特許 7542925 制御装置

(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】2024-08-23

(45)【発行日】2024-09-02

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20240826BHJP

   H02J 3/36 20060101ALI20240826BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 301C

H02J3/36

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021018901

(22)【出願日】2021-02-09

(65)【公開番号】P2022121914

(43)【公開日】2022-08-22

【審査請求日】2023-03-07

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【氏名又は名称】内田 敬人

(72)【発明者】

【氏名】木村 祐己

(72)【発明者】

【氏名】狼 智久

【審査官】東 昌秋

(56)【参考文献】

【文献】特開平５－１９１９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－７１３２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １／００－５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つの交流系統の間に設けられた２つの直流系統と、前記２つの直流系統のうちの一方の直流系統と前記２つの交流系統のうちの一方の交流系統との間に設けられた第１変換器と、前記２つの直流系統のうちの他方の直流系統と前記一方の交流系統との間に設けられた第２変換器と、を有する双極構成の直流送電システムに用いられ、前記一方の直流系統と前記一方の交流系統との間の双方向の電力の変換を行う前記第１変換器および前記他方の直流系統と前記一方の交流系統との間の双方向の電力の変換を行う前記第２変換器が出力する合計の直流電力を、あらかじめ設定された電力設定値に追従するように制御する制御装置において、
前記第１変換器のための第１電力設定値および前記第２変換器のための第２電力設定値を前記電力設定値にもとづいて生成する双極共通制御回路と、
前記第１変換器が出力する第１直流電力を前記第１電力設定値に追従するように前記第１変換器を制御するとともに、第１電圧検出器によって検出された前記一方の直流系統の線間直流電圧に、第１電流検出器によって検出された前記一方の直流系統の電流値を乗じることにより、前記第１直流電力の測定値を計算し、前記第１直流電力の測定値を前記双極共通制御回路に送信する第１極制御回路と、
前記第２変換器が出力する第２直流電力を前記第２電力設定値に追従するように前記第２変換器を制御するとともに、第２電圧検出器によって検出された前記他方の直流系統の線間直流電圧に、第２電流検出器によって検出された前記他方の直流系統の電流値を乗じることにより、前記第２直流電力の測定値を計算し、前記第２直流電力の測定値を前記双極共通制御回路に送信する第２極制御回路と、
を備え、
前記双極共通制御回路は、
前記第１電力設定値および前記第２電力設定値の和が前記電力設定値となるように前記第１電力設定値および前記第２電力設定値を算出し、
前記第１電力設定値の値を変更し、前記第１電力設定値を増大、低下、または潮流方向を反転させる第１時刻において、前記電力設定値から前記第１直流電力の測定値を減算した値を新たな前記第２電力設定値として演算することにより、前記第１直流電力および前記第２直流電力の和が前記電力設定値と等しくなるように、新たな前記第２電力設定値を算出し、
算出した新たな前記第２電力設定値を前記第２極制御回路に送信することにより、前記第２直流電力を新たな前記第２電力設定値に追従させるように前記第２極制御回路に前記第２変換器を制御させる制御装置。

【請求項2】

前記双極共通制御回路は、前記第１時刻において、前記第１電力設定値および前記第２電力設定値が同一の方向に増大または低下する場合には、前記新たな第２電力設定値を計算せず、前記第２電力設定値をそのまま出力する請求項１記載の制御装置。

【請求項3】

２つの交流系統の間に設けられた２つの直流系統と、前記２つの直流系統のうちの一方の直流系統と前記２つの交流系統のうちの一方の交流系統との間に設けられた第１変換器と、前記２つの直流系統のうちの他方の直流系統と前記一方の交流系統との間に設けられた第２変換器と、を有する双極構成の直流送電システムに用いられ、前記一方の直流系統と前記一方の交流系統との間の双方向の電力の変換を行う前記第１変換器および前記他方の直流系統と前記一方の交流系統との間の双方向の電力の変換を行う前記第２変換器が出力する合計の直流電流を、あらかじめ設定された直流電流設定値に追従するように制御する制御装置において、
前記第１変換器のための第１直流電流設定値および前記第２変換器のための第２直流電流設定値を前記直流電流設定値にもとづいて生成する双極共通制御回路と、
前記第１変換器が出力する第１直流電流を前記第１直流電流設定値に追従するように前記第１変換器を制御するとともに、第１電流検出器によって検出された前記第１直流電流の測定値を前記双極共通制御回路に送信する第１極制御回路と、
前記第２変換器が出力する第２直流電流を前記第２直流電流設定値に追従するように前記第２変換器を制御するとともに、第２電流検出器によって検出された前記第２直流電流の測定値を前記双極共通制御回路に送信する第２極制御回路と、
を備え、
前記双極共通制御回路は、
前記第１直流電流設定値および前記第２直流電流設定値の和が前記直流電流設定値となるように前記第１直流電流設定値および前記第２直流電流設定値を算出し、
前記第１直流電流設定値の値を変更し、前記第１直流電流設定値を増大、低下、または潮流方向を反転させる第１時刻において、前記直流電流設定値から前記第１直流電流の測定値を減算した値を新たな前記第２直流電流設定値として演算することにより、前記第１直流電流および前記第２直流電流の和が前記直流電流設定値と等しくなるように、新たな前記第２直流電流設定値を算出し、
算出した新たな前記第２直流電流設定値を前記第２極制御回路に送信することにより、前記第２直流電流を新たな前記第２直流電流設定値に追従させるように前記第２極制御回路に前記第２変換器を制御させる制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電力変換器の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力を効率よく送電したり、周波数の異なる交流系統を相互に接続したりするのに、直流送電システムが注目されている。高い可用性で運用できる直流送電の方式として、双極直流送電システムが知られている。

【0003】

双極直流送電システムでは、送電端や受電端において、２つの極のいずれかを選択して運転することによって、定期、不定期の点検や故障時の修理等等においても、システムを停止することなく、運転を継続することができる。

【0004】

また、２つの極を同時に運転することによって、大電力の送電、受電が可能になるとともに、２つの極の潮流方向を適切に選択することによって、広い範囲の電力を送電し、受電することが可能になる。

【0005】

一方、１つの極の起動や停止、潮流方向の反転時に、過渡的に送電・受電電力が変動することが知られている。一方の極の起動、停止、潮流反転時の電力変動を低減するために、過渡変動抑制手段が採用される場合があるが、災害対応やローカル電源の多様化等にともなって高度化する電力網に対応するため、変動をより抑制したいとの要請が高まっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平３－１１２３２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

実施形態は、一方の極の起動、停止、潮流反転時の電力変動を抑制した制御装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態に係る制御装置は、２つの交流系統の間に設けられた２つの直流系統と、前記２つの直流系統のうちの一方の直流系統と前記２つの交流系統のうちの一方の交流系統との間に設けられた第１変換器と、前記２つの直流系統のうちの他方の直流系統と前記一方の交流系統との間に設けられた第２変換器と、を有する双極構成の直流送電システムに用いられ、前記一方の直流系統と前記一方の交流系統との間の双方向の電力の変換を行う前記第１変換器および前記他方の直流系統と前記一方の交流系統との間の双方向の電力の変換を行う前記第２変換器が出力する合計の直流電力を、あらかじめ設定された電力設定値に追従するように制御する。この制御装置は、前記第１変換器のための第１電力設定値および前記第２変換器のための第２電力設定値を前記電力設定値にもとづいて生成する双極共通制御回路と、前記第１変換器が出力する第１直流電力を前記第１電力設定値に追従するように前記第１変換器を制御するとともに、第１電圧検出器によって検出された前記一方の直流系統の線間直流電圧に、第１電流検出器によって検出された前記一方の直流系統の電流値を乗じることにより、前記第１直流電力の測定値を計算し、前記第１直流電力の測定値を前記双極共通制御回路に送信する第１極制御回路と、前記第２変換器が出力する第２直流電力を前記第２電力設定値に追従するように前記第２変換器を制御するとともに、第２電圧検出器によって検出された前記他方の直流系統の線間直流電圧に、第２電流検出器によって検出された前記他方の直流系統の電流値を乗じることにより、前記第２直流電力の測定値を計算し、前記第２直流電力の測定値を前記双極共通制御回路に送信する第２極制御回路と、を備える。前記双極共通制御回路は、前記第１電力設定値および前記第２電力設定値の和が前記電力設定値となるように前記第１電力設定値および前記第２電力設定値を算出し、前記第１電力設定値の値を変更し、前記第１電力設定値を増大、低下、または潮流方向を反転させる第１時刻において、前記電力設定値から前記第１直流電力の測定値を減算した値を新たな前記第２電力設定値として演算することにより、前記第１直流電力および前記第２直流電力の和が前記電力設定値と等しくなるように、新たな前記第２電力設定値を算出し、算出した新たな前記第２電力設定値を前記第２極制御回路に送信することにより、前記第２直流電力を新たな前記第２電力設定値に追従させるように前記第２極制御回路に前記第２変換器を制御させる。

【発明の効果】

【0009】

本実施形態では、一方の極の起動、停止、潮流反転時の電力変動を抑制した制御装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る双極共通制御装置を例示する模式的なブロック図である。

【図2】直流送電システムを例示する模式的なブロック図である。

【図3】図３（ａ）および図３（ｂ）は、比較例の双極共通制御装置を例示する模式的なブロック図である。

【図4】比較例の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。

【図5】実施形態の双極共通制御装置を説明するために模式的に例示した動作波形図である。

【図6】比較例の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。

【図7】実施形態の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。

【図8】比較例の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。

【図9】実施形態の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。

【図10】実施形態の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。

【0012】

図１は、実施形態に係る双極共通制御装置を例示する模式的なブロック図である。
図１に示したように、双極共通制御装置（制御装置）１０は、スムージング制御回路１２を備える。スムージング制御回路１２は、好ましくは、スムージング制御禁止回路１４を含む。

【0013】

双極共通制御装置１０は、極制御装置３１，３２に接続されている。双極共通制御装置１０は、図示しない上位制御装置に接続されている。双極共通制御装置１０は、上位制御装置から電力設定値Ｐｄｐを受信する。双極共通制御装置１０は、極性制御装置３１，３２から、１極が送電または受電（以下、送電等という）している直流電力Ｐｄ１のデータおよび２極が送電等している直流電力Ｐｄ２のデータをそれぞれ受信する。双極共通制御装置１０は、受信した電力設定値Ｐｄｐおよび変換器２１，２２の出力容量や現在の運転状況等に応じて、１極の電力設定値Ｐｄｐ１および２極の電力設定値Ｐｄｐ２を生成する。

【0014】

なお、以下説明する例では、電力設定値Ｐｄｐは、上位制御装置から供給されるものとするが、これに限るものではない。たとえば、直流送電システムの一方の端子のための双極共通制御装置がマスターとなり、他方の端子のための双極共通制御装置がスレーブとなる場合には、マスター制御装置が電力設定値を生成し、スレーブ制御装置に送信する等してもよい。

【0015】

双極共通制御装置１０は、電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｐｄ２および直流電力Ｐｄ１，Ｐｄ２をスムージング制御回路１２に入力する。スムージング制御回路１２は、電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２および直流電力Ｐｄ１，Ｐｄ２のデータにもとづいて、新たな電力設定値Ｐｄｐ１’，Ｐｄｐ２’を生成する。

【0016】

スムージング制御回路１２が新たな電力設定値を生成する場合は、一方の極の電力設定値が変化したときに、その極の変換器が実際に出力する直流電力は他の要因によって変化するときである。具体的には、一方の極の電力設定値を低下、増大または潮流方向を反転する設定とする場合に、双極共通制御装置１０は、他方の極の電力設定値を新たな電力設定値として生成し、出力する。なお、いうまでもないが、電力設定値の低下には、変換器を停止させる設定を含み、電力設定値の増大には、変換器を起動させる設定を含む。

【0017】

双極共通制御装置１０は、上位制御装置が送信する電力設定値Ｐｄｐに変化がある場合に、新たな電力設定値Ｐｄｐ１’，Ｐｄｐ２’を生成し、電力設定値Ｐｄｐに変化がない場合であっても、双極共通制御装置１０自身の判断で電力設定値Ｐｄｐ１’，Ｐｄｐ２’を生成することができる。

【0018】

なお、上位制御装置が送信する電力設定値Ｐｄｐは、一定の値を有する指令値であり、上位制御装置は、電力設定値Ｐｄｐの変更が必要と判断したときに、電力設定値Ｐｄｐを双極共通制御装置１０に送信する。双極共通制御装置１０が生成する電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２および新たな電力設定値Ｐｄｐ１’，Ｐｄｐ２’は、時間に応じて変化し得る時間の関数データとして生成される。また、送電等されている直流電力Ｐｄ１，Ｐｄ２も時間の関数データである。なお、後述する比較例の場合の双極共通制御装置２１０が生成する電力設定値Ｐｄｐ１’’，Ｐｄｐ２’’も時間の関数データとして生成される。

【0019】

より具体的には後述するが、スムージング制御回路１２は、電力設定値を増大、低下または潮流方向反転する極とは異なる極の電力設定値を、変換器２１，２２が出力している直流電力Ｐｄ（＝Ｐｄ１＋Ｐｄ２）が電力設定値Ｐｄｐとなるように設定する。電力設定値を増大、低下または潮流方向反転する極の変換器の電力設定値の増大時、低下時または潮流方向反転時の実際の動作波形に応じて、他方の極の動作状態を決定する。そのため、電力設定値の増大、低下または潮流方向反転の動作の違いによらず、同じ計算をすることによって、必要な新たな電力設定値を生成することができる。

【0020】

双極共通制御装置１０は、生成した新たな電力設定値Ｐｄｐ１’，Ｐｄｐ２’を極制御装置３１，３２にそれぞれ送信する。

【0021】

極制御装置３１は、１極の変換器２１に接続されており、変換器２１を制御する。この例では、極制御装置３１は、電圧検出器５１ａ，５１ｂおよび電流検出器６１に接続されている。電圧検出器５１ａは、１極側の母線３Ｆの直流電圧を検出するように設けられている。電圧検出器５１ｂは、１極の帰線３Ｒの直流電圧を検出するように設けられている。電流検出器６１は、１極の電流を検出する。極制御装置３１は、電圧検出器５１ａ，５１ｂの検出結果にもとづいて、母線３Ｆ－帰線３Ｒ間の線間直流電圧Ｖｄ１を入力し、Ｖｄ１に電流検出器６１によって検出された電流値Ｉｄ１を乗じて、直流電力Ｐｄ１を計算する。極制御装置３１は、計算された直流電力Ｐｄ１のデータを双極共通制御装置１０に送信する。

【0022】

極制御装置３２は、２極の変換器２２に接続されており、変換器２２を制御する。この例では１極の場合と同様に、極制御装置３２は、電圧検出器５２ａ，５２ｂおよび電流検出器６２に接続されている。電圧検出器５２ａは、２極の母線４Ｆの直流電圧を検出するように設けられている。電圧検出器５２ｂは、２極側の帰線４Ｒの直流電圧を検出するように設けられている。電流検出器６２は、２極の電流を検出する。極制御装置３２は、電圧検出器５２ａ，５２ｂの検出結果にもとづいて、母線４Ｆ－帰線４Ｒ間の線間直流電圧Ｖｄ２を入力し、Ｖｄ２に電流検出器６２によって検出された電流値Ｉｄ２を乗じて、直流電力Ｐｄ２を計算する。極制御装置３２は、計算された直流電力Ｐｄ２のデータを双極共通制御装置１０に送信する。

【0023】

極制御装置（第１制御回路）３１，３２は、双極共通制御装置１０から送信された新たな電力設定値Ｐｄｐ１’，Ｐｄｐ２’にもとづいて、変換器２１，２２を制御するためのゲート信号等を生成し、変換器２１，２２にそれぞれ供給する。

【0024】

変換器２１，２２は、供給された新たな電力設定値Ｐｄｐ１’，Ｐｄｐ２’にしたがって運転される。具体的には、変換器２１，２２は、出力する直流電力Ｐｄ１，Ｐｄ２を新たな電力設定値Ｐｐｄｐ１’，Ｐｄｐ２’に追従するように運転される。

【0025】

１極の変換器２１は、母線３Ｆおよび帰線３Ｒを介して、変換器４１に接続されている。２極の変換器２２は、母線４Ｆおよび帰線４Ｒを介して、変換器４２に接続されている。図示しないが、変換器４１，４２も極制御装置および双極共通制御装置に接続されており、これらによって制御される。

【0026】

変換器２１，２２は、双極共通制御装置１０および極制御装置３１，３２によって制御されて、交流電力を直流電力に変換して、変換器４１，４２に送電する。また、変換器２１，２２は、双極共通制御装置１０および極制御装置３１，３２によって制御されて、変換器４１，４２から送電されてくる直流電力を受電して、交流電力に変換する。

【0027】

この例では、変換器２１，２２，４１，４２は、図１のようにサイリスタによる他励式の変換回路を採用しているが、サイリスタバルブに限らず、自励式の変換回路を採用した変換器としてもよい。

【0028】

スムージング制御禁止回路１４は、電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２が同じ方向に変化する場合に、スムージング制御を行わないようにするために設けられている。電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２が同じ方向に変化する場合とは、変換器２１，２２の両方が運転している場合であって、変換器２１，２２が出力する直流電力を両方とも増加されるとき、または、両方とも減少させるときをいう。

【0029】

図２は、直流送電システムを例示する模式的なブロック図である。
図２には、図１に示した構成を含む直流送電システム１００の全体の構成が示されている。
図２に示すように、直流送電システム１００は、交流系統１，２と直流系統３，４とを含む。直流系統３は、母線３Ｆと帰線３Ｒとを含む。直流系統４は、母線４Ｆと帰線４Ｒとを含む。直流系統３，４は、帰線３Ｒ，４Ｒを共通にして並列に接続されている。

【0030】

直流系統３，４は、たとえば直流送電線等を含むことができる。この例では、母線３Ｆ，４Ｆおよび帰線４Ｆ，４Ｒは、直流送電線である。交流系統１，２は、たとえば交流の電力系統であり、発電機や交流送電線、各種交流負荷等を含むことができる。直流送電システム１００は、交流電力を直流電力に変換して、変換した直流電力を直流系統３，４を介して、送電し、再度交流電力に変換して交流系統に連系する。

【0031】

変換器２１は、交流系統１と直流系統３との間に設けられている。変換器２２は、交流系統１と直流系統４との間に設けられている。変換器４１は、直流系統３と交流系統２との間に設けられている。変換器４２は、直流系統４と交流系統２との間に設けられている。なお、変換器２１は、変圧器５を介して、交流系統１に連系されており、変換器２２は、変圧器６を介して、交流系統１に連系されている。また、変換器４１は、変圧器７を介して、交流系統２に連系されており、変換器４２は、変圧器８を介して、交流系統２に連系されている。

【0032】

変換器２１，２２は、両方とも運転し、交流系統１の交流電力を直流に変換して、変換器４１，４２に送電することができる。また、変換器２１，２２は、両方とも運転し、変換器４１，４２から送電された直流電力を交流電力に変換して、交流系統に連系することができる。

【0033】

変換器２１，２２の両方が運転する場合には、変換器２１，２２の潮流方向を同じにして、変換器４１，４２に送電することができる。この場合には、変換器２１，２２が送電する電力は、それぞれの変換器２１，２２が送電する電力の和となる。

【0034】

変換器２１，２２の両方が運転する場合には、変換器２１，２２の潮流方向を逆方向にして、変換器４１，４２に送電することができる。この場合には、変換器２１，２２が送電する電力は、それぞれの変換器２１，２２が送電する電力の差となる。変換器２１，２２の潮流方向を逆方向とすることによって、変換器２１，２２を停止することなく送電電力を０にしたり、変換器２１，２２の最小の出力電力よりも小さい送電電力とすることができる。

【0035】

変換器２１，２２は、いずれか一方が運転し、他方が停止して、運転している一方が交流系統１の交流電力を直流電力に変換して、変換器４１，４２に送電することができる。また、運転している一方が、変換器４１，４２からの送電電力を受電することができる。個のようにして、双極直流送電システムでは、システムを稼働させた状態で、一方の変換器を停止させ、点検や修理等を行うことができる。

【0036】

以下では、変換器２１，２２が送電端または受電端になる場合について説明する。変換器２１が送電端となる場合には、変換器４１、４２は受電端となり、変換器２１が受電端となる場合には、変換器４１，４２は送電端となる。同様に、変換器２２が送電端となる場合には、変換器４１，４２は受電端となり、変換器２２が受電端となる場合には、変換器４１，４２は送電端となる。以下では、変換器２１，２２の運転等する場合について説明することとし、変換器４１，４２は、変換器２１，２２の運転等の状況に応じた動作をするものして、変換器４１，４２の詳細な動作説明を省略する。変換器２１，２２が設けられた側を変換器４１，４２が設けられた側に対して、送電端または受電端であることを送電端等ということがある。また、変換器２１，２２の送電電力または受電電力を送電電力等ということがある。

【0037】

本実施形態では、変換器２１，２２の運転状態は、以下の３つの場合を取り得る。運転状態とは、変換器２１，２２のいずれかの電力設定値が増大、低下または潮流方向を反転するタイミングに応じて、双極共通制御装置１０が新たな電力設定値Ｐｐｄｐ１’または電力設定値Ｐｄｐ２’を生成する場合をいう。新たに生成する電力設定値は、上述したように、電力設定値の増大、低下または潮流方向を反転させる極とは異なる他方の極に対応して生成される。

【0038】

第１の場合は、一方の変換器が運転中に他方の変換器の電力設定値を増大させて、送電端等の送電電力等を大きくする場合である。他方の変換器の電力設定値を増大させる場合とは、たとえば他方の変換器を起動する場合である。

【0039】

第２の場合は、両方の変換器が運転中に一方の変換器の電力設定値を低下させて、送電端等の送電電力等を小さくする場合である。一方の変換器の電力設定値を低下させる場合とは、たとえば一方の変換器を停止させる場合である。

【0040】

第３の状態は、両方の変換器が運転中に一方の変換器の潮流方向を反転して、送電端等の送電電力等を小さくする場合である。

【0041】

なお、第２、第３の場合では、いずれも送電電力等を小さくする場合に対応するが、第２の場合では、変換器の最小出力電力まで、送電電力等を小さくすることができる。第３の場合では、変換器の最小出力電力よりも小さい送電電力等とすることができる。

【0042】

本実施形態の双極共通制御装置１０の動作について説明する。
本実施形態の双極共通制御装置１０の動作の理解をより容易にするために、以下では、比較例の双極共通制御装置の動作を合わせて説明する。
まず、比較例の双極共通制御装置の構成について説明する。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、比較例の双極共通制御装置を例示する模式的なブロック図である。
比較例の双極共通制御装置２１０は、図１に示した実施形態の双極共通制御装置１０に置き換えて用いられる。ただし、比較例の双極共通制御装置２１０では、実際に出力される直流電力Ｐｄ１，Ｐｄ２を用いずに、上位制御装置からの電力設定値Ｐｄｐにもとづいて生成した電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２のみを用いて、スムージング制御を行う。

【0043】

図３（ａ）に示すように、比較例の双極共通制御装置２１０は、他極判定部２１１とスムージング制御回路２１２とを含む。双極共通制御装置２１０は、図示しない上位制御装置に接続されており、上位制御装置から電力設定値Ｐｄｐを受信する。双極共通制御装置２１０は、実施形態の双極共通制御装置１０の場合と同様に、電力設定値Ｐｄｐおよび変換器２１，２２が出力することができる直流電力等にもとづいて、電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２を生成する。

【0044】

他極判定部２１１は、電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２を入力する。他極判定部２１１は、電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２のうち、起動、停止または潮流反転する極を判定し、判定した極とは異なる極を他極として電力設定値をスムージング制御回路２１２に供給する。

【0045】

図３（ｂ）に示すように、スムージング制御回路２１２は、一次遅れ回路２１３ａ～２１３ｃと、スイッチ２１４ａ～２１４ｃとを含む。一次遅れ回路２１３ａ～２１３ｃは、スムージング制御回路２１２の入力と出力との間で、並列に接続されている。一次遅れ回路２１３ａ～２１３ｃは、スイッチ２１４ａ～２１４ｃによっていずれかが選択されて、入力される電力設定値Ｐｄｐ１またはＰｄｐ２の一次遅れ応答のデータを出力する。新たな電力設定値Ｐｄｐ１’’，Ｐｄｐ２’’は、一次遅れ回路２１３ａ～２１３ｃのいずれかを通過したデータとして生成され、出力される。

【0046】

一次遅れ回路２１３ａ（図では、他極起動と表記）は、起動する極の他極の電力設定値Ｐｄｐ１またはＰｄｐ２のデータを入力し、新たな電力設定値Ｐｄｐ１’’またはＰｄｐ２’’を出力する。一次遅れ回路２１３ｂ（図では、他極停止と表記）は、停止する極の他極の電力設定値Ｐｄｐ１またはＰｄｐ２のデータを入力し、新たな電力設定値Ｐｄｐ１’’またはＰｄｐ２’’を出力する。一次遅れ回路２１３ｃ（図では、他極潮流反転と表記）は、潮流方向反転する極の他極の電力設定値Ｐｄｐ１またはＰｄｐ２のデータを入力し、新たな電力設定値Ｐｄｐ１’’またはＰｄｐ２’’を出力する。

【0047】

スイッチ２１４ａは、一次遅れ回路２１３ａに直列に接続されている。スイッチ２１４ｂは、一次遅れ回路２１３ｂに直列に接続されている。スイッチ２１４ｃは、一次遅れ回路２１３ｃに直列に接続されている。スイッチ２１４ａ～２１４ｃは、スムージング制御有効信号Ｃ１～Ｃ３によって開閉を制御される。スイッチ２１４ａは、スムージング制御有効信号Ｃ１がアクティブのときに回路を閉じ、非アクティブのときに回路を開く。スイッチ２１４ｂは、スムージング制御有効信号Ｃ２がアクティブのときに回路を閉じ、非アクティブのときに回路を開く。スイッチ２１４ｃは、スムージング制御有効信号Ｃ３がアクティブのときに回路を閉じ、非アクティブのときに回路を開く。

【0048】

スムージング制御有効信号Ｃ１～Ｃ３は、たとえば双極共通制御装置２１０によって、アクティブ、非アクティブのいずれかが決定される。双極共通制御装置２１０は、電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２にもとづいて、アクティブにするスムージング制御有効信号を決定する。

【0049】

たとえば、変換器２２が運転中の場合に、変換器２１が停止状態から起動するときには、スムージング制御有効信号Ｃ１をアクティブにして、スイッチ２１４ａを閉じる。

【0050】

たとえば、両方の変換器２１，２２が運転中の場合に、運転中の変換器２１が停止するときには、スムージング制御有効信号Ｃ２をアクティブにして、スイッチ２１４ｂを閉じる。

【0051】

たとえば、両方の変換器２１，２２が運転中の場合に、変換器２１の潮流方向を反転するときには、スムージング制御有効信号Ｃ３をアクティブにして、スイッチ２１４ｃを閉じる。

【0052】

一次遅れ回路２１３ａ～２１３ｃは、上述の運転状態に応じた時定数が設定されており、一方の変換器に対する電力設定値の急変時に、他方の変換器の電力設定値をゆるやかに変化させることによって、送電端等の送電電力等の変動を抑制するようにしている。

【0053】

動作波形図を用いて、比較例の場合と実施形態の場合について対比しつつ、より具体的に説明する。
図４は、比較例の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。
図４は、２極側の変換器２２が最低の電力設定値Ｐｄｐｍｉｎで運転している場合に、１極側の変換器２１を起動し、２つの変換器２１，２２の電力設定値を、いずれもＰｄｐ／２に設定したときの動作波形例を模式的に示している。つまり、図４は、上述した実施形態の場合の第１の状態に対応する運転について示している。

【0054】

図４の最上段のグラフは、２極側の変換器２２に対する起動信号の時間変化を示している。
図４の２段目のグラフは、１極側の変換器２１に対する起動信号の時間変化を示している。いずれの変換器２１，２２に対する起動信号もＬレベルが非アクティブ、すなわち停止状態を表しており、Ｈレベルがアクティブ、すなわち運転状態（起動）を表している。
図４の３段目のグラフは、１極側および２極側の変換器２１，２２に対する電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２の時間変化を表している。なお、一点鎖線では、変換器２１，２２の合計の電力設定値を表している。
図４の４段目のグラフは、変換器２１，２２が出力する直流電圧Ｖｄの時間変化を表している。
図４の５段目のグラフは、変換器２１，２２が出力する直流電流Ｉｄの時間変化を表している。
図４の６段目のグラフは、変換器２１，２２がそれぞれ出力する直流電力Ｐｄ１，Ｐｄ２の時間変化を表している。
図４の最下段のグラフは、２つの変換器２１，２２が出力する合計の直流電力Ｐｄの時間変化を表している。
なお、図示しないが、図３（ｂ）に関連して説明したスムージング制御有効信号Ｃ１～Ｃ３は、初期的には、非アクティブ、たとえばＬレベルとされている。グラフの構成は、後述の図５～図１０について同様である。

【0055】

図４に示すように、時刻ｔ１０において、２極側の変換器２２に対する起動信号がアクティブとなる。時刻ｔ１１において、起動信号に応じて変換器２２が起動し、直流電圧Ｖｄおよび直流電流Ｉｄの出力を開始する。なお、時刻ｔ１０よりも前の期間では、上位制御装置は、変換器が出力し得る最小の電力設定値Ｐｄｐｍｉｎを双極共通制御装置２１０に送信している。双極共通制御装置１０は、上位制御装置からの指令を解釈して、２極側の変換器２２に対して、最小の電力設定値Ｐｄｐｍｉｎで運転するように設定し、１極側の変換器２１の停止状態を維持するように設定する。

【0056】

時刻ｔ１２において、上位制御装置は、電力設定値をＰｄｐｍｉｍからＰｄｐにするように双極共通制御装置１０に指令を送信する。ここで、新たに設定された電力設定値Ｐｄｐは、Ｐｄｐｍｉｎよりも十分に大きく、１台の変換器の最大出力電力よりも若干小さい。つまり、新たな電力設定値Ｐｄｐを扱うために、変換器２１，２２のいずれか１台を用いてもよいし、２台で分担してもよい。この例では、双極共通制御装置１０は、上位制御装置から送信された指令を解釈して、新たな電力設定値Ｐｄｐを１／２ずつ変換器２１，２２で分担するように設定する。

【0057】

双極共通制御装置１０は、２極の変換器２２に対する電力設定値を時刻ｔ１２から時刻ｔ１３にわたって一定の時間増加率で新たな設定値Ｐｄｐまで上昇させる。なお、電力設定値の時間増加率は、あらかじめ設定されている。変換器２２が出力する直流電流Ｉｄ２は、電力設定値の上昇に応じて増大する。

【0058】

時刻ｔ１３において、１極の変換器２１に対する起動信号がアクティブとなる。このときに、双極共通制御装置１０は、２台の変換器２１，２２に対する電力設定値をＰｄｐ／２にそれぞれ設定し、他極判定部２１１に入力する。他極判定部２１１では、起動する極が１極であると判定し、他極である２極の電力設定値Ｐｄｐ２をスムージング制御回路２１２に入力する。

【0059】

変換器２１の電力設定値Ｐｄｐ１は、時刻ｔ１３において、ステップ状にＰｄｐ／２に設定される。設定された電力設定値Ｐｄｐ／２は、極制御装置３１に送信され、変換器２１は、電力設定値Ｐｄｐ／２に追従するように動作を開始する。

【0060】

変換器２１は、停止状態から起動するので、出力する直流電圧Ｖｄ１は、ほぼ０から設定された電圧まで次第に上昇する。変換器２１が出力する直流電流Ｉｄ１は、出力する直流電圧に応じて上昇する。

【0061】

また、時刻ｔ１３において、双極共通制御装置２１０は、スムージング制御有効信号Ｃ１をアクティブにして、スイッチ２１４ａの回路を閉じる。一次遅れ回路２１３ａは、電力設定値Ｐｄｐ２を入力し、新たな電力設定値Ｐｄｐ２’’を出力する。新たな電力設定値Ｐｄｐ２’’はＰｄｐからＰｄｐ／２に漸近する低減特性となり、下に凸の曲線となる。

【0062】

２極側の変換器２２に対する電力設定値Ｐｄｐ２’’は、時刻ｔ１４まで一次遅れ応答波形で低減し、双極の電力設定値は、Ｐｄｐとなる。この図では、一点鎖線で双極の電力設定値Ｐｄｐも合わせて示されている。

【0063】

スムージング制御回路２１２で生成された新たな電力設定値Ｐｄｐ２’’は、極制御装置３２に送信され、変換器２２は、新たな電力設定値Ｐｄｐ２’’に追従するように、出力する直流電流Ｉｄ２を出力する。

【0064】

変換器２１は、時刻ｔ１３において起動し、直流電圧Ｖｄ２は、ほぼ０から立ち上がる。変換器２１が出力する直流電流Ｉｄ２は、直流電圧Ｖｄ２にしたがって、増大する。ここで、変換器２１，２２の起動時に出力される直流電圧や直流電流は、変換器２１，２２の安全な運転のために変換器２１，２２の内部等で起動時間や最大値等が制限されている。そのため、変換器２１が出力する直流電力Ｐｄ２は、電力設定値Ｐｄｐ／２に追従するのに時刻ｔ１４まで時間を要することとなる。

【0065】

変換器２２に対する電力設定値Ｐｄｐ２を、スムージング制御回路２１２を通さずに極制御装置３２および変換器２２に供給した場合には、電力設定値は、図の破線のように、時刻ｔ１３においてステップ状に電力設定値Ｐｄｐ／２に低下する。そのため、変換器２２が出力する直流電流も、時刻ｔ１３においてステップ状に低下することとなり、変換器２２が出力する直流電力Ｐｄ２も、時刻ｔ１３でステップ状に低下する。

【0066】

一方、変換器２１が出力する直流電力Ｐｄ１は、スムージング制御回路２１２の有無によらず、変換器２１の内部的な制限や出力に接続される線路のインピーダンス等により起動波形が決定される。そのため、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間では、電力設定値Ｐｄｐは、破線のように一次的に大きく低下する。

【0067】

比較例の双極共通制御装置２１０は、１極の変換器２１が起動する場合に、２極の変換器２２の電力設定値Ｐｄｐ２’’の立下りをゆるやかにして、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間の双極の電力値Ｐｄの低下を抑制する。

【0068】

しかしながら、比較例の双極共通制御装置２１０では、他極起動時の電力設定値Ｐｄｐ２’’の立下りを一定の定数による一次遅れ回路２１３ａによって生成しているので、電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２の変化の大きさ等が異なる場合等には、双極の電力値Ｐｄがさらに低下する場合が生じ得る。また、図４の例においても、双極の電力値Ｐｄの一時的な低下が生じており、系統への影響をさらに抑制したい場合等には、改善することが必要となる。

【0069】

図５は、実施形態の双極共通制御装置を説明するために模式的に例示した動作波形図である。
図５は、上述した比較例の場合と同様に、運転中の変換器２２に変換器２１を起動して、双極の電力設定値をＰｄｐｍｉｎからＰｄｐに増大させる場合を示している。図５では、時刻ｔ１０から時刻ｔ１３の期間の動作および時刻ｔ１４以降の動作は、図４の場合と同じである。したがって、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの動作について説明する。

【0070】

図５に示すように、実施形態の双極共通制御装置１０では、起動する１極の他極である２極の変換器２２の電力設定値Ｐｄｐ２’を、変換器２１，２２が出力している直流電力Ｐｄ（＝Ｐｄ１＋Ｐｄ２）が電力設定値Ｐｄｐとなるように、電力設定値Ｐｄｐ２’を計算する。

【0071】

電力設定値Ｐｄｐ２’の計算は、図示のように電力設定値Ｐｄｐ２’および直流電力Ｐｄ１，Ｐｄ２が時間の関数であるため、時刻同期してデータを取得し、その時刻における電力設定値Ｐｄｐ２’を計算し、たとえば計算するたびに計算した電力設定値Ｐｄｐ２’を極制御装置３２に送信する。

【0072】

図４の場合では、一次遅れ回路２１３ａによって、下の凸の時間特性を有する電力設定値Ｐｄｐ２’’のために、双極分の直流電力Ｐｄｐに一時的な低下が生じている。これに対して、実施形態のこの例では、電力設定値Ｐｄｐ２’は時間に対して上に凸の特性となるので、双極分の直流電力Ｐｄは、時刻ｔ１３以降でほぼ一定とすることができる。

【0073】

実施形態の双極共通制御装置１０では、リアルタイムに、直流電力Ｐｄ１，Ｐｄ２を実測して、これらの加算データとしての双極分の直流電力Ｐｄが、双極分の電力設定値Ｐｄｐとなるように、２極の電力設定値Ｐｄｐ２’を計算する。そのため、接続される線路の条件等によって、変換器２１，２２の起動特性等が異なる場合等であっても、送電端等の送電電力等の変動は抑制され、よりスムーズに目標の電力設定値に遷移させることができる。

【0074】

図６は、比較例の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。
図６は、両方の変換器２１，２２が同じ電力設定値Ｐｄｐ／２で運転中に１極の変換器２１を停止し、送電電力等を停止前後で同じに維持する場合についての動作波形例を模式的に示している。この例では、上位制御装置は、同一の電力設定値Ｐｄｐで運転するように双極共通制御装置２１０に指令しており、送電端等で一方の変換器２１を点検や故障修理等のために停止させる場合等が想定される。図６は、上述した実施形態の場合の第２の状態に対応する運転について示している。

【0075】

図６に示すように、時刻ｔ２０以前では、双極共通制御装置２１０は、上位制御装置から電力設定値Ｐｄｐを受信しており、２つの変換器２１，２２に１／２ずつ分担するように電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２（＝Ｐｄｐ／２）を生成し、設定している。

【0076】

時刻ｔ２０において、双極共通制御装置２１０は、１極の変換器２１を停止させるように、起動信号を非アクティブに遷移させる。双極共通制御装置２１０は、１極の変換器２１の電力設定値Ｐｄｐ１をステップ状に０に遷移させる。変換器２１が出力する直流電圧Ｖｄ１は、次第に低下しほぼ０になる。変換器２１が出力する直流電流Ｉｄ１は、直流電圧Ｖｄ１に応じて低下する。直流電圧Ｖｄ１の時間変化は、変換器２１内のインピーダンスや変換器２１に接続されている直流線路のインピーダンス等によって決定され、電力設定値等の制御パラメータにより制御されない。

【0077】

時刻ｔ２０において同時に、双極共通制御装置２１０は、２極の変換器２２が出力する直流電力Ｐｄ２を２倍に増加するように、電力設定値Ｐｄｐ２をＰｄｐにステップ状に変化させる。

【0078】

電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２は、他極判定部２１１に入力される。他極判定部２１１は、電力設定値Ｐｄｐ２を選択して、スムージング制御回路２１２に出力する。スムージング制御回路２１２は、電力設定値Ｐｄｐ２を入力し、スムージング制御有効信号Ｃ２をアクティブにして、スイッチ２１４ｂを閉じる。電力設定値Ｐｄｐ２は、一次遅れ回路２１３ｂを通過することによって、時間とともに次第に増加する上に凸の特性を有する電力設定値Ｐｄｐ２’’としてスムージング制御回路２１２から出力される。

【0079】

双極共通制御装置２１０は、電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２を極制御装置３１，３２にそれぞれ送信し、変換器２１，２２の動作を設定する。

【0080】

変換器２２が出力する直流電圧Ｖｄ２は、時刻ｔ２１以降も一定の値を維持する。変換器２２は、設定された電力設定値Ｐｄｐ２’’に追従するように、出力する直流電流Ｉｄ２を増大させる。したがって、変換器２２が出力する直流電力Ｐｄ２は上に凸となるような一次遅れ応答特性にしたがって、電力設定値Ｐｄｐに漸近する。

【0081】

変換器２１は、時刻ｔ２０において起動信号が非アクティブとされ、電力設定値Ｐｄｐ１はステップ状に０に設定される。変換器２１が出力する直流電圧Ｖｄ１および直流電流Ｉｄ１は、変換器２１内のインピーダンスおよび直流線路のインピーダンス等にしたがって低下し、時刻ｔ２１でほぼ０となる。

【0082】

最下段のグラフに示すように、変換器２２が出力する直流電力Ｐｄ２は、一次遅れ応答特性のため上に凸の特性となっている。変換器２１が出力する直流電力Ｐｄ１も変換器２１内の出力コンデンサ等の容量成分に蓄積された電荷が既存のインピーダンスを介して放電するため下に凸とはならず、上に凸となる特性になることがある。そのため、送電端等の出力する直流電力Ｐｄは、時刻ｔ２０～時刻ｔ２１の期間では、所望の電力設定値Ｐｄｐよりも大きい値となり得る。

【0083】

図の破線は、電力設定値Ｐｄｐ２をスムージング制御回路２１２を通さない場合の送電端等が出力する直流電力Ｐｄであり、電力設定値Ｐｄｐの２倍の大きさに達する。比較例のスムージング制御回路２１２によって、電力設定値Ｐｄｐ２’’をゆるやかに変化させることによって、直流電力Ｐｄの上昇を抑制することができるが、変換器２１の停止時の放電波形等によっては、直流電力Ｐｄの上昇はさらに大きくなるおそれもあり、直流電力Ｐｄの変動を完全に抑制することは困難である。

【0084】

図７は、実施形態の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。
図７は、上述した比較例の場合と同様に、運転中の変換器２１，２２のうち変換器２１の運転を停止し、変換器２２が出力する直流電力を２倍にして、送電端等の送電電力等を一定に保つ場合を示している。図７では、時刻ｔ２０以前の動作および時刻ｔ２１以降の動作は、図６の場合と同じである。したがって、時刻ｔ２０から時刻ｔ２１の期間の動作について説明する。

【0085】

実施形態の双極共通制御装置１０は、２極側の電力設定値Ｐｄｐ２をスムージング制御回路１２に入力し、変換器２１，２２が実際に出力している直流電力Ｐｄ（＝Ｐｄ１＋Ｐｄ２）が電力設定値Ｐｄｐとなるように、新たな電力設定値Ｐｄｐ２’を生成する。

【0086】

この例では、変換器２１の内部および外部のインピーダンス等によって決定される変換器２１の停止後の直流電力Ｐｄ２が上に凸であるため、これを相殺するように、双極共通制御装置１０は、下に凸となるように電力設定値Ｐｄｐ２’を生成している。

【0087】

電力設定値Ｐｄｐ２’の計算は、図５において説明した場合と同様にすることができる。すなわち、図示のように電力設定値Ｐｄｐ２’および直流電力Ｐｄ１，Ｐｄ２が時間の関数であるため、時刻同期してデータをそれぞれ取得し、その時刻における電力設定値Ｐｄｐ２’として極制御装置３２に送信する。

【0088】

このようにして、変換器２１，２２を含む送電端等が出力する直流電力Ｐｄは、電力設定値Ｐｄｐとおりに一定の値を維持することができる。

【0089】

図８は、比較例の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。
図８は、両方の変換器２１，２２が同じ大きさの異なる潮流方向の電力設定値で運転することによって、１台の変換器の最小の出力電力よりも小さい送電電力等を出力している場合の例を示している。この例では、上位制御装置は、電力設定値Ｐｄｐを０に設定し、その後、１台の変換器が出力し得る出力電力程度の電力設定値Ｐｄｐに遷移させる場合が示されている。双極共通制御装置２１０は、変換器２１，２２を潮流方向の異なる最小の電力設定値±Ｐｄｐｍｉｎにそれぞれ設定し、電力設定値Ｐｄｐが０からＰｄｐに遷移するタイミングで変換器２１の潮流方向を反転させる場合の例である。図８は、上述した実施形態の場合の第３の状態に対応する運転について示している。

【0090】

図８に示すように、時刻ｔ３０において、両方の極の変換器２１，２２の起動信号がアクティブとなる。上位制御装置は、電力設定値Ｐｄｐとして０を指令しており、双極共通制御装置２１０は、これを解釈して、２つの変換器２１，２２に異なる潮流方向で最小の直流電力を出力するように、±Ｐｄｐｍｉｎをそれぞれ設定している。

【0091】

時刻ｔ３１において、変換器２１，２２が運転を開始し、直流電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２が立ち上がる。変換器２１，２２は、直流電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２に応じて直流電流Ｉｄ１，Ｉｄ２を出力する。

【0092】

時刻ｔ３２において、双極共通制御装置２１０は、電力設定値Ｐｄｐ２を増大させる。電力設定値Ｐｄｐ２の時間増加率は、あらかじめ設定されている。時刻ｔ３２は、時刻ｔ３３において、送電端等の電力設定値Ｐｄｐ程度となるように、当初の電力設定値Ｐｄｐｍｉｎおよび電力設定値Ｐｄｐ２の増加率にもとづいて決定される。

【0093】

時刻ｔ３３において、上位制御装置は、電力設定値を０からＰｄｐに遷移させるように指令を送信する。双極共通制御装置２１０は、指令を解釈して、時刻ｔ３３において、変換器２１の潮流方向を反転する。潮流反転後の電力設定値Ｐｄｐ１は、Ｐｄｐ／２とされる。また、潮流反転しない変換器２２の電力設定値Ｐｄｐ２もＰｄｐ／２とされる。

【0094】

時刻ｔ３３では、Ｐｄｐ１，Ｐｐｄ２は、他極判定部２１１に入力される。他極判定部２１１は、潮流反転しない方の変換器２２を他極と判定し、Ｐｄｐ２をスムージング制御回路２１２に出力する。

【0095】

スムージング制御回路２１２は、スムージング制御有効信号Ｃ３をアクティブに設定する。電力設定値Ｐｄｐ２は、一次遅れ回路２１３ｃに入力され、スムージング制御回路２１２は、電力設定値Ｐｄｐ２’’を出力する。

【0096】

一次遅れ回路２１３ｃを通過した電力設定値Ｐｄｐ２’’は、一次遅れ応答により、下に凸の特性を有している。

【0097】

時刻ｔ３３において、変換器２１は、潮流方向反転のため、出力する直流電圧Ｖｄ１を極性を反転させる。直流電圧Ｖｄ１の反転動作に要する期間は、直流線路の特性等を考慮してあらかじめ設定されている。変換器２１が出力する直流電流Ｉｄ１は、電力設定値Ｐｄｐ１に応じて増大する。したがって、変換器２１が出力する直流電力Ｐｄ１は、直流電圧Ｖｄ１に応じて増大する。

【0098】

この例のように、時刻ｔ３３から時刻ｔ３４の期間において、変換器２１が出力する直流電力Ｐｄ１がほぼ直線的に変化し、変換器２２が出力する直流電力Ｐｄ２が下に凸の一次遅れ応答特性を示す場合には、送電電力等は、図示のように多少低下する。破線で示した曲線は、電力設定値Ｐｄｐ２をスムージング制御回路２１２を通さずに、ステップ状に変化させた場合の送電電力等を示しており、これに比べれば、比較例の場合の送電電力等の電力低下は小さく抑えられている。上述した第１の状態や第２の状態に相当する場合と同様に、潮流反転する側の直流電圧の変化率は、内部的に固定されており、反転前後の直流電圧値等によっては、直流電力低下はさらに大きくなるおそれがある。

【0099】

図９は、実施形態の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。
図９は、上述した比較例の場合と同様に、運転中の変換器２１，２２のうち、変換器２１の潮流方向を反転して、双極の電力設定値を０からＰｄｐに増大させる場合を示している。図９では、時刻ｔ３０から時刻ｔ３３の期間の動作および時刻ｔ３４以降の動作は、図８の場合と同じである。したがって、時刻ｔ３３から時刻ｔ３４までの動作について説明する。

【0100】

図９に示すように、実施形態の双極共通制御装置１０では、変化する極である１極の他極である２極の変換器２２の電力設定値Ｐｄｐ２’を、変換器２１，２２が出力している直流電力Ｐｄｐ（＝Ｐｄ１＋Ｐｄ２）が電力設定値Ｐｄｐとなるように、電力設定値Ｐｄｐ２’を計算し、設定する。

【0101】

電力設定値Ｐｄｐ２’の計算は、図示のように電力設定値Ｐｄｐ２’および直流電力Ｐｄ１，Ｐｄ２が時間の関数であるため、時刻同期してデータを取得し、その時刻における電力設定値Ｐｄｐ２’として極制御装置３２に送信する。

【0102】

このようにして、潮流方向反転する極の他極の電力設定値を、実際に出力している直流電力Ｐｄが電力設定値Ｐｄｐとなるように、他極の電力設定値を計算することによって、潮流反転時の直流電力の一時的な変化を抑制することができる。

【0103】

上述したように、実施形態の双極共通制御装置１０では、起動、停止あるいは潮流反転する極の他極の電力設定値を計算することによって、変化を生ずる期間においても直流電力の低下や上昇を生ずることなく、所望の直流電力を得ることができる。

【0104】

比較例の双極共通制御装置２１０では、一方の極の起動、停止あるいは潮流反転によって、必要なスムージングの度合いが異なるので、一次遅れ回路の時定数をそれぞれに対して設定している。そのため、一方の極が起動するのか、停止するのか、あるいは潮流方向反転するのかをその都度判定して、一次遅れ回路の時定数を切り替える必要がある。これに対して、実施形態の双極共通制御装置１０は、実際に出力している送電端等が出力する直流電力Ｐｄを電力設定値Ｐｄｐとなるように、他極の電力設定値を計算する。そのため、一方の極が起動するか、停止するのか、あるいは潮流反転するのかにかかわらず、同じ回路やアルゴリズム等を用いて、他極の電力設定値を計算することができるので、回路構成やプログラム等を簡素化することができる。

【0105】

上述のように、一方の極の動作状態によらず、他極の電力設定値を計算することができるので、変換器内の回路定数や、接続される線路のインピーダンス等がシステムごとに異なっていること等により、一方の極の挙動が変化しても、確実に変化の抑制された直流電力を出力することができる。

【0106】

なお、実施形態の双極共通制御装置１０のスムージング制御回路１２においては、実際に出力している直流電力Ｐｄ（＝Ｐｄ１＋Ｐｄ２）を用いて、電力設定値Ｐｄｐ２’（またはＰｄｐ１’）を計算する。電気量の測定後のアナログ－ディジタル変換にともなう遅れや、その他の回路の応答遅れ等が存在する。そのため、電力設定値Ｐｄｐ２’（またはＰｄｐ１’）を計算する場合には、これらの遅れを見込んで、補正値を加算または減算するようにしてもよい。

【0107】

次にスムージング制御禁止回路１４について説明する。
図１０は、実施形態の双極共通制御装置の動作を説明するために模式的に例示した動作波形図である。
図１０は、２つの極の変換器２１，２２が最低の電力設定値Ｐｄｐｍｉｎで運転している場合に、変換器２１，２２とも同時に同じ方向に電力設定値を増大させるときについての動作波形例を模式的に示している。つまり、図１０は、上述した実施形態の場合の第１～第３の状態のいずれにも対応していない。

【0108】

この場合においても、上述の第１～第３の状態の場合と同様に、変換器２１，２２が実際に出力している直流電力Ｐｄ（＝Ｐｄ１＋Ｐｄ２）が変化後の電力設定値Ｐｄｐに追従するように、電力設定値Ｐｄｐ２’（またはＰｄｐ１’）を計算すればよい。しかしながら、２つの変換器２１，２２の出力が同時に同じ方向に変化する場合には、直流電力Ｐｄを電力設定値Ｐｄｐに追従させようとすると、スムージングを行う方の極の変換器の最大の出力電力を超えて設定しなければならない場合がある。そのため、スムージング制御禁止回路１４は、このように同一方向に電力設定値を変化させる場合には、電力設定値のスムージング制御を行わないようにする。

【0109】

図１０に示すように、時刻ｔ４０において、変換器２２の起動信号がアクティブとなり、時刻ｔ４１で変換器２２は、運転を開始して、直流電圧Ｖｄ２を起動させる。変換器２２は、直流電圧Ｖｄ２に応じて直流電流Ｉｄ２を出力する。

【0110】

時刻ｔ４２において、変換器２１のための起動信号がアクティブとなり、変換器２１は、運転を開始する。変換器２１は、直流電圧Ｖｄ１を起動させ、直流電流Ｉｄ２を出力する。

【0111】

ここで、実線が、電力設定値Ｐｄｐ２をスムージング制御回路１２に通さない場合の波形を示している。１極の変換器２１が出力する直流電力Ｐｄ１は、直流電圧Ｖｄ１の起動時の波形となるため、送電端等が出力する直流電力Ｐｄは時刻ｔ４２から時刻ｔ４３の期間では、所望の電力設定値Ｐｄｐよりも低くなる。

【0112】

時刻ｔ４２において、スムージング制御回路１２によって、変換器２２の電力設定値Ｐｄｐ２’を下に凸となるように生成すると、送電端等の出力する直流電力Ｐｄは、電力設定値Ｐｄｐに追従させることができるが、変換器２２の出力容量を超えてしまう場合には、電力設定値Ｐｄｐ２’の設定ができないことになる。一方、比較例のように、一次遅れ回路によって電力設定値Ｐｄｐ’’を生成すると、上に凸の動作波形となるため、送電端等が出力する直流電力Ｐｄは、破線で示したように、実線の場合よりも値の低下幅が大きくなってしまう。

【0113】

そこで、実施形態の双極共通制御装置１０では、スムージング制御禁止回路１４によって、電力設定値を同時に同一方向に変化させる場合には、スムージング制御回路１２を通さずに、そのまま電力設定値Ｐｄｐ１，Ｐｄｐ２を用いることで、安全かつ変化が抑制された直流電力を出力することができるようになる。

【0114】

上述では、電力設定値にもとづいて、各変換器の運転状態が制御される例について説明したが、電力設定値に代えて、直流電流設定値としてもよいのはいうまでもない。

【0115】

このようにして、一方の極の起動、停止、潮流反転時の電力変動を抑制した制御装置が実現される。

【0116】

以上、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。これら新規な実施形態は、その他のさまざま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ともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0117】

１，２ 交流系統、３，４ 直流系統、５～８ 変圧器、１０ 双極共通制御装置、１２ スムージング制御回路、１４ スムージング制御禁止回路、２１，２２，４１，４２ 変換器、３１，３２ 極制御装置、１００ 直流送電システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】