特許 7098416 制御装置、電力変換器の制御方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-01

(45)【発行日】2022-07-11

(54)【発明の名称】制御装置、電力変換器の制御方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/36 20060101AFI20220704BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20220704BHJP

   H02M 7/12 20060101ALI20220704BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20220704BHJP

【ＦＩ】

H02J3/36

H02J1/00 301B

H02M7/12 A

H02M7/48 R

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018100015

(22)【出願日】2018-05-24

(65)【公開番号】P2019205303

(43)【公開日】2019-11-28

【審査請求日】2021-02-08

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代洋上直流送電システム開発事業／システム開発／要素技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宇田川 恵佑

(72)【発明者】

【氏名】直井 伸也

(72)【発明者】

【氏名】茂木 里奈

(72)【発明者】

【氏名】石黒 崇裕

【審査官】原 嘉彦

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０４０２２５２２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平１０－２７１６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－７４７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１２７８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １／００－５／００

Ｈ０２Ｍ ７／００－７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流と直流とを互いに変換する複数の電力変換器の直流側を互いに接続して構成された多端子直流送電システムに含まれる前記複数の電力変換器のうち、制御対象の電力変換器に接続された交流系統の有効電力検出値と有効電力上限値との差分に比例演算および積分演算を行った結果を加算することで前記制御対象の電力変換器の直流端子側の出力電圧の上限値を導出すると共に、前記制御対象の電力変換器に接続された交流系統の有効電力検出値と有効電力下限値との差分に比例演算および積分演算を行った結果を加算することで前記制御対象の電力変換器の直流端子側の出力電圧の下限値を導出する導出部と、
前記制御対象の電力変換器の直流端子側の出力端子の電圧が、前記導出部によって導出された上限値および下限値の範囲内となるよう、前記電力変換器を制御する制御部と、
を備える、制御装置。

【請求項2】

前記導出部は、
前記上限値を、あらかじめ設定された最大上限値と最小上限値の範囲に制限して前記制御部に出力する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記導出部は、
前記下限値を、あらかじめ設定された最大下限値と最小下限値の範囲に制限して前記制御部に出力する、
請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記導出部は、
前記有効電力検出値に代えて前記有効電力検出値をレートリミッタで制限した値に基づく演算を行って、前記上限値および前記下限値を導出する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項5】

コンピュータが、
交流と直流とを互いに変換する複数の電力変換器の直流側を互いに接続して構成された多端子直流送電システムに含まれる前記複数の電力変換器のうち、制御対象の電力変換器に接続された交流系統の有効電力検出値と有効電力上限値との差分に比例演算および積分演算を行った結果を加算することで前記制御対象の電力変換器の直流端子側の出力電圧の上限値を導出すると共に、前記制御対象の電力変換器に接続された交流系統の有効電力検出値と有効電力下限値との差分に比例演算および積分演算を行った結果を加算することで前記制御対象の電力変換器の直流端子側の出力電圧の下限値を導出し、
前記制御対象の電力変換器の直流端子側の出力端子の電圧が、前記上限値および下限値の範囲内となるよう、前記電力変換器を制御する、
電力変換器の制御方法。

【請求項6】

コンピュータに、
交流と直流とを互いに変換する複数の電力変換器の直流側を互いに接続して構成された多端子直流送電システムに含まれる前記複数の電力変換器のうち、制御対象の電力変換器に接続された交流系統の有効電力検出値と有効電力上限値との差分に比例演算および積分演算を行った結果を加算することで前記制御対象の電力変換器の直流端子側の出力電圧の上限値を導出すると共に、前記制御対象の電力変換器に接続された交流系統の有効電力検出値と有効電力下限値との差分に比例演算および積分演算を行った結果を加算することで前記制御対象の電力変換器の直流端子側の出力電圧の下限値を導出させ、
前記制御対象の電力変換器の直流端子側の出力端子の電圧が、前記上限値および下限値の範囲内となるよう、前記電力変換器を制御させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、制御装置、電力変換器の制御方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、洋上風力発電所等が接続される多端子直流送電システムを、国際連系等に利用することが検討されている。多端子直流送電システムとは、発電施設（例えば、洋上ウインドファーム）が接続される変電機構が２以上存在し、それらの直流側が共通して送電設備に接続されて構成されるシステムである。多端子直流送電システムでは、その構成上、各発電所に対応する電力変換器の電力容量が今後ますます大きくなることが想定される。従来の電力変換器では、特に出力の大きさに制約が設けられていなかった。そのため、出力急変が発生した場合に、多端子直流送電システムの出力直流電圧が上昇もしくは下降し続けて安定運転ができなくなる可能性が十分考慮されていなかった。

【0003】

また、従来、多端子直流送電システムの潮流制御方法として、使用していない電流電圧維持の方法や他の端子（変電ユニット）との協調を取ることを目的とした制御方法は知られているが、電力変換器容量においては特に制限されることなく使用されることを前提としており、電力変換器の出力の上下限値を制御する制御方法については考慮されていなかった。

【0004】

また、電力変換器の出力電力を制限する場合、固定のリミッタで上下限値を設定することも可能であるが、この方法では他の変電ユニットが脱落（故障）した場合や風力の出力急変が発生した場合に、多端子直流送電システムの出力直流電圧が上昇もしくは下降し続けて安定運転ができないことに加え、発電出力が急増した際に直流電圧が上昇し続け、変電ユニットの故障の原因となる可能性があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平９－２００９５７号公報

【文献】特開平９－２００９５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、多端子直流送電システムを構成する複数の電力変換器のうち制御対象の電力変換器の安定的な運転および保護を実現する制御装置、電力変換器の制御方法、およびプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の制御装置は、導出部と、制御部とを持つ。導出部は、交流と直流とを互いに変換する複数の電力変換器の直流側を互いに接続して構成された多端子直流送電システムに含まれる前記複数の電力変換器のうち、制御対象の電力変換器の直流端子側の出力電圧の上限値および下限値を導出する。制御部は、前記制御対象の電力変換器の直流端子側の出力端子の電圧が、前記導出部によって導出された上限値および下限値の範囲内となるよう、前記電力変換器を制御する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係る多端子直流送電システム１の利用環境を示す模式図。

【図2】第１の実施形態に係る制御装置１００を含む多端子直流送電システム１の全体構成例を示す図。

【図3】制御装置１００による電力容量の上下限値の設定がない場合の変電ユニットＴＵの直流電圧出力値の取り得る値の一例を示すグラフ。

【図4】制御装置１００による電力容量の上下限値の設定がある場合の変電ユニットＴＵの直流電圧出力値の取り得る値の一例を示すグラフ。

【図5】従来の制御装置３００の構成例を示すブロック図。

【図6】第１の実施形態に係る制御装置１００の構成例を示すブロック図。

【図7】第１の実施形態に係る制御装置１００による制御処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図8】第１の実施形態に係る上限値導出部１７０による出力上限値Ｖｍａｘ導出処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図9】第１の実施形態に係る下限値導出部１８０による出力下限値Ｖｍｉｎ導出処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図10】第２の実施形態に係る制御装置１００Ａの構成例を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態の制御装置、電力変換器の制御方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。

【0010】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る多端子直流送電システム１の利用環境を示す模式図である。多端子直流送電システム１は、例えば、複数の洋上変電所Ｔと、１以上の陸上変電所Ｓとを備える。なお、図１では洋上変電所Ｔは３ヶ所、陸上変電所Ｓは２ヶ所である例を示す。洋上変電所Ｔは、発電装置ＷＦと交流送電線で接続され、陸上変電所Ｓと直流送電線で接続される。また、洋上変電所Ｔは、他の洋上変電所Ｔと直流送電線で相互に接続される。発電装置ＷＦは、例えば、風力発電システムを複数機配置した洋上ウインドファームである。洋上変電所Ｔは、発電装置ＷＦによる発電電力を集電した後に交直変換し、陸上変電所Ｓに直流送電する。陸上変電所Ｓは、洋上変電所Ｔから集電した電力を需要家（不図示）に供給する。

【0011】

図２は、第１の実施形態に係る制御装置１００を含む多端子直流送電システム１の全体構成例を示す図である。図２に示す変電ユニットＴＵは、図１に示す洋上変電所Ｔに設けられる。変電ユニットＴＵは、交流端子と直流端子とを備える。交流端子には交流系統ＡＣ－１～ＡＣ－３が、直流端子には直流送電線（直流送電線４０～４２または直流母線５０－１～５０－３）が接続される。変電ユニットＴＵは、例えば、変電ユニットＴＵ－１～ＴＵ－３を含む。なお、図２の説明において、符号におけるハイフンおよびこれに続く数字およびアルファベットは、いずれの変電ユニットに対応付くかを示すものとする。また、適宜、ハイフンおよびこれに続く数字を省略して説明を行う。

【0012】

以下、多端子直流送電システム１の各変電ユニットＴＵを代表して変電ユニットＴＵ－１の構成について説明する。変電ユニットＴＵ－１は、例えば、電力変換器１０－１と、制御装置１００－１とを備える。電力変換器１０－１は、直流母線５０－１を介して、直流送電線４０に電力を出力する。制御装置１００－１は、少なくとも電力変換器１０－１の交流端子の出力電圧値を制御する。制御装置１００－１には、例えば、直流電圧検出器２０－１と、直流電流検出器３０－１とが接続される。制御装置１００－１は、直流電圧検出器２０－１によって検出された交流系統ＡＣ－１の電圧値Ｖと、直流電流検出器３０－１によって検出された交流系統ＡＣ－１の電流値Ｉとを参照して、電力変換器１０－１の出力電圧値を導出する。

【0013】

以下、図３および図４を用いて、従来方式の制御装置（以下、制御装置３００と称する）の有効電力制御の内容の一例と、本実施形態の制御装置１００による有効電力制御の内容の一例について説明する。図３は、従来方式の制御装置３００の制御下における電力変換器１０の直流電圧出力値のとり得る値の一例を示すグラフである。また、図４は、制御装置１００の制御下における電力変換器１０の直流電圧出力値のとり得る値の一例を示すグラフである。

【0014】

制御装置３００では、電力容量の上下限値の設定がなされていない。この場合、図３に示すように、電力変換器１０の出力する直流電圧においては、電力変換器１０の出力できる最大容量に対応する値が実質的な上限値となり、電力変換器１０の出力できる最低容量が実質的な下限値となる。この場合において、交流端子に接続された発電装置ＷＦの発電量が急増した場合、直流送電線４０の直流電圧が上昇し続け、他の電力変換器１０や周辺機器が故障する可能性がある。また、制御装置３００は、直流電圧が系統の規定である直流電圧上限値を超えて増加した場合や、直流電圧下限値を下回った場合であっても、特に出力制御することはない。

【0015】

一方、本実施形態の制御装置１００では、図４に示すように、電力変換器１０の出力する直流電圧に上限値および下限値を設けると共に、出力容量の上限値および下限値を設け、多様な系統運用に対応させる。

【0016】

以下、図５は、従来方式の制御装置３００の構成例を示すブロック図である。制御装置３００は、例えば、減算部３１０および３４０と、ドループ制御部３２０と、加算部３３０と、ＰＩ制御部３５０とを備える。

【0017】

減算部３１０は、有効電力指令値Ｐｄ＊から有効電力検出値Ｐｄを減算し、減算結果をドループ制御部３２０に出力する。有効電力指令値Ｐｄ＊は、多端子直流送電システム１の管理者によって予め設定されてもよいし、多端子直流送電システム１の上位システムから入力されてもよい。有効電力検出値Ｐｄは、直流電圧検出器２０の検出した直流電圧検出値Ｖｄと、直流電流検出器３０の検出した電流値Ｉとを乗算して導出する。ドループ制御部３２０は、減算部３１０により出力された減算結果にドループ係数を乗算して、加算部３３０に出力する。ドループ係数とは、周波数の変化量ループの制御利得のことであり、発電装置に対する慣性制御を行うために用いる係数である。加算部３３０は、ドループ制御部３２０により出力された値と直流電圧指令値Ｖｂ＊とを加算して、減算部３４０に出力する。直流電圧指令値Ｖｂ＊は、多端子直流送電システム１の管理者によって予め設定されてもよいし、多端子直流送電システム１の上位システムから入力されてもよい。減算部３４０は、加算部３３０により出力された値（以下、値Ｘと称する）から直流電圧検出器２０の検出下直流電圧検出値Ｖｄを減算して、ＰＩ制御部３５０に出力する。

【0018】

ＰＩ制御部３５０は、減算部３４０により出力された値Ｘと直流電圧検出値Ｖｄとの減算結果に、ＰＩ制御を行い、直流電圧制御指令値Ｖｄ＊＃を出力する。ＰＩ制御とは、比例（Proportional）項と積分（Integral）項とを含む演算に基づくフィードバック制御である。制御装置３００は、直流電圧制御指令値Ｖｄ＊＃に基づいて、電力変換器１０の出力する直流電圧を制御する。

【0019】

図６は、第１の実施形態に係る制御装置１００の構成例を示すブロック図である。図６の制御装置１００は、減算部１１０および１４０と、ドループ制御部１２０と、加算部１３０と、ＰＩ制御部１５０と、制限部１６０と、上限値導出部１７０および下限値導出部１８０とを備える。これらの構成要素のうち一部または全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。なお、図６に示す構成のうち、減算部１１０および１４０と、ドループ制御部１２０と、加算部１３０と、ＰＩ制御部１５０と、制限部１６０とを含む構成は「制御部」の一例である。また、上限値導出部１７０および下限値導出部１８０は「導出部」の一例である。

【0020】

減算部１１０は減算部３１０と、減算部１４０は減算部３４０と、ドループ制御部１２０はドループ制御部３２０と、加算部１３０は加算部３３０と、ＰＩ制御部１５０はＰＩ制御部３５０と、それぞれ同様の機能を有する。従って、これらについての説明は省略する。

【0021】

制限部１６０は、加算部１３０により出力された値Ｘを、上限値導出部１７０により出力される出力上限値Ｖｍａｘ、および下限値導出部１８０により出力される出力下限値Ｖｍｉｎで制限して出力する。具体的には、制限部１６０は、加算部１３０により出力された値Ｘが出力上限値Ｖｍａｘを上回る場合、出力上限値Ｖｍａｘ以下且つ出力下限値Ｖｍｉｎ以上の値を減算部１４０に出力し、加算部１３０により出力された値Ｘが出力下限値Ｖｍｉｎ未満である場合、出力上限値Ｖｍａｘ以下且つ出力下限値Ｖｍｉｎ以上の値を減算部１４０に出力し、加算部１３０により出力された値Ｘが出力上限値Ｘｍａｘ以下、且つ出力下限値Ｖｍｉｎ以上である場合、値Ｘをそのまま減算部１４０に出力する。

【0022】

以下、上限値導出部１７０による出力上限値Ｖｍａｘの導出方法について説明する。上限値導出部１７０は、例えば、減算部１７１と、演算部１７２と、積分部１７３と、加算部１７４と、制限部１７５とを備える。

【0023】

減算部１７１は、有効電力検出値Ｐｄから有効電力上限値Ｐｍａｘを減算し、減算結果を演算部１７２および積分部１７３に出力する。有効電力上限値Ｐｍａｘは、多端子直流送電システム１の管理者によって予め設定されてもよいし、多端子直流送電システム１の上位システムから入力されてもよい。演算部１７２は、減算部１７１により出力された減算結果に任意の換算処理を行い、加算部１７４に出力する。積分部１７３は、減算部１７１により出力された減算結果を所定の期間について積分し、加算部１７４に出力する。加算部１７４は、演算部１７２により出力された値と積分部１７３により出力された値とを加算し、加算した値を制限部１７５に出力する。以下、加算部１７４により出力された値を値Ｙと称する。

【0024】

制限部１７５は、加算部１７４により出力された値Ｙを最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘおよび最小上限値Ｖｂ＊ｍｉｎで制限して出力する。具体的には、制限部１７５は、加算部１７４により出力された値Ｙが最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘを上回る場合、最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘ以下且つ最小上限値Ｖｂ＊ｍｉｎの値を制限部１６０に出力し、加算部１７４により出力された値Ｙが最小上限値Ｖｂ＊ｍｉｎ未満である場合、最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘ以下且つ最小上限値Ｖｂ＊ｍｉｎの値を制限部１６０に出力し、加算部１７４により出力された値Ｙが最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘ以下、且つ最小上限値Ｖｂ＊ｍｉｎ以上である場合、値Ｘをそのまま制限部１６０に出力する。

【0025】

以下、下限値導出部１８０による出力下限値Ｖｍｉｎの導出方法について説明する。下限値導出部１８０は、例えば、減算部１８１と、演算部１８２と、積分部１８３と、加算部１８４と、制限部１８５とを備える。

【0026】

減算部１８１は、有効電力検出値Ｐｄから有効電力下限値Ｐｍｉｎを減算し、減算結果を演算部１８２および積分部１８３に出力する。有効電力下限値Ｐｍｉｎは、多端子直流送電システム１の管理者によって予め設定されてもよいし、多端子直流送電システム１の上位システムから入力されてもよい。演算部１８２は、減算部１８１により出力された減算結果に任意の換算処理を行い、加算部１８４に出力する。積分部１８３は、減算部１８１により出力された減算結果を所定の期間について積分し、加算部１７４に出力する。加算部１８４は、演算部１８２により出力された値と積分部１８３により出力された値とを加算し、加算した値を制限部１８５に出力する。以下、加算部１８４により出力された値をＺと称する。

【0027】

制限部１８５は、加算部１８４により出力された値Ｚを最大下限値Ｖｃ＊ｍａｘおよび最小下限値Ｖｃ＊ｍｉｎで制限して出力する。具体的には、制限部１８５は、加算部１８４により出力された値Ｚが最大下限値Ｖｃ＊ｍａｘを上回る場合、最大下限値Ｖｃ＊ｍａｘ以下且つ最小下限値Ｖｃ＊ｍｉｎの値を制限部１６０に出力し、加算部１８４により出力された値Ｚが最小下限値Ｖｃ＊ｍｉｎ未満である場合、最大下限値Ｖｃ＊ｍａｘ以下且つ最小下限値Ｖｃ＊ｍｉｎの値を制限部１６０に出力し、加算部１８４により出力された値Ｚが最大下限値Ｖｃ＊ｍａｘ以下、且つ最小下限値Ｖｃ＊ｍｉｎ以上である場合、値Ｘをそのまま制限部１６０に出力する。なお、最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘと最大下限値Ｖｃ＊ｍａｘとは同一の値であってもよいし、別の値であってもよい。同様に、最小上限値Ｖｂ＊ｍｉｎと最小下限値Ｖｃ＊ｍｉｎとは同一の値であってもよいし、別の値であってもよい。このように上限値Ｖｍａｘと下限値Ｖｍｉｎが設定されると、制限部１６０は、前述したように加算部１３０により出力された値Ｘを、上限値導出部１７０により出力される出力上限値Ｖｍａｘ、および下限値導出部１８０により出力される出力下限値Ｖｍｉｎで制限して減算部１４０に出力する。ＰＩ制御部１５０は、減算部１４０の出力する値に基づいてＰＩ制御を行うためのＶＤ＊＃を１０に出力する。

【0028】

電力変換器１０は、制御装置１００により出力された直流電圧制御指令値Ｖｄ＊＃に基づいて、直流母線５０に出力する電圧値を制御する。

【0029】

図７は、第１の実施形態の制御装置１００による制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0030】

まず、制御装置１００は、有効電力検出値Ｐｄを検出する（ステップＳ１００）。次に、減算部１１０、ドループ制御部１２０および加算部１３０は所定の演算によって出力値Ｘを導出する（ステップＳ１０２）。また、上限値導出部１７０は、有効電力検出値Ｐｄおよび有効電力上限値Ｐｍａｘに基づいて、出力上限値Ｖｍａｘを導出する（ステップＳ１０４）。また、下限値導出部１８０は、有効電力検出値Ｐｄおよび有効電力下限値Ｐｍｉｎに基づいて、出力下限値Ｖｍｉｎを導出する（ステップＳ１０６）。

【0031】

ステップＳ１０２、Ｓ１０４およびＳ１０６の処理の後、制限部１６０は、値Ｘが出力上限値Ｖｍａｘを上回るか否かを判定する（ステップＳ１０８）。値Ｘが出力上限値Ｖｍａｘを上回る場合、制限部１６０は、値Ｘを出力上限値Ｖｍａｘ以下の値に設定し、減算部１４０に出力する（ステップＳ１１０）。値Ｘが出力上限値Ｖｍａｘを上回らない場合、制限部１６０は、値Ｘが出力下限値Ｖｍｉｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。値Ｘが出力下限値Ｖｍｉｎ未満である場合、制限部１６０は、値Ｘを出力下限値Ｖｍｉｎ以上の値に設定し、減算部１４０に出力する（ステップＳ１１４）。値Ｘが出力下限値Ｖｍｉｎ未満でない場合、ステップＳ１１６の処理に進む。

【0032】

減算部１４０およびＰＩ制御部１５０は値Ｘに基づいて所定の演算を行い、直流電圧制御指令値Ｖｄ＊＃を、電力変換器１０に出力する（ステップＳ１１６）。以上、本フローチャートの処理を終了する。

【0033】

図８は、上限値導出部１７０による出力上限値Ｖｍａｘ導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。図８のフローチャートは、図７のフローチャートのステップＳ１０４に該当する処理の詳細を説明する図である。

【0034】

まず、減算部１７１は、有効電力検出値Ｐｄから有効電力上限値Ｐｍａｘを減算し、減算結果を演算部１７２および積分部１７３に出力する（ステップＳ２００）。次に、演算部１７２は、減算部１７１により出力された減算結果に任意の換算処理を行い、加算部１７４に出力する（ステップＳ２０２）。また、積分部１７３は、減算部１７１により出力された減算結果を所定の期間について積分し、加算部１７４に出力する（ステップＳ２０４）。

【0035】

ステップＳ２０２およびＳ２０４の処理の後、加算部１７４は、演算部１７２により出力された値と積分部１７３により出力された値とを加算することで導出した値Ｙを、制限部１７５に出力する（ステップＳ２０６）。次に、制限部１７５は、加算部１７４により出力された値Ｙが最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘを上回るか否かを判定する（ステップＳ２０８）。加算部１７４により出力された値Ｙが最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘを上回る場合、出力上限値Ｖｍａｘを最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘ以下、且つ、最小上限値Ｖｂ＊ｍｉｎ以上の値に設定する（ステップＳ２１０）。加算部１７４により出力された値Ｙが最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘを上回らない場合、加算部１７４により出力された値Ｙが最大下限値Ｖｂ＊ｍｉｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１２）。加算部１７４により出力された値Ｙが最大下限値Ｖｂ＊ｍｉｎ未満である場合、出力上限値Ｖｍａｘを最大下限値Ｖｂ＊ｍｉｎ以上、且つ、最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘ以下の値に設定する（ステップＳ２１４）。加算部１７４により出力された値Ｙが最大下限値Ｖｂ＊ｍｉｎ未満でない場合、制限部１７５は後述するステップＳ２１６で出力上限値Ｖｍａｘとして値Ｙを出力する。

【0036】

制限部１７５は、ステップＳ２１２またはステップＳ２１４により導出された出力上限値Ｖｍａｘまたは、値Ｙを出力する。（ステップＳ２１６）。以上、本フローチャートの処理を終了する。

【0037】

図９は、下限値導出部１８０による出力下限値Ｖｍｉｎ導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。図９のフローチャートは、図７のフローチャートのステップＳ１０６に該当する処理の詳細を説明する図である。図９のフローチャートは、図８のフローチャートの上限値導出部１７０の構成を下限値導出部１８０の構成と読み替え、さらに図８の有効電力上限値Ｐｍａｘ、出力上限値Ｖｍａｘ、最大上限値Ｖｂ＊ｍａｘおよび最小上限値Ｖｂ＊ｍｉｎを、有効電力下限値Ｐｍｉｎ、出力下限値Ｖｍｉｎ、最大下限値Ｖｃ＊ｍａｘおよび最小下限値Ｖｃ＊ｍｉｎに読み替えたフローチャートであるため、処理の流れの詳細な説明は割愛する。

【0038】

上述したように第１の実施形態の制御装置１００によれば、有効電力検出値Ｐｄおよび有効電力上限値Ｐｍａｘに基づいて出力上限値Ｖｍａｘを導出する上限値導出部１７０と、有効電力検出値Ｐｄおよび有効電力下限値Ｐｍｉｎに基づいて出力下限値Ｖｍｉｎを導出する下限値導出部１８０と、有効電力指令値Ｐｄ＊および有効電力検出値Ｐｄとに基づいて電圧制御指令値Ｖ＊を導出し、上限値導出部１７０の導出した出力上限値Ｖｍａｘ以下であって、かつ下限値導出部１８０の出力下限値Ｖｍｉｎ以上となるように電圧制御指令値Ｖ＊を補正する制限部１６０により、電力変換器１０の直流電圧出力を制御することができ、変電ユニットＴＵの安定な運転および電力変換器の保護を実現することができる。

【0039】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る制御装置１００Ａについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。

【0040】

図１０は、第２の実施形態に係る制御装置１００Ａの構成例を示すブロック図である。図１０の制御装置１００Ａは、図６の制御装置１００と比較して、レートリミッタ１７６および１８６を備える点が異なる。したがって、以下ではレートリミッタ１７６および１８６を中心に説明する。

【0041】

レートリミッタ１７６は、有効電力検出値Ｐｄの入力（例えば、直流電圧検出器２０により検出された直流電圧検出値Ｖｄと直流電流検出器３０により検出された電流検出値Ｉとを受信する受信部）と、減算部１７１の間に接続される。レートリミッタ１７６は、有効電力検出値Ｐｄをそのまま減算部１７１に出力するのではなく、出力値を徐々に有効電力検出値Ｐｄに近づける処理を行い、減算部１７１に出力する。レートリミッタ１７６は、例えば、有効電力検出値Ｐｄが急増した場合には、急変した値をそのまま出力するのではなく、所定の時間あたりの平均値を出力する等の処理を行うことで、時間をかけて出力値を徐々に大きくする処理を行う。同様に、レートリミッタ１８６は、出力値を徐々に有効電力検出値Ｐｄに近づける処理を行ってから、減算部１８１に出力する。

【0042】

図１０に示す構成によって、上限値導出部１７０のレートリミッタ１７６によって出力上限値Ｖｍａｘの値が急変した場合であっても、減算部１７１に出力される有効電力検出値Ｐｄの急変を防ぐことができる。同様に、下限値導出部１８０のレートリミッタ１７６によって出力下限値Ｖｍｉｎの値が急変した場合であっても、減算部１８１に出力される有効電力検出値Ｐｄの急変を防ぐことができる。

【0043】

上述したように第２の実施形態の制御装置１００Ａによれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する他、有効電力検出値Ｐｄが急変した場合にも、安定的な出力となるよう出力電圧を制御することができる。

【0044】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、有効電力検出値Ｐｄおよび有効電力上限値Ｐｍａｘに基づいて出力上限値Ｖｍａｘを導出する上限値導出部１７０と、有効電力検出値Ｐｄおよび有効電力下限値Ｐｍｉｎに基づいて出力下限値Ｖｍｉｎを導出する下限値導出部１８０と、有効電力指令値Ｐｄ＊および有効電力検出値Ｐｄとに基づいて電圧制御指令値Ｖ＊を導出し、上限値導出部１７０の導出した出力上限値Ｖｍａｘ以下であって、かつ下限値導出部１８０の出力下限値Ｖｍｉｎ以上となるように電圧制御指令値Ｖ＊を補正する制限部１６０を持つことにより、多端子直流送電システム１を構成する複数の電力変換器１０のうち制御対象の電力変換器１０の安定的な運転および保護を実現することができる。

【0045】

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。

【符号の説明】

【0046】

１０、１０－１、１０－２、１０－３…電力変換器、２０、２０－１、２０－２、２０－３…直流電圧検出器、３０、３０－１、３０－２、３０－３…直流電流検出器、４０、４０、４２…直流送電線、５０、５０－１、５０－２、５０－３…直流母線、１００、１００Ａ…制御装置、１７０…上限値導出部、１８０…下限値導出部、１７６、１８６…レートリミッタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】