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公開番号2025000313
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-07
出願番号2023100104
出願日2023-06-19
発明の名称電力変換装置および送電システム
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241224BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】より低コストで、より適切な送電制御を行うことができる電力変換装置および送電システムを提供することである。
【解決手段】実施形態の電力変換装置は、直流系統と交流系統との間で直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、検出部と、制御部とを持つ。検出部は、前記交流系統の異常を検出する。制御部は、前記検出部により前記交流系統の異常が検出された場合に、前記電力変換装置の直流電圧の出力を上昇させて前記電力変換装置に流れる直流電流を抑制する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直流系統と交流系統との間で直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、
前記交流系統の異常を検出する検出部と、
前記検出部により前記交流系統の異常が検出された場合に、前記電力変換装置の直流電圧の出力を上昇させて前記電力変換装置に流れる直流電流を抑制する制御部と、を備える、
電力変換装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
直流系統と交流系統との間で交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、
前記直流系統の電力と前記交流系統の電力とを検出する検出部と、
前記交流系統からの電力に応じて直流電流の出力を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記交流系統の有効電力と前記直流系統の有効電力とに乖離がある場合に、前記電力変換装置をゲートブロックさせる、
電力変換装置。
【請求項３】
直流系統と交流系統との間で交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、
前記直流系統の電力と前記交流系統の電力とを検出する検出部と、
前記交流系統からの電力に応じて直流電流の出力を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記交流系統の有効電力と前記直流系統の有効電力とに乖離がある場合に、前記交流系統からの交流電圧の周波数を変動させる、
電力変換装置。
【請求項４】
直流系統と交流系統との間で交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、
前記直流系統の電力と前記交流系統の電力とを検出する検出部と、
前記交流系統からの融通電力に応じて直流電流の出力を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記交流系統の有効電力と前記直流系統の有効電力とに乖離がある場合に、前記電力変換装置の交流電圧を低下させる、
電力変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換装置と、請求項２から請求項４のうち何れか一つに記載の電力変換装置とを含み、それぞれの電力変換装置の間に直流系統を有する、
送電システム。
【請求項６】
請求項２から請求項４のうち少なくとも一つに記載の電力変換装置に交流電力を供給する発電設備を制御する発電設備側制御部を更に備え、
前記発電設備側制御部は、前記交流系統の有効電力と前記直流系統の有効電力とに乖離があることによって前記電力変換装置への制御が実行された場合に、前記発電設備に電力を抑制する制御を行わせる、
請求項５に記載の送電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置および送電システムに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、交流系統間で直流送電を行う直流送電システムについて検討・導入が進められている。従来の直流送電システムは、受電側の交流系統で事故等の異常が発生すると、直流系統側の電力を交流系統側に出力できなくなる。例えば、直流送電システムが自励式の電力変換装置を適用して直流連系している場合には、送電側からの融通電力によって事故除去までの間に余剰電力が発生し、電力変換装置内の直流コンデンサが過電圧によって過充電されることにより、事故等の異常が発生し停止に至る恐れがある。なお、送電側の交流系統が洋上風力等を用いた発電設備の場合には、送電側の電力変換装置にＤＣ－ＡＣＲ（Direct Current Automatic Current Regulator；直流電流調整）機能が設けられているため、この機能を用いて送電側からの融通電力を抑制するように制御することも考えられる。しかしながら、この制御は、受電側の融通電力を制御することができないため、受電側で異常が発生した場合に、受電側の電力変換装置が余剰電力に耐えることができず、過電圧により異常が発生して停止に至る恐れがある。また従来では、上記の事象を解決する手法として、ブレーキングチョッパを設置する手法が存在する。ブレーキングチョッパは、降圧チョッパのように動作し、直流系統で発生している余剰電力を抵抗で消費することで直流コンデンサの過充電を抑制することができる。しかしながら、従来ではブレーキングチョッパの設置によりコストが増大する等の課題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
金子恭大、関口慧、新井卓郎、水谷麻美、石黒崇裕：「多端子直流送電システムを対象とした直流事故時のブレーキングチョッパ動作検証」、令和３年度電気学会全国大会予稿集、６－２３２、ｐｐ．４０２－４０３（２０２１）
V.HUSSENNETHER、J.RITTIGER、A.BARTH、D.WORTHINGTON、G.DELL’ANNA、M.RAPETTI、B.HUHNERBEIN、M.SIEBERT：「Projects BorWin2 and HelWin1 － Large Scale Multilevel Voltage-Sourced Converter Technology for Bundling of Offshore Windpower」、 CIGRE session、 Paris、 paper reference、 B4-306(2012)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、より低コストで、より適切な送電制御を行うことができる電力変換装置および送電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の電力変換装置は、直流系統と交流系統との間で直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、検出部と、制御部とを持つ。検出部は、前記交流系統の異常を検出する。制御部は、前記検出部により前記交流系統の異常が検出された場合に、前記電力変換装置の直流電圧の出力を上昇させて前記電力変換装置に流れる直流電流を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
実施形態の電力変換装置を含む送電システム１の概略構成図。
第１および第２の交直変換器の具体的な構成の一例を示す図。
セル２３０の構成の一例を示す図。
第１の実施例における送電制御処理の一例を示すフローチャート。
第２の実施例における送電制御処理の一例を示すフローチャート。
第３の実施例における送電制御処理の一例を示すフローチャート。
第４の実施例における送電制御処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の電力変換装置および送電システムを、図面を参照して説明する。
【０００８】
（全体構成）
図１は、実施形態の電力変換装置を含む送電システム１の概略構成図である。送電システム１は、例えば、発電設備１００と、第１交直変換器２００と、第２交直変換器３００と、陸系統４００と、を備える。発電設備１００および陸系統４００のそれぞれは「交流系統」の一例である。より具体的には、発電設備１００は「送電側交流系統」の一例であり、陸系統４００は「受電側交流系統」の一例である。交流系統は、交流電源や交流負荷であってもよい。第１交直変換器２００と第２交直変換器３００のそれぞれは「電力変換装置」の一例である。より具体的には、第１交直変換器２００は「送電側電力変換装置」の一例であり、第２交直変換器３００は「受電側電力変換装置」の一例である。図１の例において、第１交直変換器２００と第２交直変換器３００とは、発電設備１００と陸系統４００との間に設けられている。第１交直変換器２００と第２交直変換器３００の間は、直流電力（直流電流）が送電される直流系統である。直流系統には、第１交直変換器２００および第２交直変換器３００に含まれる構成のうち、少なくとも一部が含まれてよい。直流系統は、直流電源や直流負荷であってもよい。図１に示すように、送電システム１は、発電設備１００と陸系統４００とが第１交直変換器２００および第２交直変換器３００によって直流連系された直流送電システムである。
【０００９】
発電設備１００は、例えば洋上風力発電設備（洋上系統）であるが、太陽光発電設備等でもよく、他の発電設備でもよい。第１交直変換器２００は、発電設備１００と変圧器ＴＲ１を介して接続される。第１交直変換器２００は、発電設備１００からの三相の交流電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）し、変換した直流電力を直流系統（第２交直変換器３００側）に出力する。第２交直変換器３００は、直流系統（第１交直変換器２００側）からの直流電力を三相の交流電力に変換し、変圧器ＴＲ２を介して陸系統４００に出力する。
【００１０】
変圧器ＴＲ１、ＴＲ２は、例えば三相変圧器でもよく、三相のそれぞれの相ごとに対応した三つの単相変圧器のそれぞれが接続された構成でもよい。変圧器ＴＲ１、ＴＲ２は、供給された交流電力を出力側で制御できるように変圧し、変圧した交流電力を出力側へ出力する。なお、送電システム１は、変圧器ＴＲ１、ＴＲ２を設けない構成であってもよい。陸系統４００は、陸上に設けられた交流系統であるが、陸上に限定されなくてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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