特許 7214598 制御装置、制御システム、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】2023-01-20

(45)【発行日】2023-01-30

(54)【発明の名称】制御装置、制御システム、制御方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20230123BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20230123BHJP

   H02J 3/36 20060101ALI20230123BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 R

H02M7/48 M

H02J3/38 180

H02J3/36

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019163090

(22)【出願日】2019-09-06

(65)【公開番号】P2021044867

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(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】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】秋山 雪菜

(72)【発明者】

【氏名】直井 伸也

(72)【発明者】

【氏名】飯尾 尚隆

(72)【発明者】

【氏名】石黒 崇裕

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－０２７７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１９６２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０２０８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－００９３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０９４６８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器と、前記二以上の電力変換器をそれぞれ制御する二以上の制御装置とを有するシステムに含まれる制御装置であって、
単独運転時に、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成して出力する指令値生成部を備え、
前記指令値生成部は、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定可能である、
制御装置。

【請求項2】

前記指令値生成部は、
前記指令値を生成するための制御要素であって、繰り返しの中で前回の処理結果を反映させて処理を行う制御要素を含み、
前記単独運転時とは異なる平常運転時において、前記制御要素の出力値を所定値に置換して次回の処理に反映させる、
請求項１記載の制御装置。

【請求項3】

前記所定値を設定する設定部を更に備える、
請求項１または２記載の制御装置。

【請求項4】

平常運転時から前記単独運転時に切り替わる際に、外部から入力された指令値を交流電流制御部に出力する状態から、前記指令値生成部の出力を前記交流電流制御部に出力する状態に切り替わるスイッチを更に備え、
前記スイッチと前記交流電流制御部との間に設けられ、前記指令値の変化率を制限する制限部を更に備える、
請求項１から３のうちいずれか１項記載の制御装置。

【請求項5】

交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器と、前記二以上の電力変換器をそれぞれ制御する二以上の制御装置とを有するシステムに含まれる制御装置であって、
単独運転時に、ＣＶ制御を行う第１モードと、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成する第２モードとのいずれかを選択するモード選択部を備え、
前記第２モードにおいて前記指令値を生成する指令値生成部は、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定可能である、
制御装置。

【請求項6】

交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器ををそれぞれ制御する二以上の制御装置を備える制御システムであって、
単独運転時にＣＶＣＦ制御を行う第１制御装置と、
前記単独運転時に、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成して出力する指令値生成部を備え、前記指令値生成部は、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定可能である第２制御装置と、
を備える制御システム。

【請求項7】

交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器と、前記二以上の電力変換器をそれぞれ制御する二以上の制御装置とを有し、前記二以上の制御装置のうち一つの第１制御装置が単独運転時にＣＶＣＦ制御を行うものであるシステムに含まれる制御装置のうち、前記第１制御装置とは異なる制御装置が、
単独運転時に、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成して出力し、
前記指令値を生成して出力する際に、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定する、
制御方法。

【請求項8】

交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器と、前記二以上の電力変換器をそれぞれ制御する二以上の制御装置とを有し、前記二以上の制御装置のうち一つの第１制御装置が単独運転時にＣＶＣＦ制御を行うものであるシステムに含まれる制御装置のうち、前記第１制御装置とは異なる制御装置に、
単独運転時に、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成して出力させ、
前記指令値を生成して出力させる際に、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定させる、
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、制御システム、制御方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、連系強化や再生可能エネルギー導入促進などを目的として、直流送電システムや周波数変換システムの技術開発が行われている。これらのシステムにおいて使用される、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の自己消弧型の半導体素子を利用した自励式電力変換器は、自励式電力変換器自身が交流電圧源となって電気機器へ電力を供給することができる。この特徴を生かし、自励式電力変換器は、平常時には指定した有効電力や無効電力を出力させるが、系統事故により交流電源が喪失した場合には、交流電力供給源となり、交流電圧の振幅や位相を維持し、電気機器が必要とする必要な有効電力、無効電力を供給する、という用い方が可能である。以降、系統事故により交流電源が喪失した系統を単独系統と呼ぶ。

【0003】

自励式電力変換器が、平常時の電力系統に対して指定された有効電力と無効電力を出力する場合（以下、平常運転と呼ぶ）と、単独で交流電力供給源として運転する場合（以下、単独運転とよぶ）とでは運転モードが異なる。一つの直流送電システムによって単独で給電する場合には、自励式交直変換器が交流系統母線電圧を一定に維持する制御をすることで、単独系統内の負荷が必要とする必要な有効電力、無効電力を供給するモード（以降ＣＶＣＦ制御モード）によって、単独系統への給電を実現できる。

【0004】

一方、複数の直流送電システムが並列に設けられる構成の場合には、交直変換器および交直変換器の出力電力分担を維持しつつ、単独系統の電圧・周波数を確立する必要がある。例えば、複数のインバータ装置により単独系統に給電するものとして、１台のインバータ装置を電圧制御型とし、これに複数台の電流制御型インバータを従属させる主従制御方式が知られている。以下、前者をマスターモード運転、後者をスレーブモード運転と呼ぶ。この方式では、有効電力と周波数のドループ特性と、無効電力と系統電圧のドループ特性によって、複数のインバータ装置の出力を分担しつつ、系統の電圧・周波数を維持する。この技術を直流送電システムに適用すると、並列に設けられた複数の直流送電システムによる単独系統への電力供給が可能となる。

【0005】

ところが、直流送電システムは電力系統と電力系統を連系するためのシステムであるから、平常時の運転における直流送電潮流は双方向であり得る。更に、単独系統は通常の電力系統の一部の範囲が系統事故によって分離されることで発生するため、直流送電システムで給電すべき単独系統の範囲と負荷容量は系統事故の発生位置によって様々であり得る。直流送電システムの場合には、そのような状況下でも、平常運転から単独運転に移行できる必要がある。従って、前述した技術を直流送電システムにそのまま適用すると、平常運転から単独運転に移行する過程で、過渡的に電圧制御型の交直変換器に出力分担が偏り、電力供給が維持できない場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第３５４３０６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、並列に設けられた直流送電システムにおいて、単独運転に移行する際の出力電力の負担が偏らないようにすることができる制御装置、制御システム、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】

【0008】

実施形態の制御装置は、交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器と、前記二以上の電力変換器をそれぞれ制御する二以上の制御装置とを有するシステムに含まれる。制御装置は、指令値生成部を持つ。指令値生成部は、単独運転時に、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成して出力する。指令値生成部は、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態の制御装置を利用した直流送電システムの構成図。

【図2】制御装置１００の構成図。

【図3】単独運転のうちマスターモード運転が行われる際の各スイッチの状態を示す図。

【図4】Ｐ－ｆ特性とＱ－Ｖ特性を示す図。

【図5】ＣＶＣＦ制御指令値生成部１６０の構成図。

【図6】単独運転のうちスレーブモード運転が行われる際の各スイッチの状態を示す図。

【図7】ＰＱ制御指令値生成部１７０が有効電力指令値Ｐｒｅｆ２と無効電力指令値Ｑｒｅｆ２を出力するための特性を示す図。

【図8】ＰＱ制御指令値生成部１７０の構成図。

【図9】ＡＰＲ１７６とＡＱＲ１７７のそれぞれにより実行される処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図10】第１実施形態における制御器の出力等の変化の一例を示す図。

【図11】第２実施形態に係るＰＱ制御指令値生成部１７０Ａの構成図。

【図12】第２実施形態のＡＰＲ１７６とＡＱＲ１７７のそれぞれにより実行される処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図13】第２実施形態のＡＰＲ１７６とＡＱＲ１７７のそれぞれにより実行される処理の流れの他の一例を示すフローチャート。

【図14】第２実施形態における制御器の出力等の変化の一例を示す図。

【図15】第２実施形態における制御器の出力等の変化の他の一例を示す図である。

【図16】第１実施形態の制御装置１００を用いた場合と、第２実施形態の制御装置１００を用いた場合とで、マスターモード運転が行われる電力変換器とスレーブモード運転が行われる電力変換器のそれぞれの出力の推移を比較した図。

【図17】第３実施形態に係る制御装置１００Ｂの構成図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態の制御装置、制御システム、制御方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。

【0011】

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の制御装置を利用した直流送電システムの構成図である。この構成において、二つの直流送電システム２０－１、２０－２が、電力系統１と電力系統２の間に並列に設置されている。電力系統１と電力系統２のそれぞれは、交流系統である。直流送電システム２０－１では、交直変換器である電力変換器３０－１および６０－１の直流側が、直流母線（直流系統）５０－１によって接続されている。電力変換器３０－１は、制御装置１００－１によって制御される。直流送電システム２０－２では、交直変換器である電力変換器３０－２および６０－２の直流側が、直流母線（直流系統）５０－２によって接続されている。電力変換器３０－２は、制御装置１００－２によって制御される。制御装置１００－１と制御装置１００－２を合わせたものが、「制御システム」の一例である。直流母線５０－１、５０－２は、電力変換器同士を近距離で接続する構成であってもよいし、直流リアクトルや架空送電線や送電ケーブルを介して接続する構成であってもよい。電力変換器３０－１、３０－２、６０－１、６０－２のそれぞれは、自励式の電力変換器である。

【0012】

電力変換器３０－１、３０－２の交流側は、交流母線５に接続されている。交流母線５は、送電線３を介して電力系統１と接続されている。交流母線５と送電線３は遮断器４を介して接続され、遮断器４が開放されると、電力系統１と、交流母線５より電力系統２側のシステムとに分離される。同様に、電力変換器６０－１、６０－２の交流側は、交流母線６に接続されている。交流母線５は、電力系統２と接続されている。電力系統２の側にも送電線や遮断器が設けられてよいが、図示を省略している。

【0013】

係る構成によって、電力系統１と電力系統２は、並列に設けられた直流送電システム２０－１と直流送電システム２０－２によって連系される。各直流送電システムを介して電力系統１から電力系統２へ、または電力系統２から電力系統１へ電力が供給される。

【0014】

本実施形態の説明において、ハイフン以下の符号は、いずれの直流送電システムに付随する構成であるかを示すものである。以下の説明において、いずれの直流送電システムに付随するか区別しない場合、ハイフン以下の符号を省略する場合がある。また、図１では、二つの直流送電システム２０が電力系統間に設置されるものとしたが、三つ以上の直流送電システム２０が電力系統間に設置されてもよい。その場合、後述する単独運転時には、三つ以上の直流送電システム２０のうち一つの直流送電システム２０の制御装置１００がマスターモード運転を行い、他の二つ以上の直流送電システム２０の制御装置１００がスレーブモード運転を行う。図中の符号１０は、単独運転時における単独系統を示している。

【0015】

直流送電システム２０は、電力変換器３０と、直流母線５０と、電力変換器６０と、制御装置１００とを含む。電力変換器３０と電力変換器６０は、交流母線５や交流母線６の交流電力を直流電力に変換し、直流母線５０を介して双方向に電力送電が可能である。

【0016】

電力変換器３０－１では、交流母線５との連系点の電圧を検出する電圧検出器４２－１と、電力変換器３０－１の出力する電流を検出する電流検出器４０－１の出力する情報に基づいて、所望の有効電力・無効電力を出力するように運転が行われる。電力変換器３０－１の運転は、制御装置１００－１が生成するゲート信号に基づいて行われる。電力変換器３０－１の出力する電流は、電力変換器３０－１を構成するアームに設けられた電流検出器の出力に基づいて、電力変換器３０－１の出力電流に相当する電流量を演算することで取得されてもよい。

【0017】

電力変換器３０－２では、交流母線５との連系点の電圧を検出する電圧検出器４２－２と、電力変換器３０－２の出力する電流を検出する電流検出器４０－２の出力する情報に基づいて、所望の有効電力・無効電力を出力するように運転が行われる。電力変換器３０－２の運転は、制御装置１００－２が生成するゲート信号に基づいて行われる。電力変換器３０－２の出力する電流は、電力変換器３０－２を構成するアームに設けられた電流検出器の出力に基づいて、電力変換器３０－２の出力電流に相当する電流量を演算することで取得されてもよい。

【0018】

電力変換器３０は、例えば、Ｕ、Ｖ、Ｗの三相ごとの正側アームと負側アームを備える。正側アームと負側アームのそれぞれは、複数の変換器が直列に接続されたものである。
変換器は、例えば、チョッパ単位変換器である。変換器は、例えば、自己消弧能力を持つ２つのスイッチング素子が直列に接続されたレグとコンデンサとを並列に接続したものである。スイッチング素子には、逆並列にダイオードが接続されている。なお、係る構成はあくまで一例であり、任意に変更されてよい。

【0019】

交流母線５には、直流送電システムの他に負荷８が接続されている。負荷８は必ずしも交流母線５に直接接続されている必要はなく、遮断器４から電力変換器３０までの間に接続されていればよい。

【0020】

遮断器４が開放状態になると、電力系統１から負荷８への電力供給が停止する。この場合、専ら電力変換器３０－１および３０－２から負荷８に電力供給が行われる。この状態が単独運転である。

【0021】

図２は、制御装置１００の構成図である。制御装置１００は、例えば、交流電流制御部１３１と、ｄｑ変換部１３３および１３４と、位相検出部１３５と、位相算出部１３６と、スイッチ１３７、１３８、１３９、１５１、１５２と、ｄｑ逆変換部１４０と、パルス生成部１４１と、モード選択部１５０と、ＣＶＣＦ制御指令値生成部１６０と、ＰＱ制御指令値生成部１７０とを備える。これらの構成要素は、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。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。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。

【0022】

図２に示すスイッチ１３７、１３８、１３９、１５１、１５２は全て、単独運転ではない平常運転の状態を示している。

【0023】

（平常運転）
平常運転時において、交流電流制御部１３１には、電流検出器４０により検出された電流検出値がｄｑ変換部１３３により変換された結果である有効分電流Ｉｄおよび無効分電流Ｉｑと、電圧検出器４２により検出された電圧検出値がｄｑ変換部１３４により変換された結果である有効分電圧Ｖｓｄおよび無効分電圧Ｖｓｑとが入力される。交流電流制御部１３１は、有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆに相当する電力を電力変換器３０が出力するための有効電圧指令値Ｖｃｄ１および無効電圧指令値Ｖｃｑ１を生成する。平常時には、スイッチ１５１および１５２は図２に示す状態になっているため、有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆは、平常運転時運転指令として、外部から入力され或いは記憶装置から読み出された値である。

【0024】

平常時には、スイッチ１３７および１３８は図２に示す状態になっているため、交流電流制御部１３１の出力がｄｑ逆変換部１４０に入力される。また、スイッチ１３９は図２に示す状態になっているため、ｄｑ逆変換部１４０には、更に、位相検出部１３５により検出された電力系統１の電圧位相θ１が、位相θとして入力される。ｄｑ逆変換部１４０は、位相θと、有効電圧指令値Ｖｃｄ１および無効電圧指令値Ｖｃｑ１とに基づいて、二相の電圧指令値を三相の電圧指令値に変換し、変換した三相の電圧指令値をパルス生成部１４１に出力する。

【0025】

パルス生成部１４１は、ｄｑ逆変換部１４０により出力された電圧指令値に基づいて、電力変換器３０のスイッチング素子に与えるゲート信号を生成し、生成したゲート信号を電力変換器３０に出力する。

【0026】

（単独運転（マスターモード運転））
図３は、単独運転のうちマスターモード運転が行われる際の各スイッチの状態を示す図である。モード選択部１５０は、例えば、単独運転を指示する単独運転指令を受信した場合、自身（制御装置３０）がマスターモード運転をする設定になっているのか、スレーブモード運転をする設定になっているのかに基づいて、マスターモード指令またはスレーブモード指令を出力する。ここでは、マスターモード運転をする設定になっているものとする。マスターモード指令は、交流電圧制御部１３２、スイッチ１３７、１３８、１３９、およびＣＶＣＦ制御指令値生成部１６０に対して出力される。スイッチ１３７、１３８、１３９は、マスターモード指令に応じて図３に示す状態となる。

【0027】

マスターモード運転時には、交流電圧制御部１３２とＣＶＣＦ制御指令値生成部１６０の出力に基づいて制御装置１００の出力が決定される。交流電圧制御部１３２には、有効分電流Ｉｄ、無効分電流Ｉｑ、有効分電圧Ｖｓｄ、無効分電圧Ｖｓｑに加えて、上限電流Ｉｌｉｍ、ＣＶＣＦ制御指令値生成部１６０からの有効分の交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆ、および無効分の交流電圧指令値Ｖｓｑｒｅｆが入力される。交流電圧制御部１３２は、これらの情報に基づいて、有効電圧指令値Ｖｃｄ２および無効電圧指令値Ｖｃｑ２を生成する。

【0028】

交流電圧制御部１３２は、例えば、有効分電流Ｉｄと無効分電流Ｉｑとに基づいて電流Ｉを計算し、電流Ｉが上限電流Ｉｌｉｍ以上である場合に過電流であると判定する。交流電圧制御部１３２は、過電流であると判定した場合、交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆと有効分電圧Ｖｓｄとの差分を算出し、差分の積分値を求める。交流電圧制御部１３２は、差分の積分値に代えて、差分の比例積分値や、差分を一次遅れ器に入力した処理結果を求めてもよいし、同様の傾向が得られるのであれば任意の手法で演算等を行ってもよい。そして、交流電圧制御部１３２は、積分値に基づいて、電力系統１の電圧が交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆに合致するように計算した有効電圧指令値Ｖｃｄ２を出力する。なお、交流電圧制御部１３２は、入力された無効分の交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆを、無効電圧指令値Ｖｃｑ２として出力する。

【0029】

ＣＶＣＦ制御指令値生成部１６０は、図４に示すような有効電力―周波数の特性（以降、Ｐ－ｆ特性）と無効電力－交流系統電圧の特性（以降、Ｑ－Ｖ特性）に基づいて、電力変換器３０が出力している有効電力Ｐと無効電力Ｑから、周波数指令値ｆｓｒｅｆと交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆを生成する。図４は、Ｐ－ｆ特性とＱ－Ｖ特性を示す図である。

【0030】

図５は、ＣＶＣＦ制御指令値生成部１６０の構成図である。ＣＶＣＦ制御指令値生成部１６０は、例えば、ＰＱ算出部１６１と、Ｐ－ｆ特性反映部１６２と、Ｑ－Ｖ特性反映部１６３と、演算器１６６、１６７とを備える。

【0031】

ＰＱ算出部１６１は、有効分電流Ｉｄ、無効分電流Ｉｑ、有効分電圧Ｖｓｄ、および無効分電圧Ｖｓｑに基づいて、電力変換器３０が出力している有効電力Ｐｃｏｎｖと無効電力Ｑｃｏｎｖを算出する。

【0032】

Ｐ－ｆ特性反映部１６２は、図４の左図に示す特性に基づいて周波数指令値を増減させる。Ｐ－ｆ特性反映部１６２は、電力変換器３０が出力している有効電力Ｐｃｏｎｖからバイアス値Ｐｂを差し引いた値が逆変換方向に増加した場合に、周波数指令値ｆｓｒｅｆを低減させる。Ｐ－ｆ特性反映部１６２の出力には基準周波数ｆ０（例えば商用周波数である６０［Ｈｚ］）が加算され、演算器１６６に出力される。演算器１６６は、例えば、リセット機能付きの一次遅れ演算器である。演算器１６６は、マスターモード指令が入力されていなければゼロを、入力されていれば、Ｐ－ｆ特性反映部１６２の出力に基準周波数ｆ０を加算した値に一次遅れ演算を行った結果を出力する。

【0033】

Ｑ－Ｖ特性反映部１６３は、図４の右図に示す特性に基づいて交流電圧指令値を増減させる。Ｑ－Ｖ特性反映部１６３は、電力変換器３０が出力している無効電力Ｑｃｏｎｖからバイアス値Ｑｂを差し引いた値が容量性出力側に増加した場合に、交流電圧指令値Ｖｆｄｒｅｆを低減させる。Ｑ－Ｖ特性反映部１６３の出力には基準電圧Ｖｓ０（例えば交流母線５の定格電圧値）が加算され、演算器１６７に出力される。演算器１６７は、例えば、リセット機能付きの一次遅れ演算器である。演算器１６７は、マスターモード指令が入力されていなければゼロを、入力されていれば、Ｑ－Ｖ特性反映部１６３の出力に基準電圧Ｖｓ０を加算した値に一次遅れ演算を行った結果を出力する。

【0034】

単独運転開始時には、系統事故の影響を受けて電力変換器３０の出力電力が大きく変動している場合があり、単独運転中に系統擾乱により電力変換器３０の出力電力が急変する場合があるが、演算器１６６および１６７が上記のように演算を行うことで、周波数指令値や交流電圧指令値が大きく変動して電力変換器３０の運転や単独系統の電圧および周波数が不安定となるのを防止することができる。

【0035】

このようにして、マスターモード運転時には、単独系統の電圧および周波数を所望の特性に維持する制御で運転し、ＣＶＣＦ制御指令値生成部１６０の特性によって、スレーブモード運転をしている電力変換器３０と出力を分担しながら単独系統への給電を維持することができる。

【0036】

（単独運転（スレーブモード運転））
図６は、単独運転のうちスレーブモード運転が行われる際の各スイッチの状態を示す図である。ここでは、制御装置１００がスレーブモード運転をする設定になっており、モード選択部１５０が、単独運転指令に応じてスレーブモード指令を出力するものとする。スレーブモード指令は、スイッチ１５１、１５２、およびＰＱ制御指令値生成部１７０に対して出力される。スイッチ１５１、１５２は、スレーブモード指令に応じて図６に示す状態となる。

【0037】

スレーブモード運転において、制御装置１００は、指定された有効電力や無効電力を出力するように電力変換器３０を制御する（ＰＱ制御）。スレーブモード運転では、平常時と同様に、交流電流制御部１３１の出力に基づいて電力変換器３０が制御される。スレーブモード運転では、ＰＱ制御指令値生成部１７０は、図７に示す特性に基づいて有効電力指令値Ｐｒｅｆ２と無効電力指令値Ｑｒｅｆ２を出力する。

【0038】

図８は、ＰＱ制御指令値生成部１７０の構成図である。ＰＱ制御指令値生成部１７０は、例えば、ＰＱ算出部１７１と、ｆ－Ｐ特性反映部１７２と、Ｖ－Ｑ特性反映部１７３と、リミッタ１７４、１７５と、ＡＰＲ（有効電力制御器）１７６と、ＡＱＲ（無効電力制御器）１７７とを備える。

【0039】

ＰＱ算出部１７１は、ＰＱ算出部１６１と同様、有効分電流Ｉｄ、無効分電流Ｉｑ、有効分電圧Ｖｓｄ、および無効分電圧Ｖｓｑに基づいて、電力変換器３０が出力している有効電力Ｐｃｏｎｖと無効電力Ｑｃｏｎｖを算出する。

【0040】

ｆ－Ｐ特性反映部１７２には、交流母線５の電圧の周波数ｆｓから基準周波数ｆ０（例えば商用周波数である６０［Ｈｚ］）を差し引いた値が入力される。ｆ－Ｐ特性反映部１７２は、図７の左図に示す特性に基づいて、交流母線５の電圧の周波数ｆｓが基準周波数ｆ０より大きくなると順変換方向の電力値を出力し、逆にｆｓがｆ０より小さくなると、逆変換方向の電力値を出力する。電力変換器３０の出力電力が順変換方向であるとは、図１において電力系統１から電力系統２に向けて電力が供給されていることを意味し、逆変換方向とは、電力系統２から電力系統１に向けて電力が供給されていることを意味する。

【0041】

リミッタ１７４は、ｆ－Ｐ特性反映部１７２により出力された電力値が、電力変換器３０の容量により制限される有効電力出力限界値を超過しないよう制限する。

【0042】

リミッタ１７４の出力は、バイアス値Ｐｂと加算され、更にＰＱ算出部１７１により出力された有効電力Ｐｃｏｎｖが減算されて、ＡＰＲ１７６に出力される。Ｐｂはｆ－Ｐ特性をシフトするためのバイアス値であり、通常はゼロとする。

【0043】

ＡＰＲ１７６は、ｆ－Ｐ特性反映部１７２により出力された電力値と、電力変換器３０が出力する有効電力Ｐｃｏｎｖが一致するように、有効電力指令Ｐｒｅｆ２を生成する。ＡＰＲ１７６は、リセット機能及びリミッタ機能を持ち、ＰＩ制御器や積分器などの組み合わせで構成される。ＡＰＲ１７２は、スレーブモード指令が入力されていない時はリセット状態となり、専らスレーブモード指令が入力されている間に動作する。ＡＰＲ１７６のリセット状態における出力値Ｐｒｅｆ２はゼロである。ＡＰＲ１７６のリミッタは、例えば電力変換器３０の容量で制限される有効電力出力限界値である。ＡＰＲ１７６の動作の詳細について後述する。

【0044】

Ｖ－Ｑ特性反映部１７３には、交流母線５の有効分電圧Ｖｓｄから基準電圧Ｖｓ０（例えば交流母線５の定格電圧値）を差し引いた値が入力される。Ｖ－Ｑ特性反映部１７３は、図７の右図に示す特性に基づいて、交流母線５の有効分電圧Ｖｓｄが基準電圧Ｖｓ０より大きくなると遅相方向の無効電力値を出力し、逆にＶｓｄがＶｓ０より小さくなると、進相方向の無効電力値を出力する。

【0045】

リミッタ１７５は、Ｖ－Ｑ特性反映部１７３により出力された電力値が、電力変換器３０の容量により制限される無効電力出力限界値を超過しないよう制限する。

【0046】

リミッタ１７５の出力は、バイアス値Ｑｂと加算され、更にＰＱ算出部１７１により出力された無効電力Ｑｃｏｎｖが減算されて、ＡＱＲ１７７に出力される。ＱｂはＶ－Ｑ特性をシフトするためのバイアス値であり、通常はゼロとする。

【0047】

ＡＱＲ１７７は、Ｖ－Ｑ特性反映部１７３により出力された電力値と、電力変換器３０が出力する無効電力Ｑｃｏｎｖが一致するように、無効電力指令Ｑｒｅｆ２を生成する。ＡＱＲ１７７は、リセット機能及びリミッタ機能を持ち、ＰＩ制御器や積分器などの組み合わせで構成される。ＡＱＲ１７７は、スレーブモード指令が入力されていない時はリセット状態となり、専らスレーブモード指令が入力されている間に動作する。ＡＱＲ１７７のリセット状態における出力値Ｑｒｅｆ２はゼロである。ＡＱＲ１７７のリミッタは、例えば電力変換器３０の容量で制限される無効電力出力限界値である。ＡＱＲ１７７の動作の詳細について後述する。

【0048】

図９は、ＡＰＲ１７６とＡＱＲ１７７のそれぞれにより実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの説明において「サンプリング」とは制御のためのデジタル演算の１サイクルのデータを取得し、演算を行うことである。「制御器」とは、ＡＰＲ１７６やＡＱＲ１７７を構成するＰＩ制御器や積分器である。制御器は、制御要素の一例である。フローチャートのＲＥＴＵＲＮの時点における「制御器の出力値」が、１サイクルにおけるＡＰＲ１７６またはＡＱＲ１７７の出力となる。以下では処理主体をＡＰＲ１７６として説明する。

【0049】

まず、ＡＰＲ１７６は、今回のサンプリングを行う（ステップＳ２００）。次に、ＡＰＲ１７６は、スレーブモード指令が入力されているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

【0050】

スレーブモード指令が入力されている場合、ＡＰＲ１７６は、制御器の入力値を更新し（ステップＳ２０４）、制御器の入力値と前回のサンプリングにおける制御器の出力を用いて制御器の演算を行う（ステップＳ２０６）。一方、スレーブモード指令が入力されていない場合、ＡＰＲ１７６は、制御器の出力値をゼロに更新する（リセットする、ゼロに置換する）（ステップＳ２０８）。このゼロは、「所定値」の一例である。

【0051】

次に、ＡＰＲ１７６は、制御器の出力が上限リミット値より大きいか否かを判定し（ステップＳ２１０）、制御器の出力が上限リミット値より大きい場合、制御器の出力を上限リミット値に更新する（ステップＳ２１２）。制御器の出力が上限リミットより大きくない場合、ＡＰＲ１７６は、制御器の出力が下限リミット値より小さいか否かを判定し（ステップＳ２１４）、制御器の出力が下限リミット値より小さい場合、制御器の出力を下限リミット値に更新する（ステップＳ２１６）。ＡＰＲ１７６の上限リミット値と下限リミット値は、例えば、電力変換器３０の容量で制限される有効電力出力限界値である。また、ＡＱＲ１７７の上限リミット値と下限リミット値は、例えば、進相方向と遅相方向の無効電力出力限界値である。

【0052】

上記のような処理を行う結果、ＡＰＲ１７６またはＡＱＲ１７７の制御器の出力は、図１０に示すようになる。図１０は、制御器の出力等の変化の一例を示す図である。図示するように、スレーブモード指令が入力される直前までは制御器の出力はゼロに固定されている。この結果、スレーブモード指令が入力された直後では、制御器の出力はゼロから開始して所望の方向に変化することになる。これによって、制御器の出力変化が、所望の方向とは反対側の値から開始されることが無くなり、スレーブモード運転として出力する電力の立ち上がりが遅延するのを抑制することができる。

【0053】

ところで、直流送電システムでは、平常運転時の直流送電潮流は双方向であり得る。さらに、単独系統は通常の電力系統の一部の範囲が系統事故によって分離されることで発生するため、直流送電システムで給電すべき単独系統の範囲と負荷容量は系統事故の発生位置によって様々であり得る。直流送電システムの場合には、そのような系統事故発生前後の状況によっては、平常運転から単独運転に移行する過程で、過渡的に電圧制御型の交直変換器に出力分担が偏り、電力供給が維持できない場合がある。

【0054】

例えば、単独系統の負荷８（図１参照）に対してＰｌｏａｄの電力を供給する場合を考える。図３および図４の特性により、単独運転の最終的な出力分担は、電力変換器３０－１と３０－２で同量ずつ負荷８への供給を分担し、Ｐｌｏａｄ／２となる。Ｐｌｏａｄの大きさは事故発生時の状況によって様々であるが、Ｐｌｏａｄ／２が電力変換器３０の変換器容量を超過していなければ、定常的には電力変換器３０－１と３０－２によって負荷８への電力供給を維持できると言える。

【0055】

ところが、Ｐｌｏａｄ／２が電力変換器３０の変換器容量を超過していないからと言って、平常運転から単独運転への移行が可能であるとは限らない。なぜならば、マスターモード運転を行う電力変換器３０がＣＶＣＦ制御で運転されるのに対し、スレーブモード運転を行う電力変換器３０はＰＱ制御で運転されるため、最終分担出力Ｐｌｏａｄ／２に至るまでの過程で、マスターモード運転の応答の方がスレーブモード運転の応答より速く、マスターモード運転側に出力分担が偏るために、マスターモード運転を継続できなくなる場合があるからである。

【0056】

例えば、系統事故前にスレーブモード運転が行われる電力変換器３０が、電力系統１から電力系統２の方向へＰｂの電力を送電していた場合、マスターモード運転が行われる電力変換器３０は、単独運転に切り替わった直後、過渡的にＰｌｏａｄ＋Ｐｂの電力を分担しなければならない。ＰｌｏａｄやＰｂの大きさによっては、マスターモード運転が行われる電力変換器３０の変換器容量を超過して、電力供給を維持できない。

【0057】

別の例では、系統事故前にスレーブモード運転が行われる電力変換器３０が、電力系統２から電力系統１の方向へＰｂの電力を送電していた場合、マスターモード運転が行われる電力変換器３０は、単独運転に切り替わった直後、過渡的にＰｌｏａｄ―Ｐｂの電力を分担しなければならない。なおここでＰｌｏａｄ―Ｐｂが正の値になる場合には、マスターモード運転が行われる電力変換器３０は逆変換方向、逆に負の値になる場合には順変換方向の電力を分担しなければならない。いずれの場合も、ＰｌｏａｄやＰｂの大きさによっては、マスターモード運転が行われる電力変換器３０の変換器容量を超過して、電力供給を維持することができなくなる場合がある。無効電力についても同様のことが言える。

【0058】

これに対し、本実施形態の制御装置１００では、スレーブモード運転を開始する時点でＡＰＲ１７６またはＡＱＲ１７７の制御器の出力がゼロから開始されるようにしているため、マスターモード運転が行われる電力変換器３０の単独運転開始時の負荷が一時的に過大になるのを抑制することができる。

【0059】

以上説明した第１実施形態によれば、単独運転時に、電力変換器３０に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値Ｐｒｅｆ２、Ｑｒｅｆ２を生成して交流電流制御部１３１に出力する指令値生成部１７０を備え、指令値生成部１７０は、指令値を生成するための制御要素であって、繰り返しの中で前回の処理結果を反映させて処理を行う制御要素を含み、単独運転時とは異なる平常運転時において、制御要素の出力値を所定値（ゼロまたは初期値）に置換して次回の処理に反映させることにより、単独運転に移行する際の出力電力の負担が偏らないようにすることができる。

【0060】

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について説明する。第２実施形態の制御装置１００は、ＰＱ制御指令値生成部１７０に代えて、ＰＱ制御指令値生成部１７０Ａを備える。図１１は、第２実施形態に係るＰＱ制御指令値生成部１７０Ａの構成図である。ＰＱ制御指令値生成部１７０Ａは、第１実施形態のＰＱ制御指令値生成部１７０と比較すると、初期値設定部１７８を更に備える。初期値設定部１７８は、ＡＰＲ１７６に初期値Ｐｒｅｆ２＃を、ＡＱＲ１７７に初期値Ｑｒｅｆ２＃を、それぞれ出力する。これらの初期値は、「所定値」の他の一例である。

【0061】

ＡＰＲ１７６は、スレーブモード指令が入力されていない場合、制御器の出力値を初期値Ｐｒｅｆ２＃に更新し続ける。ＡＱＲ１７７は、スレーブモード指令が入力されていない場合、制御器の出力値を初期値Ｑｒｅｆ２＃に更新し続ける。こうすることによって、スレーブモード指令が入力された直後から、初期値Ｐｒｅｆ２＃およびＱｒｅｆ２＃に近い値を出力し始めることができる。従って、第２実施形態の制御装置１００は、スレーブモードでの単独運転開始時にどのような出力が望ましいのか、少なくとも単独運転開始の直前までに判っているような場面に、好適に使用される。初期値Ｐｒｅｆ２＃、Ｑｒｅｆ２＃は、電力変換器３０の使用場面に応じて任意に設定されてよい。

【0062】

第２実施形態において、ＡＰＲ１７６の上限リミット値および下限リミット値は、以下のように設定される。
・平常運転時 上限リミット値、下限リミット値ともにＰｒｅｆ２＃
・スレーブモード運転時 上限リミット値：順変換方向有効電力限界値
下限リミット値：逆変換方向有効電力限界値

【0063】

また、第２実施形態において、ＡＱＲ１７７の上限リミット値および下限リミット値は、以下のように設定される。
・平常運転時 上限リミット値、下限リミット値ともにＱｒｅｆ２＃
・スレーブモード運転時 上限リミット値：進相方向無効電力限界値
下限リミット値：遅相方向無効電力限界値

【0064】

図１２は、第２実施形態のＡＰＲ１７６とＡＱＲ１７７のそれぞれにより実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では処理主体をＡＰＲ１７６として説明する。ＡＱＲ１７７の処理に関しては、順変換方向有効電力限界値を進相方向無効電力限界値、逆変換方向有効電力限界値を遅相方向無効電力限界値、Ｐｒｅｆ＃２をＱｒｅｆ２＃と読み替えればよい。

【0065】

まず、ＡＰＲ１７６は、今回のサンプリングを行う（ステップＳ３００）。次に、ＡＰＲ１７６は、スレーブモード指令が入力されているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。

【0066】

スレーブモード指令が入力されている場合、ＡＰＲ１７６は、下限リミット値を逆変換方向有効電力限界値に、上限リミット値を順変換方向有効電力限界値に更新し（ステップＳ３０４）、制御器の入力値を更新する（ステップＳ３０６）。そして、ＡＰＲ１７６は、制御器の入力値と前回のサンプリングにおける制御器の出力を用いて制御器の演算を行う（ステップＳ３０８）。

【0067】

一方、スレーブモード指令が入力されていない場合、ＡＰＲ１７６は、初期値設定部１７８から初期値Ｐｒｅｆ２＃を取得し（ステップＳ３１０）、上限リミット値と下限リミット値をＰｒｅｆ２＃に更新する（ステップＳ３１２）。

【0068】

次に、ＡＰＲ１７６は、制御器の出力が上限リミット値より大きいか否かを判定し（ステップＳ３１６）、制御器の出力が上限リミット値より大きい場合、制御器の出力を上限リミット値に更新する（ステップＳ３１８）。制御器の出力が上限リミットより大きくない場合、ＡＰＲ１７６は、制御器の出力が下限リミット値より小さいか否かを判定し（ステップＳ３２０）、制御器の出力が下限リミット値より小さい場合、制御器の出力を下限リミット値に更新する（ステップＳ３２２）。

【0069】

また、第２実施形態のＡＰＲ１７６とＡＱＲ１７７のそれぞれは、図１３に示される処理を実行してもよい。図１３は、ＡＰＲ１７６とＡＱＲ１７７のそれぞれにより実行される処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。以下では処理主体をＡＰＲ１７６として説明する。ＡＱＲ１７７の処理に関しては、順変換方向有効電力限界値を進相方向無効電力限界値、逆変換方向有効電力限界値を遅相方向無効電力限界値、Ｐｒｅｆ＃２をＱｒｅｆ２＃と読み替えればよい。なお、図１３のフローチャートは第１実施形態における図９のフローチャートと共通する処理が存在するため、共通部分に関して同じ符号を付している。

【0070】

まず、ＡＰＲ１７６は、今回のサンプリングを行う（ステップＳ２００）。次に、ＡＰＲ１７６は、スレーブモード指令が入力されているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

【0071】

スレーブモード指令が入力されている場合、ＡＰＲ１７６は、制御器の入力値を更新し（ステップＳ２０４）、制御器の入力値と前回のサンプリングにおける制御器の出力を用いて制御器の演算を行う（ステップＳ２０６）。一方、スレーブモード指令が入力されていない場合、ＡＰＲ１７６は、制御器の出力値をＰｒｅｆ２＃に更新する（ステップＳ２０９）。

【0072】

次に、ＡＰＲ１７６は、制御器の出力が上限リミット値より大きいか否かを判定し（ステップＳ２１０）、制御器の出力が上限リミット値より大きい場合、制御器の出力を上限リミット値に更新する（ステップＳ２１２）。制御器の出力が上限リミットより大きくない場合、ＡＰＲ１７６は、制御器の出力が下限リミット値より小さいか否かを判定し（ステップＳ２１４）、制御器の出力が下限リミット値より小さい場合、制御器の出力を下限リミット値に更新する（ステップＳ２１６）。ＡＰＲ１７６の上限リミット値と下限リミット値は、例えば、電力変換器３０の容量で制限される有効電力出力限界値である。また、ＡＱＲ１７７の上限リミット値と下限リミット値は、例えば、進相方向と遅相方向の無効電力出力限界値である。

【0073】

図１２で説明した処理を行う結果、ＡＰＲ１７６の制御器の出力等は、図１４に示すようになる。図１４は、制御器の出力等の変化の一例を示す図である。図示するように、スレーブモード指令が入力される直前までは制御器の出力は初期値Ｐｒｅｆ２＃に固定されている。この結果、スレーブモード指令が入力された直後では、制御器の出力は初期値Ｐｒｅｆ２＃から開始して所望の方向に変化することになる。これによって、制御器の出力を所望の値から開始することができる。スレーブモード運転として出力する電力を、より速やかに所望の状態にすることができる。なお、ＡＱＲ１７７に関しては、Ｐｒｅｆ２＃をＱｒｅｆ２＃と読み替えればよい。

【0074】

また、図１３で説明した処理を行う結果、ＡＰＲ１７６の制御器の出力等は、図１５に示すようになる。図１５は、制御器の出力等の変化の他の一例を示す図である。図１５の例において、制御器の出力変化は図１４の例と同様であるが、図１４の例と異なり、上限リミット値と下限リミット値は不変である。

【0075】

初期値Ｐｒｅｆ２＃やＱｒｅｆ２＃にゼロ以外の値を設定することで、その値によってスレーブモード運転が行われる電力変換器３０の単独運転開始時の出力電力を積極的に操作し、マスターモード運転が行われる電力変換器３０が負担する過渡的な出力電力の偏りを抑制することができる。以下、初期値Ｐｒｅｆ２＃の設定例について説明する。

【0076】

（１）例えば、Ｐｒｅｆ２＃を、電力変換器３０の逆変換方向の有効電力出力限界値に設定することで、単独運転開始直後にはスレーブモード運転が行われる電力変換器３０が逆変換方向の有効電力を最大限出力し、その後、図３および図４の特性に従って出力を分担することを想定する。図１６は、第1実施形態の制御装置１００を用いた場合と、第２実施形態の制御装置１００を用いた場合とで、マスターモード運転が行われる電力変換器とスレーブモード運転が行われる電力変換器のそれぞれの出力の推移を比較した図である。本図は、順変換方向で変換を行っているときに単独運転が開始され、並列に設けられた電力変換器のうち一つがマスターモード運転を行い、他の一つがスレーブモード運転を行う場合を例示している。図１６の上図は、第1実施形態の制御装置１００を用いた場合の電力変換器３０の出力の推移を示している。図示する例では、スレーブモード運転が行われる電力変換器３０の出力がゼロから逆変換方向へ向けて変化するため、マスターモード運転が行われる電力変換器３０の負担が一時的に大きくなっている。これに対し、図１６の下図は、第２実施形態の制御装置１００の電力変換器３０の出力の推移を示している。図示する例では、スレーブモード運転が行われる電力変換器３０の出力が、逆変換方向から開始しており、その分、マスターモード運転が行われる電力変換器３０の負荷が軽減されている。このように、第２実施形態の制御装置１００によれば、スレーブモード運転を制御するＰＱ制御指令値生成部１７０において、単独運転開始時の電力変換器３０の出力を所望に設定することができるため、特定の場面において、より適合性の高い制御を行うことができる。この結果、マスターモード運転が行われる電力変換器の負荷増大を機動的に緩和することができる。

【0077】

（２）また、初期値Ｐｒｅｆ２＃を、単独系統が発生した場合に想定される最大の単独系統内の負荷容量値としてもよい。つまり、想定される単独系統の最大負荷容量が、電力変換器３０の変換器容量より小さい場合には、初期値Ｐｒｅｆ２＃の絶対値を電力変換器３０の逆変換方向の有効電力出力限界値よりも小さく、単独系統の最大負荷容量に設定してもよい。これによって、単独運転前後の直流送電潮流の変化を低減することができ、出力分担の収束を早めることができる。

【0078】

（３）電力変換器３０の変換器容量が単独系統の最大負荷容量よりも小さい場合に、初期値Ｐｒｅｆ２＃の絶対値を、電力変換器３０の逆変換方向の有効電力出力限界値よりも小さく設定してもよい。また、電力変換器３０の変換器容量が単独系統の最大負荷容量よりも大きい場合に、初期値Ｐｒｅｆ２＃の絶対値を、単独系統の最大負荷容量よりも小さく設定してもよい。こうすれば、（１）（２）の設定例を採用した場合に比して、出力分担の収束は遅くなるものの、単独運転前後の直流送電潮流の変化を更に低減することができる。

【0079】

以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するのに加えて、ＡＰＲ１７６やＡＱＲ１７７の制御器の出力の初期値としてゼロ以外の所望の値を設定することで、特定の場面において、より適合性の高い制御を行うことができる。なお、初期値設定部１７８が、所望の値として、初期値Ｐｒｅｆ２＃とＱｒｅｆ２＃の一方または双方をゼロに設定することがあってもよい。

【0080】

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について説明する。図１７は、第３実施形態に係る制御装置１００Ｂの構成図である。制御装置１００Ｂは、第１実施形態と比較すると、変化率制限部１８０を更に備える。なお、制御装置１００Ｂは、第１実施形態のＰＱ制御指令値生成部１７０に代えて第２実施形態のＰＱ制御指令値生成部１７０Ａを備えてもよい。

【0081】

変化率制限部１８０は、レートリミッタである。変化率制限部１８０は、平常時の送電電力の変更や、系統事故発生時にルート断（単独系統化）に至らないまでも送電電力の一時的な抑制・停止、あるいは事故除去後の送電復旧の際などに、交直変換器の制御系が追従できないような指令値の急変や、送電電力の急変による電力系統への影響を抑制するために設けられる。変化率制限部１８０の制限度合いは、入力指令に基づいて可変であることが好ましい。例えば、変化率制限部１８０には、スレーブモード指令が入力されるようにしておき、スレーブモード指令が入力されると変化率制限部１８０が一時的に（例えば０コンマ数［ｓｅｃ］程度の間）変化率の制限度合いを緩和する（あるいは制限することを停止する）ようにするとよい。こうすることで、平常時には電力変換器３０の出力変化が緩やかになるように制御し、単独運転の開始時には速やかに電力変換器３０に必要な電力を出力させることができる。

【0082】

以上説明した第３実施形態によれば、第１実施形態または第２実施形態と同様の効果を奏するのに加えて、電力変換器３０の出力が過剰に変化するのを抑制することができる。

【0083】

＜その他＞
上記各実施形態において、二つの直流送電システム２０－１、２０－２が、電力系統１と電力系統２の間に並列に設置されているものとして説明した。これに限らず、三つ以上の直流送電システム２０－１、…、２０－ｎ（ｎは３以上の自然数）が、電力系統１と電力系統２の間に並列に設置されている構成に適用されてもよい。この場合、単独運転時には、例えば、制御装置１００のうち一つがマスターモード運転を行い、残りの制御装置１００がスレーブモード運転を行うように設定される。係る構成および設定によっても、各電力変換器３０の出力電力を分担しつつ、単独系統の電圧・周波数を維持することが可能となる。

【0084】

例えば三つの直流送電システム２０が、電力系統１と電力系統２の間に並列に設置されている場合、マスターモード運転を行う制御装置１００は、スレーブモード運転が行われる電力変換器３０の合計出力と負荷供給のバランスをとった電力を電力変換器３０に出力させる。例えば、単独系統の負荷８へＰｌｏａｄ１の電力を供給する必要があるとして、単独運転への移行開始直後のスレーブモード運転が行われる二つの電力変換器３０の出力有効電力をＰｂ１、Ｐｃ１とすると、マスターモード運転が行われる電力変換器３０の出力する有効電力Ｐａ１は、Ｐａ１＝Ｐｌｏａｄ１－（Ｐｂ１＋Ｐｃ１）となるように制御される。Ｐｂ１とＰｃ１は、スレーブモード運転を行う制御装置１００のＰＱ制御指令値生成器７０ＡにおけるＰｒｅｆ２＃の値で決定される。

【0085】

この場合において、例えば、スレーブモード運転が行われる電力変換器３０－２の変換器容量が、スレーブモード運転が行われる電力変換器３０－３の２倍である場合、制御装置１００－２におけるＰｒｅｆ２＃を、制御装置１００－３におけるＰｒｅｆ２＃の２倍の値に設定してよい。この場合、単独運転開始直後の電力変換器３０－２の出力Ｐｂ１は、Ｐｃ１の２倍となる。

【0086】

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、単独運転時に、電力変換器３０に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値Ｐｒｅｆ２、Ｑｒｅｆ２を生成して交流電流制御部１３１に出力する指令値生成部１７０を備え、指令値生成部１７０は、単独運転の開始時点における電力変換器３０の出力を所定値に決定可能であるため、単独運転に移行する際の出力電力の負担が偏らないようにすることができる。

【0087】

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】

【0088】

３０ 電力変換器
１００ 制御装置
１３１ 交流電流制御部
１３２ 交流電圧制御部
１３３、１３４ ｄｑ変換部
１３５ 位相検出部
１３６ 位相算出部
１４０ ｄｑ逆変換部
１４１ パルス生成部
１５０ モード選択部
１６０ ＣＶＣＦ制御指令値生成部
１７０ ＰＱ制御指令値生成部
１７８ 初期値設定部
１８０ 指令値変化率制限部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】