請求項２に記載の電圧型コンバータの制御装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記感知した全体系統の直流電圧と前記基準電圧を比較する電圧比較部と、
比較の結果に応じて前記交流電圧の周波数を前記設定値に調節する周波数制御部と、
調節された交流電圧の周波数に基づいて前記交流電圧の大きさを調節する電圧大きさ制御部と、
前記調節された交流電圧の周波数に基づいて前記交流電圧の位相を調節する位相制御部と、を含む、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電圧型コンバータの制御装置。

【請求項5】

前記電圧大きさ制御部は、前記交流電圧の大きさを一定（Ｃｏｎｓｔａｎｔ）Ｖ／ｆ制御方式に応じて前記調節された交流電圧の周波数に対応する交流電圧の大きさに調節する、請求項４に記載の電圧型コンバータの制御装置。

【請求項6】

風力発電団地と連携された電圧型コンバータの制御装置の動作方法において、
前記電圧型コンバータと連携された全体系統の直流電圧を感知するステップと、
前記感知した全体系統の直流電圧と前記基準電圧を比較するステップと、
比較の結果、前記感知した全体系統の直流電圧が前記基準電圧の予め設定された範囲を逸脱すれば前記風力発電団地に供給する交流電圧を設定値に調節するステップと、を含む
電圧型コンバータの制御装置の動作方法。

【請求項7】

前記設定値は、調節される前記交流電圧の周波数及び前記交流電圧の大きさを含む、請求項６に記載の電圧型コンバータの制御装置の動作方法。

【請求項8】

前記風力発電団地に供給する交流電圧を設定値に調節するステップは、
前記交流電圧を前記設定値に調節して前記風力発電団地に供給する前記交流電圧の周波数及び大きさを下げるステップを含む、請求項６に記載の電圧型コンバータの制御装置の動作方法。

【請求項9】

前記風力発電団地に供給する交流電圧を設定値に調節するステップは、
前記比較の結果に応じて前記交流電圧の周波数を前記設定値に調節するステップと、
調節された交流電圧の周波数に基づいて前記交流電圧の大きさを調節するステップと、
前記調節された交流電圧の周波数に基づいて前記交流電圧の位相を調節するステップと、を含む、請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の電圧型コンバータの制御装置の動作方法。

【請求項10】

前記風力発電団地に供給する交流電圧を設定値に調節するステップは、
前記交流電圧の大きさを一定Ｖ／ｆ制御方式に応じて前記調節された交流電圧の周波数に対応する交流電圧の大きさに調節するステップを含む、請求項９に記載の電圧型コンバータの制御装置の動作方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電圧型コンバータの制御装置及びその動作方法に関するものであり、風力発電団地と連携された電圧型コンバータの制御装置及びその動作方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、超高圧直流（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ，以下「ＨＶＤＣ」と称する）とは発電所で生産される交流電力を直流に変換させて送電した後、受電地域で交流に再変換して供給する高圧力流送電方式をいう。

【0003】

ＨＶＤＣは電力送電効率が高く電力損失は低いため、世界各国で超高圧送電から配電に至るまで幅広く活用されている。

【0004】

そして、最近では風力と太陽光など温室ガスの低減及び新再生エネルギーの普及拡大のために必須的な技術として認められ、ＨＶＤＣに対する関心が更に高まっている。

【0005】

また、ＨＶＤＣは半導体電力電子、コンピュータ、制御、通信、電気、機械設計、解析エンジニアリングなど関連分野への波及効果が高いため国家単位で電力産業分野の確信技術として認識されている。

【0006】

このようなＨＶＤＣシステムはサイリスタ（Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）バルブを利用する電流型ＨＶＤＣシステムとＩＧＢＴ素子を利用する電圧型ＨＶＤＣシステムで区分される。

【0007】

電圧型ＨＶＤＣは有効電力だけでなく無効電力の供給も可能であるため別途の電源がない小規模の孤立系統連携にも適合しており、電流型ＨＶＤＣに比べ変換所の面積が少なくブラックスタート機能の具現が可能であるため交流電源がない解像フラットフォームに適合している。

【0008】

このような電圧型ＨＶＤＣの長所のため大規模、遠距離の新再生エネルギー発電団地を電圧型ＨＶＤＣを利用して連携する法案及びプロジェクトが増えている。

【0009】

一方、一般的なマルチターミナル直流伝送装置で交流系統と風力発電団地が一緒に連携されて構成されると遠隔制御装置５００の統制を受ける。

【0010】

図１を参照してそれを説明する。
図１は、一般的なマルチターミナル直流伝送装置に対する構成図である。

【0011】

図１のマルチターミナル直流伝送装置は４つのターミナルを有するシステムであって、それぞれのターミナルは変圧器４００と連結された交流系統又は風力発電団地３００に連携されている。

【0012】

そして、電圧型コンバータ２００と交流系統との間には電線のインピーダンス（Ｒ＋ｊｗＬ）と電力網（Ｇｒｉｄ）のインピーダンスが存在する。

【0013】

各ターミナルは電圧型コンバータ２００を含み、各ターミナルは遠隔制御装置５００の制御を受ける。

【0014】

遠隔制御装置５００はそれぞれの電圧型コンバータ２００と離隔されているため、通信を介してそれぞれの電圧型コンバータ２００を制御することができる。

【0015】

一方、それぞれの電圧型コンバータ２００と連結された遠隔制御装置５００の通信に障害が発生して遠隔制御装置５００がそれぞれの電圧型コンバータ２００を制御することができず、一つ以上の電圧型コンバータ２００が正常的な動作をしない場合にはそれぞれの電圧型コンバータ２００はバックアップ運転モードを動作する。

【0016】

それによって、各電圧型コンバータ２００はドループ制御器（Ｄｒｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）のようなバックアップ制御器を起動し、全体の直流伝送システムの電力伝送が持続的に行われるように補助する。

【0017】

しかし、電圧型コンバータ２００と風力発電団地３００との通信が不可能であれば風力発電機と連携された電圧型コンバータ２００での電力伝送制御が正常的に作動することができない。

【0018】

これは、一般的な風力発電機の制御は最大出力追従方式で構成されて全体の直流伝送装置に過剰な電力供給が発生するようになり、それによってマルチターミナル直流伝送装置の共通直流バス電圧が上昇して直流伝送装置の持続的な運転が難しくなる問題があるためである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0019】

本発明は、風力発電団地と連携された電圧型直流伝送装置の持続的な電力伝送を可能にする電圧型コンバータの制御装置及びその動作方法を提供するのにその目的がある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本発明の一実施例による風力発電団地と連携された電圧型コンバータの制御装置は、電圧型コンバータと連携された全体系統の直流電圧を感知する電源モニタ部と、前記感知した全体系統の直流電圧と基準電圧を比較し、比較の結果、前記感知した全体系統の直流電圧が前記基準電圧の予め設定された範囲を逸脱すれば前記風力発電団地に供給する交流電圧を設定値に調節する制御部と、を含む。

【0021】

本発明の一実施例による風力発電団地と連携された電圧型コンバータの制御装置の設定値は、調節される前記交流電圧の周波数及び前記交流電圧の大きさを含む。

【0022】

本発明の一実施例による風力発電団地と連携された電圧型コンバータの制御装置の制御部は、前記交流電圧を前記設定値に調節して前記風力発電団地に供給する前記交流電圧の周波数及び大きさを下げ、前記調節された交流電圧を供給される前記風力発電団地の電力生産量を減らす。

【0023】

本発明の一実施例による風力発電団地と連携された電圧型コンバータの制御装置の制御部は、感知した全体系統の直流電圧と前記基準電圧を比較する電圧比較部、比較の結果に応じて前記交流電圧の周波数を前記設定値に調節する周波数制御部、調節された交流電圧の周波数に基づいて前記交流電圧の大きさを調節する電圧大きさ制御部及び前記調節された交流電圧の周波数に基づいて前記交流電圧の位相を調節する位相制御部を含む。

【0024】

本発明の一実施例による風力発電団地と連携された電圧型コンバータの制御装置の電圧大きさ制御部は、前記交流電圧の大きさを一定（Ｃｏｎｓｔａｎｔ）Ｖ／ｆ制御方式に応じて前記調節された交流電圧の周波数に対応する交流電圧の大きさに調節する。

【発明の効果】

【0025】

本発明によると、電圧型コンバータの制御装置は風力発電団地が連携された直流伝送装置システムの通信異常時に電圧型コンバータの出力交流電圧の調節が可能であるため、風力発電団地のシャットダウン（Ｓｈｕｔ−ｄｏｗｎ）を防止することができる。

【0026】

それによって、風力発電団地が連携された直流伝送装置システムを介した持続的な電力伝送が可能であるため全体の電力系統の動作を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】一般的なマルチターミナル直流伝送装置に対する構成図である。

【図2】電圧型コンバータに連携された風力発電団地を示す図である。

【図3】一般的な誘導電動機の一定Ｖ／ｆ制御特性曲線を示す図である。

【図4】本発明の一実施例による電圧型コンバータの制御装置の構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の一実施例による制御部の構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の一実施例による電圧型コンバータの制御装置の動作方法を示すフローチャートである。

【図7】本発明の一実施例による電圧型コンバータの制御装置が電圧型コンバータを制御する様子を示す概念図である。

【図8】本発明の一実施例による電圧型コンバータの制御装置が電圧型コンバータを制御する様子を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施し得るように詳しく説明する。しかし、本発明は様々な相異なる形態に具現されてもよく、ここで説明する実施例に限定されない。そして、本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は図面から省略しており、明細書全体を通して類似した部分に対しては類似した図面符号を付けている。

【0029】

また、ある部分がある構成要素を「含む」という際、これは特に反対する記載がない限り、ある構成要素を除くのではなく他の構成要素を更に含むことを意味する。

【0030】

本発明である電圧型コンバータの制御装置１００及びその動作方法を説明する前に、風力発電装置３００の基本的な動作について図２を参照して説明する。

【0031】

図２は、電圧型コンバータ２００に連携された風力発電団地３００を示す。

【0032】

電圧型コンバータ２００は変圧器４００を介して風力発電団地３００と連携されている。そして、電圧型コンバータ２００と変圧器４００との間には電線のインピーダンスが存在する。

【0033】

風力発電団地３００は複数の風力発電機を含む。
風力発電機はブレード３１０、ギアボックス３２０、誘導電動機３３０、制御部３４０を含む。

【0034】

ブレード３１０は、風から回転力を得る。
ギアボックス３２０は、ブレード３１０の回転を適正な速度に変換する。

【0035】

誘導電動機３３０は、ブレード３１０の回転に応じて誘導電気を生産する。
制御部３４０は、風力発電機の全般的な動作を制御する。
制御部３４０の風力発電動作制御は多様な方式で構成される。

【0036】

例えば、ピッチ角を制御する方式の場合、制御部３４０は電力量指令に対応して有効電力制御を介して制御する。

【0037】

風力発電機に連携された交流系統の交流電圧が固定された周波数及び大きさを有する場合、風力のパワーは下記数式１のようである。

【0038】

【数1】

ここで、Ｃｐは出力係数であってピッチ角制御を介して変換する。

【0039】

一方、このような特性によって交流電圧の周波数及び大きさは有効電力に影響を及ぼす。

【0040】

図３を参照してそれを説明する。
図３は、一般的な誘導電動機の一定Ｖ／ｆ制御特性曲線である。
ここで、Ｖ／ｆは電圧と周波数の大きさの比を示す。

【0041】

図３の特性曲線において、Ｘ軸は定格周波数に比例する周波数値であって、Ｙ軸は一定Ｖ／ｆ制御によるトルクＴ、電力Ｐに対する値を示す。

【0042】

図３に示したように、周波数が１ｐｕより高ければ誘導電動機の電力Ｐが一定であり、周波数が１ｐｕより低ければ一定なトルクＴが維持されるため周波数が低くなるほど電力Ｐも低くなる特性がある。

【0043】

このような一般的な誘導電動機の特性は公知の内容であるため詳細な説明は省略する。

【0044】

以下、上述した内容を参照して本発明である電圧型コンバータの制御装置１００及びその動作方法を説明する。

【0045】

図４及び図５を参照して、電圧型コンバータの制御装置１００と電圧型コンバータ２００について説明する。

【0046】

図４は、電圧型コンバータの制御装置１００の構成を示すブロック図である。

【0047】

図５は、制御装置１００の制御部１２０の構成を示すブロック図である。
電圧型コンバータの制御装置１００は連結された電圧型コンバータ２００を制御する。
電圧型コンバータ２００はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｙｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を利用して直流を交流に、又は交流を直流に変換する。

【0048】

電圧型コンバータの制御装置１００は電源モニタ部１１０、制御部１２０を含む。

【0049】

電源モニタ部１１０は電圧型コンバータ２００と連携された全体系統の直流電圧を感知する。それによって、電源モニタ部１１０は全体系統の直流電圧を測定する。
電源モニタ部１１０は測定された全体系統の直流電圧を制御部１２０に伝達する。

【0050】

制御部１２０は、電圧型コンバータ２００の動作を制御する。
制御部１２０は、電圧型コンバータ２００が行う直流と交流間の変換動作を制御する。

【0051】

例えば、制御部１２０は電圧型コンバータ２００の直流と交流間の変換動作の際に直流電圧の大きさ、交流電圧の周波数、交流電圧の大きさ、交流電圧の位相のうち一つ以上を調節するように制御する。

【0052】

それによって、制御部１２０は電圧型コンバータ２００の直流と交流間の変換動作の際に具体的な設定値として直流電圧の大きさ、交流電圧の周波数、交流電圧の大きさ、交流電圧の位相のうち一つ以上を調節する。

【0053】

また、制御部１２０は通信を介して遠隔制御装置５００の制御信号を受信する。
詳しくは、制御部１２０は電圧比較部１２１、周波数制御部１２２、電圧大きさ制御部１２３、位相制御部１２４を含む。

【0054】

電圧比較部１２１は、測定された全体系統の直流電圧と基準電圧を比較する。
周波数制御部１２２は、電圧比較部１２１の測定された全体系統の直流電圧と基準電圧の比較に応じて交流電圧の周波数を調節し、周波数制御信号を送り出す。

【0055】

電圧大きさ制御部１２３は周波数制御部１２２の制御信号に対応する交流電圧の大きさを算出し、電圧型コンバータ２００が出力する交流電圧の大きさを算出された交流電圧の大きさに調節する。

【0056】

位相制御部１２４は、周波数制御部１２２の制御信号に対応して電圧型コンバータ２００が出力する交流電圧の位相を調節する。

【0057】

図６を参照して電圧型コンバータ２００の制御装置１００の動作方法を説明する。
図６は、電圧型コンバータの制御装置１００の動作方法を示すフローチャートである。

【0058】

制御装置１００の電源モニタ部１１０が連携された系統全体の直流電圧を測定するＳ１００。
電源モニタ部１１０が測定した系統全体の直流電圧は制御部１２０に伝達される。

【0059】

制御装置１００の制御部１２０は測定された直流電圧が基準電圧の予め設定された範囲内に含まれるのかを判断するＳ１１０。

【0060】

制御部１２０の電圧比較部１２１は測定された直流電圧と基準電圧を比較し、測定された直流電圧が基準電圧の予め設定された範囲内に含まれるのかを判断する。

【0061】

例えば、基準電圧が１０００Ｖで予め設定された範囲が９００Ｖ乃至１１００Ｖである場合、電圧比較部１２１は測定された直流電圧が９５０Ｖであれば基準電圧の予め設定された範囲内に含まれると判断する。しかし、測定された直流電圧が１３００Ｖであれば電圧比較部１２１は測定された直流電圧が基準電圧の予め設定された範囲内に含まれないと判断する。

【0062】

ここで、基準電圧及び基準電圧の予め設定された範囲は全体系統の構成、設計、動作に応じて多様に設定される。

【0063】

一方、制御部１２０は遠隔制御装置５００と制御装置１００間の通信障害、通信エラーのため遠隔制御装置５００の制御信号が制御装置１００に伝達されない場合、電源モニタ部１１０が測定された直流電圧が基準電圧の予め設定された範囲内に含まれるのかを判断する。

【0064】

制御部１２０は測定された直流電圧が基準電圧の予め設定された範囲内に含まれなければ電圧型コンバータ２００の交流電圧の周波数を設定値に調節するＳ１２０。

【0065】

例えば、連携された全体系統の直流電圧が基準電圧に含まれずに遠隔制御装置５００の制御信号を受信することができない場合、制御部１２０は電圧型コンバータ２００が風力発電団地３００に供給する交流電圧の周波数の大きさを設定値まで下げるように制御する。

【0066】

ここで、設定値は全体系統の構成、設計、動作に応じて多様に設定される。
図７を参照してそれを説明する。

【0067】

図７は、制御装置１００が電圧型コンバータ２００を制御する様子を示す概念図である。
図７に示したように、制御装置１００の電源モニタ部１１０は全体系統の直流電圧を測定する。

【0068】

そして、電圧比較部１２１は測定された全体系統の直流電圧と基準電圧を比較し、測定された全体系統の直流電圧が基準電圧以内に含まれるのかを判断する。

【0069】

電圧比較部１２１の比較結果、測定された全体系統の直流電圧が基準電圧以内に含まれなければ周波数制御部１２２は電圧型コンバータ２００の出力交流電圧の周波数を設定値に調節し、設定値である調節される周波数に対する周波数制御信号を送り出す。

【0070】

周波数制御部１２２が送り出す周波数制御信号には調節される交流電圧の周波数値である設定値に対する情報も含まれる。

【0071】

よって、周波数制御部１２２が交流電圧の周波数を下げるように制御する周波数制御信号を送り出す場合、周波数制御信号には調節される交流電圧の周波数値も含まれる。

【0072】

そして、周波数制御部１２２が送り出した周波数制御信号は電圧大きさ制御部１２３と位相制御部１２４に伝達される。

【0073】

一実施例として、周波数制御部１２２は現在電圧型コンバータ２００の出力交流電圧の周波数である６０Ｈｚを設定値である３０Ｈｚまで下げるように調節し、出力交流電圧の周波数を３０Ｈｚまで下げるようにする周波数制御信号を送り出す。

【0074】

一方、周波数制御部１２２が交流電圧の周波数を下げる程度は測定された全体系統の直流電圧の大きさと全体系統の構成、設計、動作に応じて多様に設定される。

【0075】

一方、制御部１２０はＳ１１０の判断結果、測定された直流電圧が基準電圧の予め設定された範囲内に含まれればＳ１００に戻る。

【0076】

更に図６を参照して電圧型コンバータ２００の制御装置１００の動作方法を続けて説明する。

【0077】

制御装置１００の制御部１２０は電圧型コンバータ２００の出力交流電圧の大きさを調節された周波数に対応する交流電圧の大きさに調節するＳ１３０。

【0078】

制御装置１００の電圧大きさ制御部１２３は風力発電団地３００に含まれた風力発電機の誘導電動機３３０と電圧型コンバータ２００及び電圧型コンバータ２００に連携された変圧器の絶縁に影響を少なく及ぼす一定Ｖ／ｆ制御方式を使用する。

【0079】

それによって、制御部１２０の電圧大きさ制御部１２３はＳ１２０で送り出された周波数制御信号に応じて電圧型コンバータ２００の出力交流電圧の大きさを調節する。

【0080】

例えば、周波数を調節する前の出力交流電圧の大きさが２２０Ｖで周波数が６０Ｈｚである場合、電圧大きさ制御部１２３は調節された出力交流電圧の周波数が３０Ｈｚであれば出力交流電圧の大きさを１１０Ｖに調節するように電圧型コンバータ２００を制御する。

【0081】

電圧大きさ制御部１２３は現在測定される交流電圧の大きさと調節される交流電圧の大きさに基づいて比例積分制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式を利用して出力交流電圧の大きさを制御する。

【0082】

よって、電圧大きさ制御部１２３は現在測定される交流電圧の大きさと調節される交流電圧の大きさを比較調節するフィードバック制御を介して調節しようとする交流電圧の大きさに近づくように調節する。

【0083】

一方、比例積分制御方式は公知の技術であり、比例積分制御方式を介した電圧大きさの調節も公知の技術であるため詳細な説明は省略する。

【0084】

制御装置１００の制御部１２０は電圧型コンバータ２００の出力交流電圧の位相を調節された周波数に対応する交流電圧の位相に調節するＳ１４０。

【0085】

電圧型コンバータ２００はインバータの役割もするため、制御装置１００は電圧型コンバータ２００の出力交流電圧の位相を制御することもできる。

【0086】

よって、制御部１２０の位相制御部１２４は周波数制御信号に応じて現在交流電圧の位相と調節される交流電圧に対応する交流電圧の位相に基づいて交流電圧の位相を調節することができる。

【0087】

位相制御部１２４は調節された交流電圧の周波数に基づいて電圧型コンバータの出力交流電圧の位相を計算し、現在交流電圧の位相角に基づいて交流電圧の位相を計算された交流電圧の位相に調節する。

【0088】

上述した過程を介し、制御装置１００の制御部１２０は電圧型コンバータ２００が電圧の大きさと周波数が調節された交流電圧を出力するように制御する。

【0089】

それによって、電圧型コンバータ２００に連携された風力発電団地３００は周波数及び大きさが調節された交流電圧を提供される。

【0090】

例えば、風力発電団地３００は調節する前より低い周波数と大きさを有する交流電圧を供給されるため、図２に示した誘導電動機の特性曲線に応じて誘導電動機３３のトルクＴは一定であるが風力発電団地３００の電力Ｐ生産量は減少する。

【0091】

そのため、マルチターミナル形態の直流伝送装置に連携された風力発電装置３００が全体の直流系統に過剰は電力を供給することが防止される。

【0092】

よって、風力発電団地３００と電圧型コンバータ２００間の通信障害と交流系統に異常が発生してもマルチターミナル形態の直流電装装置が正常に動作することができる。

【0093】

ここで、風力発電団地３００の風力発電機のトルクＴは一定であるが電力Ｐ生産量が減少されるという内容は図２及び図３で既に説明している。

【0094】

続けて、図８を参照して電圧型コンバータの制御装置１００の制御動作に対する一実施例を説明する。
図８は、制御装置１００が電圧型コンバータ２００を制御する様子を示す概念図であり、制御装置１００の動作を詳しく示している。

【0095】

図８に示したように、制御装置１００の電源モニタ部１１０は全体系統の直流電圧を測定する。
そして、電圧比較部１２１は測定された全体系統の直流電圧と基準電圧を比較し、測定された全体系統の直流電圧が基準電圧以内に含まれるのかを判断する。

【0096】

電圧比較部１２１の比較結果、測定された全体系統の直流電圧が基準電圧以内に含まれなければ周波数制御部１２２は電圧型コンバータ２００の出力交流電圧の周波数を設定値に調節する。
そして、周波数制御部１２２は周波数制御信号を電圧大きさ制御部１２３と位相制御部１２４に伝達する。

【0097】

それによって、制御部１２０の電圧大きさ制御部１２３は受信した周波数制御信号に応じて電圧型コンバータ２００の出力交流電圧の大きさを調節する。

【0098】

詳しくは、電圧大きさ制御部１２３は一定Ｖ／ｆ制御方式に応じて調節される周波数の大きさに対応する交流電圧の大きさを計算する。

【0099】

電圧大きさ制御部１２３は比例積分制御方式を介して現在交流電圧の大きさを計算された交流電圧の大きさに調節する。
電圧大きさ制御部１２３が出力交流電圧の大きさを計算された交流電圧の大きさに制御するための信号は、基準電圧形態の信号で電圧型コンバータ２００に伝達される。

【0100】

基準電圧は電圧型コンバータ２００に伝達される制御信号であってもよく、ｍｃｏｓ（２πｆ＋Φ）で示されてもよい。
ここで、ｍは電圧型コンバータ２００の出力交流電圧の大きさ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ）であり、２πｆ＋Φは出力交流電圧の位相を示す。

【0101】

そして、基準電圧に対する信号を受信した電圧型コンバータ２００は基準電圧に対応する出力交流電圧を出力する。

【0102】

ここで、電圧型コンバータ２００に基準電圧が伝達される方式はＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式、ＭＭＣ（Ｍｏｄｕｌａｒ Ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）制御方式など多様な方式が採択される。

【0103】

一方、位相制御部１２４は現在測定される交流電圧の位相角に基づいて受信した周波数制御信号に対応する交流電圧の位相に出力交流電圧の位相を調節する。

【0104】

詳しくは、位相制御部１２４は現在測定される交流電圧の位相角と調節される交流電圧の周波数に基づいて調節される交流電圧の位相角を計算し、計算された位相角Φをコサイン関数を経て上述した基準電圧（ｍｃｏｓ（２πｆ＋Φ））の位相に反映する。

【0105】

それによって、電圧型コンバータ２００の出力交流電圧の位相は基準電圧に対する信号に含まれた交流電圧の位相情報に応じて調節される。

【0106】

上述した過程を介し、制御装置１００の制御部１２０は電圧型コンバータ２００が電圧の大きさと周波数が調節された交流電圧を出力するように制御する。

【0107】

このように、本願発明である電圧型コンバータの制御装置１００によると、風力発電団地が連携された直流伝送装置システムの通信異常時に電圧型コンバータの出力交流電圧の調節が可能であるため、風力発電団地のシャットダウンを防止することができる。

【0108】

それによって、風力発電団地が連携された直流伝送装置システムを介した持続的な電力伝送が可能であるため全体の電力系統の動作を安定化することができる。

【0109】

これまで実施例に説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一実施例に含まれるものであって、必ずしも一実施例にのみ限定されるものではない。なお、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは実施例が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組み合わせ又は変形されて実施可能である。よって、このような組み合わせと変形に関する内容は、本発明の範囲に含まれると解析すべきである。

【0110】

これまで実施例を中心に説明したが、これは単なる例示であって本発明を限定するものでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で前記に例示されない多様な変形と応用が可能であることが理解できるはずである。例えば、実施例に具体的に示した各の構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形と応用にかかる差は添付した特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれると解析すべきである。

【符号の説明】

【0111】

１００ 制御装置
１１０ 電源モニタ部
１２０ 制御部
１２１ 電圧比較部
１２２ 周波数制御部
１２３ 電圧大きさ制御部
１２４ 位相制御部
２００ 電圧型コンバータ
３００ 風力発電団地
３１０ ブレード
３２０ ギアボックス
３３０ 誘導電動機
３４０ 制御部
４００ 変圧器
５００ 遠隔制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】