多段変換器の運転制御装置
【課題】設備容量を増大させることなく交流系統への高調波の流出を抑制でき健全な変換器群で運転を継続できる多段変換器の運転制御装置を提供することである。
【解決手段】多段変換器１１の各変換器群１２のいずれかの変換器１３の故障を変換器故障検出装置１９が検出したときは、変換器制御装置２０は、その変換器が属する変換器群１２の変換器１３を停止させるとともに、残りの健全な変換器群１２を運転継続させる。その際には、残りの健全な変換器群１２から発生する高調波がハイパスフィルタ１５により交流系統側に流出するのを防止できるスイッチング周波数で運転継続する。また、冷却器制御装置２１は、運転継続される残りの健全な変換器群１２の発熱量に見合った冷却水を健全な変換器群１２に供給するように冷却器１７を駆動制御する。
【解決手段】多段変換器１１の各変換器群１２のいずれかの変換器１３の故障を変換器故障検出装置１９が検出したときは、変換器制御装置２０は、その変換器が属する変換器群１２の変換器１３を停止させるとともに、残りの健全な変換器群１２を運転継続させる。その際には、残りの健全な変換器群１２から発生する高調波がハイパスフィルタ１５により交流系統側に流出するのを防止できるスイッチング周波数で運転継続する。また、冷却器制御装置２１は、運転継続される残りの健全な変換器群１２の発熱量に見合った冷却水を健全な変換器群１２に供給するように冷却器１７を駆動制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単位変換器を多段に接続して変換器群を形成し、複数の変換器群をそれぞれ変換器用変圧器を介して交流系統側に並列接続される多段変換器の運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧大容量の交直変換器の構成には、複数の単位変換器を多段に接続した多段変換器を採用するケースが多い。これは、単位変換器当たりの電圧や容量がそれほど大きくなくても、多段構成にすることで高電圧大容量を実現できるからである。多段変換器は、単位変換器を１段と数えて単位変換器が数段で１群を構成し、さらに、これらの各変換器群が変換器用変圧器により多重に結合されて構成される。
【０００３】
図１４は、冷却系統にプールを備えた２段２群構成の多段変換器の構成図である。多段変換器１１は２つの変換器群１２ａ、１２ｂから構成され、各々の変換器群１２ａ、１２ｂはそれぞれ２台の変換器１３を有している。すなわち、変換器群１２ａは２台の変換器１３ａ１、１３ａ２を有し、変換器群１２ｂは２台の変換器１３ｂ１、１３ｂ２を有している。そして、変換器群１２ａ、１２ｂごとに変換器用変圧器１４ａ、１４ｂを介して交流系統に連系している。そして、交流系統には、変換器１３ａ１〜１３ｂ２から発生する高調波が交流系統へ流出するのを防ぐためのハイパスフィルタ（以下ＨＰＦ）が設けられている。
【０００４】
例えば、変換器１３は１段あたり容量２５ＭＶＡ、スイッチング周波数４５０Ｈｚとすると、これが２段で１群を構成しているので、１つの変換器群の容量は５０ＭＶＡとなり変換器用変圧器１４を介して交流系統に連系している。変換器用変圧器１４は、昇圧する交流側は２段の巻線を直列接続し、直流側の巻線は各段の変換器１３に接続されている。従って、２台の変換器用変圧器１４ａ、１４ｂは交流系統側で並列接続されていて全変換器容量は１００ＭＶＡになる。
【０００５】
一方、変換器１３ａ１〜１３ｂ２を運転すると、変換素子の導通損失、スイッチング損失、回路の浮遊インダクタンスによる損失等により熱を発生する。多段変換器１１は群ごとに熱交換器１６と冷却器１７とがそれぞれ設置されている。図１４では、変換器群１２ａに対して熱交換器１６ａ及び２台の冷却器１７ａ１、１７ａ２が設けられ、変換器群１２ｂに対して熱交換器１６ｂ及び２台の冷却器１７ｂ１、１７ｂ２が設けられている。
【０００６】
例えば、変換器群１２ａの変換器１３ａ１、１３ａ２の変換素子を冷却するための１次系冷却水は、図示省略のポンプにより熱交換器１６ａと変換器１３ａ１、１３ａ２の変換素子との間を循環しており、１次系冷却水がもつ熱は熱交換器１６ａにより２次系冷却水側へ熱放出される。２次系冷却水も図示省略のポンプにより循環されており、２次系冷却水がもつ熱は冷却器１７ａ１、１７ａ２の冷却ファンにより大気中に熱放出される。変換器群１２ｂの冷却系統についても同様である。
【０００７】
ここで、変換器１３ａ１〜１３ｂ２を運転すると変換器１３ａ１〜１３ｂ２から高調波が発生する。変換器１３ａ１〜１３ｂ２から発生する高調波が交流系統へ流出するのを防ぐためにＨＰＦ１５が変換器用変圧器１４の交流系統側に設置されているが、ＨＰＦ１５には設計周波数があり、この設計周波数のときに最も多くの高調波の流出を防ぐように設計されている。
【０００８】
１台の変換器１３当たりのスイッチング周波数ｆｓｗの和を等価スッチング周波数といい、ＨＰＦ１５の設計周波数はこの等価スイッチング周波数の値に設計されている。図１４では、１台の変換器１３当たりのスイッチング周波数ｆｓｗが４５０Ｈｚであることから、等価スイッチング周波数は４５０Ｈｚ×２段×２群＝１８００Ｈｚとなり、ＨＰＦ１５の設計周波数も１８００Ｈｚとしている。
【０００９】
このような多段変換器１１のいずれかの変換器が故障したときは、多段変換器１１の全体を停止するようにしている。これは、残りの健全な変換器群１２で運転を継続したとすると、等価スイッチング周波数がＨＰＦ１５の設計周波数以下になり、高調波の流出が大きくなってしまうためである。そこで、図１５に示すように変換器群１２ａ、１２ｂごとにＨＰＦ１５ａ、１５ｂを設置することが考えられるが、各々のＨＰＦ１５ａ、１５ｂの設計周波数を小さくすることになるので、設備容量の増大を招いて設備寸法が大きくなり、ＨＰＦ１５の設置数も多くなるため現実的ではない。
【００１０】
ここで、複数台の電力変換器の直流側を接続して電力の融通を行うシステムにおいて、１台の電力変換器が系統事故や変換器の故障等で停止しても、残りの健全な電力変換器で運転を継続できるようにしたものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−７４７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１のものでは予備の電力変換器を設ける必要があるので、設備容量の増大を招くことになる。また、多段変換器１１のいずれかの変換器１３が故障したときは、多段変換器１１の全体を停止するようにしているので、残りの健全な変換器群の利用率が低下する。特に電力の需要ピーク時に健全な変換器群で運転を継続し電力を供給できるようにすることが望まれている。
【００１２】
本発明の目的は、設備容量を増大させることなく交流系統への高調波の流出を抑制でき健全な変換器群で運転を継続できる多段変換器の運転制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、複数の単位変換器を多段に接続して変換器群を形成し、複数の前記変換器群をそれぞれ変換器用変圧器を介して交流系統側に並列接続して多段変換器を構成し、前記多段変換器の変換器群に冷却水を供給して冷却する複数の冷却器を有し、前記多段変換器から発生する高調波が交流系統側に流出するのを防止するためのハイパスフィルタを変換器用変圧器の交流系統側に接続した系統における前記多段変換器の運転制御を行う多段変換器の運転制御装置において、各変換器群のいずれかの変換器の故障を検出する変換器故障検出装置と、故障が検出された変換器及びその変換器が属する変換器群の変換器を停止させるとともに、残りの健全な変換器群を運転継続させたときに残りの健全な変換器群から発生する高調波が前記ハイパスフィルタにより交流系統側に流出するのを防止できるスイッチング周波数で残りの健全な変換器群を運転継続する変換器制御装置と、運転継続される残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を健全な変換器群に供給するように前記冷却器を駆動制御する冷却器制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、請求項１の発明において、前記変換器制御装置は、残りの健全な変換器群の等価スイッチング周波数が故障前の変換器群の等価スイッチング周波数と等しくなるように、残りの健全な変換器群の各々の変換器の周波数を高くして運転継続させることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、請求項１または２の発明において、前記冷却器制御装置は、故障前の複数の変換器群を冷却していた冷却器を運転継続し、残りの健全な変換器群に冷却水を供給することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、請求項１または２の発明において、前記冷却器制御装置は、残りの健全な変換器群が故障直前の出力を維持するときの発熱量に見合った冷却水を供給するのに必要な台数の冷却器を運転し、健全な変換器群に供給することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、請求項４の発明において、前記冷却器制御装置は、残りの健全な変換器群に冷却水を供給するにあたり、複数の冷却器のうち冷却器の損失が最小となる冷却器の組合せを選択して、選択された冷却器を運転することを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、請求項１の発明において、変換器制御装置は、運転継続される残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を冷却器から健全な変換器群に供給できないときは、冷却器の冷却能力の範囲内及び残りの健全な変換器群から発生する高調波の許容範囲内で、残りの健全な変換器群のスイッチング周波数または出力電力を小さくして残りの健全な変換器群を運転継続することを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、 複数の単位変換器を多段に接続して変換器群を形成し、複数の前記変換器群をそれぞれ変換器用変圧器を介して交流系統側に並列接続して多段変換器を構成し、前記多段変換器の変換器群に冷却水を供給して冷却する複数の冷却器を有し、前記多段変換器から発生する高調波が交流系統側に流出するのを防止するためのハイパスフィルタを変換器用変圧器の交流系統側に接続した系統における前記多段変換器の運転制御を行う多段変換器の運転制御装置において、複数の冷却器のいずれかの冷却器の故障を検出する冷却器故障検出装置と、故障が検出された冷却器を停止させるとともに残りの健全な冷却器を運転継続させる冷却器制御装置と、健全な冷却器の冷却能力の範囲内及び多段変換器から発生する高調波の許容範囲内で、変換器群のスイッチング周波数または出力電力を小さくして変換器群を運転継続する変換器制御装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、各変換器群のいずれかの変換器が故障したときは、故障が検出された変換器及びその変換器が属する変換器群の変換器を停止させ、残りの健全な変換器群を運転継続させるので、多段変換器の利用率が向上する。また、その際に、残りの健全な変換器群から発生する高調波がハイパスフィルタにより交流系統側に流出するのを防止できるスイッチング周波数で残りの健全な変換器群を運転継続するので、交流系統に高調波を流出することを抑制できる。
【００２１】
また、運転継続される残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を冷却器から健全な変換器群に供給できないときは、冷却器の冷却能力の範囲内及び残りの健全な変換器群から発生する高調波の許容範囲内で、残りの健全な変換器群のスイッチング周波数または出力電力を小さくして残りの健全な変換器群を運転継続するので、交流系統への高調波の流出を抑制しつつ、電力の供給を極力継続することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器に適用した場合の構成図である。図１４に示した従来例は、２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器であるが、図１に示す多段変換器１１は、２つの変換器群１２ａ、１２ｂから構成され、各々の変換器群１２ａ、１２ｂは２台の変換器１３をそれぞれ有し、冷却系統にはプールを備えている。図１４と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２３】
多段変換器１１は図示省略の直流電源に接続され、変換器群１２ａの変換器１３ａ１、１３ａ２及び変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２により直流を交流に変換して変換器用変圧器１４ａ、１４ｂを介して交流系統に電力を供給している。以下の説明では、変換器１３は１段あたり容量２５ＭＶＡ、スイッチング周波数４５０Ｈｚとして説明する。変換器１３は１段あたり容量２５ＭＶＡであるので、１つの変換器群の容量は５０ＭＶＡとなり、多段変換器１１の全変換器容量は１００ＭＶＡになる。また、等価スイッチング周波数は１８００Ｈｚである。
【００２４】
変換器群１２ａの変換器１３ａ１、１３ａ２及び変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２を冷却する冷却系統は、１次系冷却水が熱交換器１６ａと変換器１３ａ１、１３ａ２の変換素子との間、熱交換器１６ｂと変換器１３ｂ１、１３ｂ２の変換素子との間を循環しており、１次系冷却水がもつ熱は熱交換器１６ａ、１６ｂにより熱交換される。そして、熱交換器１６ａ、１６ｂにより熱交換された二次系冷却水は、プール１８を介して熱交換器１６ａ、１６ｂと冷却器１７ａ１〜１７ｂ２との間を循環し、２次系冷却水がもつ熱は冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の冷却ファンにより大気中に熱放出される。
【００２５】
次に、変換器故障検出装置１９は、各変換器群１２ａ、１２ｂのいずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２の故障を検出するものであり、変換器故障検出装置１９は、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２の故障を検出したときは、変換器制御装置２０及び冷却器制御装置２１に故障検出信号を出力する。
【００２６】
変換器制御装置２０は、通常時は、多段変換器１１への所定の電力指令に基づいてゲート制御回路２２を介して多段変換器１１の変換器１３ａ１〜１３ｂ２を制御し、直流電力を交流電力に変換して交流系統に交流電力を供給する。
【００２７】
そして、変換器故障検出装置１９から故障検出信号を入力すると、まず、故障が検出された変換器１３及びその変換器１３が属する変換器群１２の変換器１３を停止させる。いま、変換器群１２ａの変換器１３ａ１が故障したとすると、変換器制御装置２０は、故障が検出された変換器１３ａ１及びその変換器１３ａ１が属する変換器群１２ａの変換器１３ａ２を停止させる。変換器１３ａ１、１３ａ２の停止は、ゲート制御回路２２からのゲート信号をブロックすることにより行う。
【００２８】
それとともに、残りの健全な変換器群１２ｂを運転継続させる。その際には、その健全な変換器群１２ｂから発生する高調波がＨＰＦ１５により交流系統側に流出するのを防止できるスイッチング周波数で運転する。例えば、１台の変換器１３当たりのスイッチング周波数ｆｓｗが４５０Ｈｚである場合には、その２倍の９００Ｈｚとする。これは、故障した変換器１３ａ１を含む変換器群１２ａが停止しているので、健全な変換器群１２ｂだけの運転とした場合には、スイッチング周波数ｆｓｗをそのままにしておくと、等価スイッチング周波数は４５０Ｈｚ×２段×１群＝９００Ｈｚとなり、ＨＰＦ１５の設計周波数の１８００Ｈｚに一致しなくなるからである。そこで、スイッチング周波数ｆｓｗを９００Ｈｚとし、等価スイッチング周波数を９００Ｈｚ×２段×１群＝１８００Ｈｚとし、ＨＰＦ１５の設計周波数と同じ１８００Ｈｚとする。
【００２９】
また、冷却器制御装置２１は、変換器故障検出装置１９から故障検出信号を入力すると、運転継続される残りの健全な変換器群１２ｂの発熱量に見合った冷却水を健全な変換器群１２ｂに供給するように、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２を駆動制御する。
【００３０】
図２は本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。まず、通常運転中において、各変換器群１２ａ、１２ｂのいずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したか否かを判定し（Ｓ１）、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２も故障していないときは、処理を終了し通常運転を継続する。一方、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したときは、例えば変換器１３ａ１が故障したときは、故障した変換器１３ａ１の属する変換器群１２ａを停止させる（Ｓ２）。
【００３１】
次に、健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数ｆｓｗを求める（Ｓ３）。健全な変換器群１２のスイッチング周波数ｆｓｗは、前述したように、運転継続される１台の変換器１３当たりのスイッチング周波数（以下ｆｓｗ）の和である等価スイッチング周波数がＨＰＦ１５の設計周波数と同じ周波数になるように求められる。そして、求めたスイッチング周波数ｆｓｗで健全な変換器１２ｂを運転継続する（Ｓ４）。これにより、高調波が交流系統に流出することを防止できる。
【００３２】
なお、冷却器制御装置２１による冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の駆動制御は、変換器１３の故障後においても故障前と同じ状態で変換器群１２ａ、１２ｂを冷却する。例えば、変換器群１２ａを停止して残りの健全な変換器群１２ｂで運転継続する場合、健全な変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２を２倍の９００Ｈｚのスイッチング周波数ｆｓｗで運転することになるので、変換器１３ｂ１、１３ｂ２の損失が４５０Ｈｚのスイッチング周波数ｆｓｗで運転したときよりも大きくなるが、変換器１３の故障前後において同じ状態で変換器群１２ａ、１２ｂを冷却するので、損失が大きくなった分だけ発熱量が増加しても変換器群１２ｂを十分冷却できる。
【００３３】
図３は本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の他の一例を示すフローチャートである。残りの健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数ｆｓｗが２倍になっても、変換器損失は例えば１．３倍程度で２倍までは増えない。よって、図２に示した一例のようにすべての冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の冷却ファンを全台運転すると補機損も大きくなるので、不要な冷却ファンを停止させて補機損を少なくする。
【００３４】
通常運転中において、各変換器群１２ａ、１２ｂのいずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したか否かを判定し（Ｓ１）、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２も故障していないときは、処理を終了し通常運転を継続する。一方、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したときは、例えば変換器１３ａ１が故障したときは、故障した変換器１３ａ１の属する変換器群１２ａを停止させ（Ｓ２）、等価スイッチング周波数がＨＰＦ１５の設計周波数と同じ周波数になるように、健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数ｆｓｗを求める（Ｓ３）。
【００３５】
そして、求めたスイッチング周波数ｆｓｗで健全な変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２が故障直前の出力を維持するように運転したときの変換器損失を求め（Ｓ４）、その変換器損失による発熱量を冷却できる冷却器１７の台数を算出する（Ｓ５）。算出した冷却器１７の台数が冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の全台数より少ないときは、余剰の冷却器を停止し（Ｓ６）、ステップＳ３で求めたスイッチング周波数ｆｓｗで健全な変換器１２ｂを運転継続する（Ｓ７）。
【００３６】
いま、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２はそれぞれ１６０ｋＷの最大熱交換量（冷却能力）を有し、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の冷却ファンの補機損はそれぞれ１３ｋＷであり、残りの健全な変換器群１２ｂを９００Ｈｚのスイッチング周波数ｆｓｗで１ｐｕの出力で運転継続させた場合の変換器損失が４３０ｋWであるとする。この場合、３台の冷却器１７での最大熱交換量は、４８０ｋＷ（１６０ｋＷ×３）であるので、１台の冷却器１７を停止しても、健全な変換器群１２ｂを運転継続できる。１台の冷却器１７を停止した場合には補機損は１３ｋＷだけ少なくなる。
【００３７】
このように、高調波が交流系統に流出することを防止でき、また、余剰の冷却器を停止できるので補機損を低減できる。また、冷却器の予備器を確保できるので、仮に事故復旧中に冷却器の冷却ファンが故障しても予備器を運転することで対応できる。
【００３８】
以上の説明では、各冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量（冷却能力）は全て１６０ｋＷで均一としたが、表１に示すように、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量を非対称にして最大熱交換量に差を設けることも可能である。
【表１】
【００３９】
いま、冷却器１７ａ１の最大熱交換量Ｑ１を２００ｋＷ（補機損を１４ｋＷ）、冷却器１７ａ２の最大熱交換量Ｑ２を１２０ｋＷ（補機損を１２ｋＷ）、冷却器１７ｂ１の最大熱交換量Ｑ３を２６０ｋＷ（補機損を１５ｋＷ）、冷却器１７ｂ２の最大熱交換量Ｑ４を６０ｋＷ（補機損を１１ｋＷ）とする。そうすると、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の組合せにより、図４（ａ）に示すように１２通りの熱交換量（冷却能力）が得られる。これに対し、各冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量（冷却能力）は全て１６０ｋＷで均一とした場合には、図４（ｂ）に示すように４通りである。
【００４０】
変換器群１２の変換器１３の出力が１ｐｕのままで運転している場合には、運転する冷却器１７ａ１〜１７ｂ２は同じ台数であるので補機損に差はないが、常に変換器１３の出力が１ｐｕのままとは限らないので、冷却器１７の最大熱交換量を非対称とした場合には冷却器１７の運転台数を少なくできる。
【００４１】
例えば、常時運転時にスイッチング周波数ｆｓｗが４５０Ｈｚのままで、出力が１ｐｕから０．９ｐｕにして運転する場合には、変換器１３の損失は１つの変換器群１２あたり例えば２８６ｋＷとなり、２つの変換器群１２の場合には５７２ｋＷになる。この場合、各冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量（冷却能力）は全て１６０ｋＷで均一とすると、図４（ｂ）に示すように４台を起動して６４０ｋＷとしなければならないが、冷却器１７の最大熱交換量を非対称とした場合には、図４（ａ）に示すように、冷却器１７ａ１〜１７ｂ１の３台を起動した場合に５８０ｋｗとなるので冷却器１７ｂ２を停止できる。従って、補機損は４１ｋＷとなり、各冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量（冷却能力）が全て１６０ｋＷで均一とする場合の補機損５２ｋＷと比較して、補機損は１１ｋＷだけ少なくなる。
【００４２】
そこで、変換器群１２ａ、１２ｂのいずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障した場合に残りの健全な変換器群１２を運転継続させる場合にも、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量を非対称にして最大熱交換量に差を設ける。
【００４３】
図５は冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量を非対称にした場合の本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。
【００４４】
通常運転中において、各変換器群１２ａ、１２ｂのいずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したか否かを判定し（Ｓ１）、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２も故障していないときは、処理を終了し通常運転を継続する。一方、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したときは、例えば変換器１３ａ１が故障したときは、故障した変換器１３ａ１の属する変換器群１２ａを停止させ（Ｓ２）、等価スイッチング周波数がＨＰＦ１５の設計周波数と同じ周波数になるように、健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数ｆｓｗを求める（Ｓ３）。
【００４５】
そして、求めたスイッチング周波数ｆｓｗで健全な変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２が故障直前の出力を維持するように運転したときの変換器損失を求める（Ｓ４）。さらに、求めた変換器損失による発熱量を冷却できる冷却器の組合せを求め、その冷却器の組合せのうち冷却器損失が最小となる組合せを選択する（Ｓ５）。その選択した組合せの冷却器以外の冷却器を停止し（Ｓ６）、ステップＳ３で求めたスイッチング周波数ｆｓｗで健全な変換器１２ｂを運転継続する（Ｓ７）。
【００４６】
このように、残りの健全な変換器群に冷却水を供給するにあたり、複数の冷却器のうち冷却器の損失が最小となる冷却器の組合せを選択して、選択された冷却器を運転するので、補機損を最小とすることができる。
【００４７】
第１の実施の形態によれば、変換器群のいずれかの変換器が故障により停止したときは、残された健全な変換器群のスイッチング周波数ｆｓｗを、常時運転時のスイッチング周波数ｆｓｗよりも大きくして、ＨＰＦの設計周波数に近づけて残された健全な変換器群の運転を継続させるので、交流系統への高調波の流出を防止でき、高調波ひずみの低減ができる。
【００４８】
また、健全な変換器群のスイッチング周波数ｆｓｗを大きくすることに伴い変換器損失が増えるが、この変換器損失の増加分も考慮して残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を健全な変換器群に供給するので、健全な変換器群を安定的に運転継続できる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器に適用した場合の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器に代えて、２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器に適用したものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５０】
図６に示すように、変換器群１２ａ、１２ｂはそれぞれ独立して冷却系統が設けられている。変換器群１２ａに対して熱交換器１６ａ及び２台の冷却器１７ａ１、１７ａ２が設けられ、変換器群１２ｂに対して熱交換器１６ｂ及び２台の冷却器１７ｂ１、１７ｂ２がそれぞれ設けられている。従って、変換器群１２ａの冷却系統の冷却器１７ａ１、１７ａ２で変換器群１２ｂを冷却すること、及び変換器群１２ｂの冷却系統の冷却器１７ｂ１、１７ｂ２で変換器群１２ａを冷却することができない。
【００５１】
いま、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２は同一の熱交換量１６０ｋＷであるとすると、変換器群１２ａの変換器１３ａ１に故障が発生し、変換器群１２ａが停止した場合には、残りの健全な変換器群１２ｂを冷却できるのは冷却器１７ｂ１、１７ｂ２であり、最大熱交換量は３２０ｋＷである。従って、健全な変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数を９００Ｈｚまで大きくした運転をすると発熱量が増加するので、冷却器１７ａ１、１７ａ２を用いて残りの健全な変換器群１２ｂを冷却することができない。つまり、運転継続される残りの健全な変換器群１２ｂの発熱量に見合った冷却水を冷却器１７ｂ１、１７ｂ２からだけでは健全な変換器群１２ｂに供給できないことになる。
【００５２】
そこで、変換器制御装置２０は、冷却器１７ｂ１、１７ｂ２の冷却能力の範囲内及び残りの健全な変換器群１２ｂから発生する高調波の許容範囲内で、残りの健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数ｆｓｗまたは出力電力ｐｕを小さくして残りの健全な変換器群１２ｂを運転継続する。
【００５３】
図７は、第２の実施の形態における変換器群１２の出力ｐｕをパラメータとした場合のスイッチング周波数ｆｓｗと変換器損失との関係を示す特性図である。Ｓ１は変換器群１２ａの出力が１ｐｕのときの特性曲線、Ｓ２は変換器群１２ａの出力が０．９ｐｕのときの特性曲線、Ｓ３は変換器群１２ａの出力が０．８ｐｕのときの特性曲線、Ｓ４は変換器群１２ａの出力が０．７ｐｕのときの特性曲線、Ｓ５は変換器群１２ａの出力が０．６ｐｕのときの特性曲線、Ｓ６は変換器群１２ａの出力が０．５ｐｕのときの特性曲線、Ｓ７は変換器群１２ａの出力が０．４ｐｕのときの特性曲線である。
【００５４】
図７の特性曲線Ｓ４から分かるように、変換器群１２ｂの出力が０．７ｐｕ（３５ＭＶＡ＝５０ＭＶＡ×０．７）以下であれば、変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを９００Ｈｚまで上げても変換器損失が冷却器１７ｂ１、１７ｂ２の最大熱交換量の和３２０ｋＷを越えないことが分かる。よって、残りの健全な変換器群１２ｂの出力が０．７ｐｕ（３５ＭＶＡ）以下で運転継続させてもよいときは、変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを９００Ｈｚのままで運転継続できる。
【００５５】
一方、残りの健全な変換器群１２ｂの出力が０．７ｐｕ（３５ＭＶＡ）以上で運転継続させたいときは、変換器損失が３２０ｋＷ以下になるように、変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを９００Ｈｚよりも下げれば運転継続できることになる。例えば、残りの健全な変換器群１２ｂの出力を０．８ｐｕ（４０ＭＶＡ）で運転継続させたいときは、変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを７５０Ｈｚまで下げることで運転継続できる。
【００５６】
この場合、多段変換器１１の等価スイッチング周波数は、７５０Ｈｚ×２＝１５００Ｈｚとなり、ＨＰＦ１５の設計周波数である１８００Ｈｚからずれることになり、交流系統に高調波が流出することになる。この高調波の流出が許容範囲内となる範囲で、残りの健全な変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを変更することになる。
【００５７】
図８はＨＰＦ１５の設計周波数を定める際のＨＰＦ１５の％インピーダンスの説明図であり、図８（ａ）は多段変換器１１の交流系統の接続点における回路図、図８（ｂ）はその等価回路である。
【００５８】
図８（ａ）において、Ｖｎは多段変換器１１を高調波電源と見た場合の高調波電圧（ｐｕ）、ＶｂはＨＰＦ１５の接続点における母線電圧（ｐｕ）、％ＺｓはＨＰＦ１５の接続点から見た交流系統側の％インピーダンス、％Ｚｔは変換器変圧器１４の％インピーダンス、％ＺｆはＨＰＦ１５の％インピーダンスである。高調波電圧Ｖｎは多段変換器１１が通常運転を行う際に発生する高調波１８００Ｈｚの電圧として取り扱う。また、第２の実施の形態では健全な変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを９００Ｈｚ以外に変更して運用することもあるので、例えば、７５０Ｈｚで運転する場合も考慮して、高調波電圧Ｖｎの周波数は１８００Ｈｚ〜１５００Ｈｚであるとする。
【００５９】
図８（ｂ）は図８（ａ）の等価回路であり、この等価回路からＨＰＦ１５の接続点における母線電圧Ｖｂを求めると下記の（１）式で示される。
【００６０】
Vb＝%Zs・%Zf／(%Zt・%Zs＋%Zf・%Zt＋%Zs・%Zf)・Vn …（１）
ＨＰＦ１５の接続点における母線電圧Ｖｂを高調波電圧Ｖｎの３％以下に保つようにするためのＨＰＦ１５の％Ｚｆは（２）式で示される。
【００６１】
Vb/Vn＝%Zs・%Zf／(%Zt・%Zs＋%Zf・%Zt＋%Zs・%Zf)＜0.03
%Zf＜0.03%Zt・%Zs／{%Zs−0.03(%Zt＋%Zs)} …（２）
ＨＰＦ１５の接続点から見た交流系統側の％Ｚｆ、変換器変圧器１４の％Ｚｔは既知であるから、（２）式を満たすＨＰＦ１５の％Ｚｆを求めることができる。
【００６２】
図９は、ＨＰＦ１５の％ＺｆとＨＰＦの設計周波数ｆとの関係を示す特性図である。Ｔ０は高調波電圧Ｖｎが１５００Ｈｚを基準としたときのＨＰＦ１５の％Ｚｆ０の特性曲線、Ｔ１は高調波電圧Ｖｎが１８００Ｈｚを基準としたときのＨＰＦ１５の％Ｚｆ１の特性曲線である。また、ｆ０は１５００Ｈｚを基準としたときの（２）式を満たす設計周波数、ｆ１は１８００Ｈｚを基準としたときの（２）式を満たす設計周波数である。図９から分かるように、１５００Ｈｚを基準としたときの（２）式を満たす設計周波数ｆ０を満たすように、ＨＰＦ１５の％Ｚｆを定めておけば、１８００Ｈｚを基準としたときの（２）式を満たす設計周波数ｆ１も満たすことが分かる。
【００６３】
従って、、ＨＰＦ１５の％Ｚｆを１５００Ｈｚを基準としたときの（２）式を満たす設計周波数ｆ０を満たすように定めておけば、等価スイッチング周波数を１５００Ｈｚ〜１８００Ｈｚの範囲で変更しても、交流系統に高調波を流出することを防止できる。
【００６４】
第２の実施の形態によれば、運転継続される残りの健全な変換器群１２ｂの発熱量に見合った冷却水を冷却器１７ｂ１、１７ｂ２から健全な変換器群１２ｂに供給できないときは、冷却器１７の冷却能力の範囲内及び残りの健全な変換器群１２ｂから発生する高調波の許容範囲内で、残りの健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数または出力電力を小さくして残りの健全な変換器群を運転継続するので、いずれかの変換器１３が故障した場合であっても可能な範囲で多段変換器１１の運転を継続できる。
【００６５】
（第３の実施の形態）
図１０は本発明の第３の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器に適用した場合の構成図である。この第３の実施の形態は、図６に示した第２の実施の形態に対し、変換器故障検出装置１９に代えて、複数の冷却器のいずれかの冷却器の故障を検出する冷却器故障検出装置２３を設け、変換器制御装置２０は、健全な冷却器１７の冷却能力の範囲内及び多段変換器１１から発生する高調波の許容範囲内で、変換器群１２のスイッチング周波数ｆｓｗまたは出力電力を小さくして変換器群１２を運転継続するようにしたものである。図６と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００６６】
図１０に示すように、変換器群１２ａ、１２ｂはそれぞれ独立して冷却系統が設けられ、変換器群１２ａに対しては熱交換器１６ａ及び２台の冷却器１７ａ１、１７ａ２が設けられ、変換器群１２ｂに対しては熱交換器１６ｂ及び２台の冷却器１７ｂ１、１７ｂ２がそれぞれ設けられている。従って、変換器群１２ａの冷却系統の冷却器１７ａ１、１７ａ２で変換器群１２ｂを冷却すること、及び変換器群１２ｂの冷却系統の冷却器１７ｂ１、１７ｂ２で変換器群１２ａを冷却することができない。
【００６７】
いま、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２は同一の熱交換量１６０ｋＷであるとし、変換器群１２ｂの冷却器１７ｂ１に故障が発生したとすると、変換器群１２ｂを冷却できるのは冷却器１７ｂ２だけとなり、最大熱交換量は１６０ｋＷとなる。つまり、運転継続される変換器群１２ｂの発熱量に見合った冷却水を冷却器１７ｂ２から変換器群１２ｂに供給できないことになる。
【００６８】
そこで、変換器制御装置２０は、健全な冷却器１７ｂ２の冷却能力の範囲内及び変換器群１２ｂから発生する高調波の許容範囲内で、多段変換器１１のスイッチング周波数ｆｓｗまたは出力電力を小さくして変換器群１２を運転継続する。
【００６９】
図１１は、第３の実施の形態における変換器群１２の出力ｐｕをパラメータとした場合のスイッチング周波数ｆｓｗと変換器損失との関係を示す特性図である。Ｓ１は変換器群１２ａの出力が１ｐｕのときの特性曲線、Ｓ２は変換器群１２ａの出力が０．９ｐｕのときの特性曲線、Ｓ３は変換器群１２ａの出力が０．８ｐｕのときの特性曲線、Ｓ４は変換器群１２ａの出力が０．７ｐｕのときの特性曲線、Ｓ５は変換器群１２ａの出力が０．６ｐｕのときの特性曲線、Ｓ６は変換器群１２ａの出力が０．５ｐｕのときの特性曲線、Ｓ７は変換器群１２ａの出力が０．４ｐｕのときの特性曲線である。
【００７０】
図１１の特性曲線Ｓ７から分かるように、変換器群１２ｂの出力が０．４ｐｕ（２０ＭＶＡ＝５０ｋＷ×０．４）以下であれば、変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗが４５０Ｈｚのままでも、変換器損失が冷却器１７ｂ２の最大熱交換量１６０ｋＷを越えないことが分かる。
【００７１】
そこで、変換器群１２ａ、１２ｂの双方を合わせて出力を０．５ｐｕ〜０．７ｐｕ（５０ＭＶＡ〜７０ＭＶＡ）で運転継続させたいときは、健全な変換器群１２ａの出力を１ｐｕ（５０ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚとして運転し、冷却器１７ｂ１が故障した変換器群１２ｂの出力を０．０ｐｕ〜０．４ｐｕ（０ＭＶＡ〜２０ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚとして運転する。従って、冷却器１７ｂ１が故障した変換器群１２ｂをスイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚとしたままで運転継続できる。
【００７２】
また、変換器群１２ａ、１２ｂの双方を合わせて出力を０．５ｐｕ（５０ＭＶＡ）以下で運転継続させたいときは、冷却器１７ｂ１が故障した変換器群１２ｂを完全停止し、健全な変換器群１２ａだけで運転継続する。例えば、変換器群１２ａ、１２ｂの双方を合わせて出力を０．４ｐｕ（４０ＭＶＡ）で運転する際には、健全な変換器群１２ａの出力を０．８ｐｕ（４０ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを７５０Ｈｚとして運転する。
【００７３】
一方、変換器群１２ａ、１２ｂの双方を合わせて出力を０．７ｐｕ（７０ＭＶＡ）以上で運転継続させたいときは、健全な変換器群１２ａの出力を１ｐｕ（５０ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚとして運転し、冷却器１７ｂ１が故障した変換器群１２ｂは変換器損失が１６０ｋＷ以下になるように、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚよりも下げて運転継続する。例えば、変換器群１２ａ、１２ｂの双方を合わせて出力を０．７５ｐｕ（７５ＭＶＡ）で運転継続するときは、健全な変換器群１２ａを１ｐｕ（５０ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚとして運転し、冷却器１７ｂ１が故障した変換器群１２ｂの出力を０．５ｐｕ（２５ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを３５０Ｈｚにして運転する。
【００７４】
第３の実施の形態によれば、変換器群１２ａ、１２ｂごとに冷却系統を備えた多段変換器１１において、いずれかの冷却器１７が故障したときは、故障した冷却器１７の変換器群１２の出力またはスイッチング周波数ｆｓｗを変更して、残りの健全な冷却器１７の最大熱交換量１６０ｋＷを越えないように運転するので、いずれかの冷却器１７が故障した場合であっても可能な範囲で多段変換器１１の運転を継続できる。
【００７５】
（第４の実施の形態）
図１２は本発明の第４の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器に適用した場合の構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、変換器故障検出装置１９に代えて、複数の冷却器のいずれかの冷却器の故障を検出する冷却器故障検出装置２３を設け、変換器制御装置２０は、健全な冷却器１７の冷却能力の範囲内及び多段変換器１１から発生する高調波の許容範囲内で、変換器群１２のスイッチング周波数ｆｓｗまたは出力電力を小さくして変換器群１２を運転継続するようにしたものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００７６】
図１２に示すように、変換器群１２ａの変換器１３ａ１、１３ａ２及び変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２を冷却する冷却系統は、１次系冷却水が熱交換器１６ａと変換器１３ａ１、１３ａ２の変換素子との間、熱交換器１６ｂと変換器１３ｂ１、１３ｂ２の変換素子との間を循環しており、１次系冷却水がもつ熱は熱交換器１６ａ、１６ｂにより熱交換される。そして、熱交換器１６ａ、１６ｂにより熱交換された二次系冷却水は、プール１８を介して熱交換器１６ａ、１６ｂと冷却器１７ａ１〜１７ｂ２との間を循環し、２次系冷却水がもつ熱は冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の冷却ファンにより大気中に熱放出される。
【００７７】
いま、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量が非対称であり、冷却器１７ａ１の最大熱交換量Ｑ１は２００ｋＷ、冷却器１７ａ２の最大熱交換量Ｑ２は１２０ｋＷ、冷却器１７ｂ１の最大熱交換量Ｑ３は２６０ｋＷ、冷却器１７ｂ２の最大熱交換量Ｑ４は６０ｋＷであるとする。そして、一番大きい熱交換量２６０ｋＷを持つ冷却器１７ｂ１が故障したとする。
【００７８】
この場合、残りの健全な冷却器１７ａ１、１７ａ２、１７ｂ２の合計の最大熱交換量は３８０ｋＷになってしまう。そこで、第４の実施の形態では、各々の変換器群１２ａ、１２ｂ側で変換器１３のスイッチング周波数ｆｓｗ、出力（pu）を変えて変換器損失が３８０ｋＷを越えないように運転する。
【００７９】
図１３は、第４の実施の形態における変換器群１２の出力ｐｕをパラメータとした場合のスイッチング周波数ｆｓｗと変換器損失との関係を示す特性図である。Ｓ１は変換器群１２ａの出力が１ｐｕのときの特性曲線、Ｓ２は変換器群１２ａの出力が０．９ｐｕのときの特性曲線、Ｓ３は変換器群１２ａの出力が０．８ｐｕのときの特性曲線、Ｓ４は変換器群１２ａの出力が０．７ｐｕのときの特性曲線、Ｓ５は変換器群１２ａの出力が０．６ｐｕのときの特性曲線、Ｓ６は変換器群１２ａの出力が０．５ｐｕのときの特性曲線、Ｓ７は変換器群１２ａの出力が０．４ｐｕのときの特性曲線である。
【００８０】
図１３に示すように、スイッチング周波数ｆｓｗが４５０Ｈｚのとき、多段変換器１１の出力が０．５５ｐｕ以下であれば、変換器損失が３８０ｋＷを越えないことが分かる。多段変換器１１の出力を０．５５ｐｕ以下で運転継続させたいときは、変換器群１２ａ、１２ｂの双方の変換器１３はともにスイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚのままで運転継続する。一方、多段変換器１１の出力を０．５５ｐｕ以上で運転継続させたいときは、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚよりも下げて運転継続する。例えば、多段変換器１１の出力を０．６５ｐｕで運転継続する場合には、変換器群１２ａ、１２ｂの変換器１３ともに出力を０．６５ｐｕとし、スイッチング周波数ｆｓｗを３５０Ｈｚにする。
【００８１】
第４の実施の形態によれば、２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器１１において、いずれかの冷却器１７が故障したときは、多段変換器１１の出力またはスイッチング周波数ｆｓｗを変更して、残りの健全な冷却器１７の最大熱交換量を越えないように運転するので、いずれかの冷却器１７が故障した場合であっても可能な範囲で多段変換器１１の運転を継続できる。
【００８２】
以上の各実施の形態では、２段２群構成の多段変換器について説明したが、２段３群構成とすることも可能であり、さらにｍ段ｎ群構成とすることも可能である。群数が増えると、１つの変換器群１２が故障停止した場合、残りの健全な変換器群の比率が高くなるので、運転継続した場合の出力の低下を抑制できる。例えば、２群構成の場合には、１つの変換器群１２が故障して運転継続させた場合には１／２の出力となるが、３群構成であると２／３の出力となり、出力の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器に適用した場合の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の一例を示すフローチャート。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の他の一例を示すフローチャート。
【図４】本発明の第１の実施の形態における冷却器の最大熱交換量を非対称にした場合の冷却系統が取り得る熱交換量の組合せの説明図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の別の他の一例を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器に適用した場合の構成図。
【図７】本発明の第２の実施の形態における変換器群の出力をパラメータとした場合のスイッチング周波数と変換器損失との関係を示す特性図。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるＨＰＦの設計周波数を定める際のＨＰＦの％インピーダンスの説明図。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるＨＰＦの％ＺｆとＨＰＦの設計周波数ｆとの関係を示す特性図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器に適用した場合の構成図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における変換器群の出力をパラメータとした場合のスイッチング周波数と変換器損失との関係を示す特性図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器に適用した場合の構成図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態における変換器群の出力をパラメータとした場合のスイッチング周波数と変換器損失との関係を示す特性図。
【図１４】冷却系統にプールを備えた２段２群構成の多段変換器の一例の構成図。
【図１５】冷却系統にプールを備えた２段２群構成の多段変換器の他の一例の構成図。
【符号の説明】
【００８４】
１１…多段変換器、１２…変換器群、１３…変換器、１４…変換器用変圧器、１５…ハイパスフィルタ、１６…熱交換器、１７…冷却器、１８…プール、１９…変換器故障検出装置、２０…変換器制御装置、２１…冷却器制御装置、２２…ゲート制御回路、２３…冷却器故障検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単位変換器を多段に接続して変換器群を形成し、複数の変換器群をそれぞれ変換器用変圧器を介して交流系統側に並列接続される多段変換器の運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧大容量の交直変換器の構成には、複数の単位変換器を多段に接続した多段変換器を採用するケースが多い。これは、単位変換器当たりの電圧や容量がそれほど大きくなくても、多段構成にすることで高電圧大容量を実現できるからである。多段変換器は、単位変換器を１段と数えて単位変換器が数段で１群を構成し、さらに、これらの各変換器群が変換器用変圧器により多重に結合されて構成される。
【０００３】
図１４は、冷却系統にプールを備えた２段２群構成の多段変換器の構成図である。多段変換器１１は２つの変換器群１２ａ、１２ｂから構成され、各々の変換器群１２ａ、１２ｂはそれぞれ２台の変換器１３を有している。すなわち、変換器群１２ａは２台の変換器１３ａ１、１３ａ２を有し、変換器群１２ｂは２台の変換器１３ｂ１、１３ｂ２を有している。そして、変換器群１２ａ、１２ｂごとに変換器用変圧器１４ａ、１４ｂを介して交流系統に連系している。そして、交流系統には、変換器１３ａ１〜１３ｂ２から発生する高調波が交流系統へ流出するのを防ぐためのハイパスフィルタ（以下ＨＰＦ）が設けられている。
【０００４】
例えば、変換器１３は１段あたり容量２５ＭＶＡ、スイッチング周波数４５０Ｈｚとすると、これが２段で１群を構成しているので、１つの変換器群の容量は５０ＭＶＡとなり変換器用変圧器１４を介して交流系統に連系している。変換器用変圧器１４は、昇圧する交流側は２段の巻線を直列接続し、直流側の巻線は各段の変換器１３に接続されている。従って、２台の変換器用変圧器１４ａ、１４ｂは交流系統側で並列接続されていて全変換器容量は１００ＭＶＡになる。
【０００５】
一方、変換器１３ａ１〜１３ｂ２を運転すると、変換素子の導通損失、スイッチング損失、回路の浮遊インダクタンスによる損失等により熱を発生する。多段変換器１１は群ごとに熱交換器１６と冷却器１７とがそれぞれ設置されている。図１４では、変換器群１２ａに対して熱交換器１６ａ及び２台の冷却器１７ａ１、１７ａ２が設けられ、変換器群１２ｂに対して熱交換器１６ｂ及び２台の冷却器１７ｂ１、１７ｂ２が設けられている。
【０００６】
例えば、変換器群１２ａの変換器１３ａ１、１３ａ２の変換素子を冷却するための１次系冷却水は、図示省略のポンプにより熱交換器１６ａと変換器１３ａ１、１３ａ２の変換素子との間を循環しており、１次系冷却水がもつ熱は熱交換器１６ａにより２次系冷却水側へ熱放出される。２次系冷却水も図示省略のポンプにより循環されており、２次系冷却水がもつ熱は冷却器１７ａ１、１７ａ２の冷却ファンにより大気中に熱放出される。変換器群１２ｂの冷却系統についても同様である。
【０００７】
ここで、変換器１３ａ１〜１３ｂ２を運転すると変換器１３ａ１〜１３ｂ２から高調波が発生する。変換器１３ａ１〜１３ｂ２から発生する高調波が交流系統へ流出するのを防ぐためにＨＰＦ１５が変換器用変圧器１４の交流系統側に設置されているが、ＨＰＦ１５には設計周波数があり、この設計周波数のときに最も多くの高調波の流出を防ぐように設計されている。
【０００８】
１台の変換器１３当たりのスイッチング周波数ｆｓｗの和を等価スッチング周波数といい、ＨＰＦ１５の設計周波数はこの等価スイッチング周波数の値に設計されている。図１４では、１台の変換器１３当たりのスイッチング周波数ｆｓｗが４５０Ｈｚであることから、等価スイッチング周波数は４５０Ｈｚ×２段×２群＝１８００Ｈｚとなり、ＨＰＦ１５の設計周波数も１８００Ｈｚとしている。
【０００９】
このような多段変換器１１のいずれかの変換器が故障したときは、多段変換器１１の全体を停止するようにしている。これは、残りの健全な変換器群１２で運転を継続したとすると、等価スイッチング周波数がＨＰＦ１５の設計周波数以下になり、高調波の流出が大きくなってしまうためである。そこで、図１５に示すように変換器群１２ａ、１２ｂごとにＨＰＦ１５ａ、１５ｂを設置することが考えられるが、各々のＨＰＦ１５ａ、１５ｂの設計周波数を小さくすることになるので、設備容量の増大を招いて設備寸法が大きくなり、ＨＰＦ１５の設置数も多くなるため現実的ではない。
【００１０】
ここで、複数台の電力変換器の直流側を接続して電力の融通を行うシステムにおいて、１台の電力変換器が系統事故や変換器の故障等で停止しても、残りの健全な電力変換器で運転を継続できるようにしたものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−７４７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１のものでは予備の電力変換器を設ける必要があるので、設備容量の増大を招くことになる。また、多段変換器１１のいずれかの変換器１３が故障したときは、多段変換器１１の全体を停止するようにしているので、残りの健全な変換器群の利用率が低下する。特に電力の需要ピーク時に健全な変換器群で運転を継続し電力を供給できるようにすることが望まれている。
【００１２】
本発明の目的は、設備容量を増大させることなく交流系統への高調波の流出を抑制でき健全な変換器群で運転を継続できる多段変換器の運転制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、複数の単位変換器を多段に接続して変換器群を形成し、複数の前記変換器群をそれぞれ変換器用変圧器を介して交流系統側に並列接続して多段変換器を構成し、前記多段変換器の変換器群に冷却水を供給して冷却する複数の冷却器を有し、前記多段変換器から発生する高調波が交流系統側に流出するのを防止するためのハイパスフィルタを変換器用変圧器の交流系統側に接続した系統における前記多段変換器の運転制御を行う多段変換器の運転制御装置において、各変換器群のいずれかの変換器の故障を検出する変換器故障検出装置と、故障が検出された変換器及びその変換器が属する変換器群の変換器を停止させるとともに、残りの健全な変換器群を運転継続させたときに残りの健全な変換器群から発生する高調波が前記ハイパスフィルタにより交流系統側に流出するのを防止できるスイッチング周波数で残りの健全な変換器群を運転継続する変換器制御装置と、運転継続される残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を健全な変換器群に供給するように前記冷却器を駆動制御する冷却器制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、請求項１の発明において、前記変換器制御装置は、残りの健全な変換器群の等価スイッチング周波数が故障前の変換器群の等価スイッチング周波数と等しくなるように、残りの健全な変換器群の各々の変換器の周波数を高くして運転継続させることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、請求項１または２の発明において、前記冷却器制御装置は、故障前の複数の変換器群を冷却していた冷却器を運転継続し、残りの健全な変換器群に冷却水を供給することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、請求項１または２の発明において、前記冷却器制御装置は、残りの健全な変換器群が故障直前の出力を維持するときの発熱量に見合った冷却水を供給するのに必要な台数の冷却器を運転し、健全な変換器群に供給することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、請求項４の発明において、前記冷却器制御装置は、残りの健全な変換器群に冷却水を供給するにあたり、複数の冷却器のうち冷却器の損失が最小となる冷却器の組合せを選択して、選択された冷却器を運転することを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、請求項１の発明において、変換器制御装置は、運転継続される残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を冷却器から健全な変換器群に供給できないときは、冷却器の冷却能力の範囲内及び残りの健全な変換器群から発生する高調波の許容範囲内で、残りの健全な変換器群のスイッチング周波数または出力電力を小さくして残りの健全な変換器群を運転継続することを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明に係わる多段変換器の運転制御装置は、 複数の単位変換器を多段に接続して変換器群を形成し、複数の前記変換器群をそれぞれ変換器用変圧器を介して交流系統側に並列接続して多段変換器を構成し、前記多段変換器の変換器群に冷却水を供給して冷却する複数の冷却器を有し、前記多段変換器から発生する高調波が交流系統側に流出するのを防止するためのハイパスフィルタを変換器用変圧器の交流系統側に接続した系統における前記多段変換器の運転制御を行う多段変換器の運転制御装置において、複数の冷却器のいずれかの冷却器の故障を検出する冷却器故障検出装置と、故障が検出された冷却器を停止させるとともに残りの健全な冷却器を運転継続させる冷却器制御装置と、健全な冷却器の冷却能力の範囲内及び多段変換器から発生する高調波の許容範囲内で、変換器群のスイッチング周波数または出力電力を小さくして変換器群を運転継続する変換器制御装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、各変換器群のいずれかの変換器が故障したときは、故障が検出された変換器及びその変換器が属する変換器群の変換器を停止させ、残りの健全な変換器群を運転継続させるので、多段変換器の利用率が向上する。また、その際に、残りの健全な変換器群から発生する高調波がハイパスフィルタにより交流系統側に流出するのを防止できるスイッチング周波数で残りの健全な変換器群を運転継続するので、交流系統に高調波を流出することを抑制できる。
【００２１】
また、運転継続される残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を冷却器から健全な変換器群に供給できないときは、冷却器の冷却能力の範囲内及び残りの健全な変換器群から発生する高調波の許容範囲内で、残りの健全な変換器群のスイッチング周波数または出力電力を小さくして残りの健全な変換器群を運転継続するので、交流系統への高調波の流出を抑制しつつ、電力の供給を極力継続することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器に適用した場合の構成図である。図１４に示した従来例は、２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器であるが、図１に示す多段変換器１１は、２つの変換器群１２ａ、１２ｂから構成され、各々の変換器群１２ａ、１２ｂは２台の変換器１３をそれぞれ有し、冷却系統にはプールを備えている。図１４と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２３】
多段変換器１１は図示省略の直流電源に接続され、変換器群１２ａの変換器１３ａ１、１３ａ２及び変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２により直流を交流に変換して変換器用変圧器１４ａ、１４ｂを介して交流系統に電力を供給している。以下の説明では、変換器１３は１段あたり容量２５ＭＶＡ、スイッチング周波数４５０Ｈｚとして説明する。変換器１３は１段あたり容量２５ＭＶＡであるので、１つの変換器群の容量は５０ＭＶＡとなり、多段変換器１１の全変換器容量は１００ＭＶＡになる。また、等価スイッチング周波数は１８００Ｈｚである。
【００２４】
変換器群１２ａの変換器１３ａ１、１３ａ２及び変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２を冷却する冷却系統は、１次系冷却水が熱交換器１６ａと変換器１３ａ１、１３ａ２の変換素子との間、熱交換器１６ｂと変換器１３ｂ１、１３ｂ２の変換素子との間を循環しており、１次系冷却水がもつ熱は熱交換器１６ａ、１６ｂにより熱交換される。そして、熱交換器１６ａ、１６ｂにより熱交換された二次系冷却水は、プール１８を介して熱交換器１６ａ、１６ｂと冷却器１７ａ１〜１７ｂ２との間を循環し、２次系冷却水がもつ熱は冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の冷却ファンにより大気中に熱放出される。
【００２５】
次に、変換器故障検出装置１９は、各変換器群１２ａ、１２ｂのいずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２の故障を検出するものであり、変換器故障検出装置１９は、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２の故障を検出したときは、変換器制御装置２０及び冷却器制御装置２１に故障検出信号を出力する。
【００２６】
変換器制御装置２０は、通常時は、多段変換器１１への所定の電力指令に基づいてゲート制御回路２２を介して多段変換器１１の変換器１３ａ１〜１３ｂ２を制御し、直流電力を交流電力に変換して交流系統に交流電力を供給する。
【００２７】
そして、変換器故障検出装置１９から故障検出信号を入力すると、まず、故障が検出された変換器１３及びその変換器１３が属する変換器群１２の変換器１３を停止させる。いま、変換器群１２ａの変換器１３ａ１が故障したとすると、変換器制御装置２０は、故障が検出された変換器１３ａ１及びその変換器１３ａ１が属する変換器群１２ａの変換器１３ａ２を停止させる。変換器１３ａ１、１３ａ２の停止は、ゲート制御回路２２からのゲート信号をブロックすることにより行う。
【００２８】
それとともに、残りの健全な変換器群１２ｂを運転継続させる。その際には、その健全な変換器群１２ｂから発生する高調波がＨＰＦ１５により交流系統側に流出するのを防止できるスイッチング周波数で運転する。例えば、１台の変換器１３当たりのスイッチング周波数ｆｓｗが４５０Ｈｚである場合には、その２倍の９００Ｈｚとする。これは、故障した変換器１３ａ１を含む変換器群１２ａが停止しているので、健全な変換器群１２ｂだけの運転とした場合には、スイッチング周波数ｆｓｗをそのままにしておくと、等価スイッチング周波数は４５０Ｈｚ×２段×１群＝９００Ｈｚとなり、ＨＰＦ１５の設計周波数の１８００Ｈｚに一致しなくなるからである。そこで、スイッチング周波数ｆｓｗを９００Ｈｚとし、等価スイッチング周波数を９００Ｈｚ×２段×１群＝１８００Ｈｚとし、ＨＰＦ１５の設計周波数と同じ１８００Ｈｚとする。
【００２９】
また、冷却器制御装置２１は、変換器故障検出装置１９から故障検出信号を入力すると、運転継続される残りの健全な変換器群１２ｂの発熱量に見合った冷却水を健全な変換器群１２ｂに供給するように、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２を駆動制御する。
【００３０】
図２は本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。まず、通常運転中において、各変換器群１２ａ、１２ｂのいずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したか否かを判定し（Ｓ１）、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２も故障していないときは、処理を終了し通常運転を継続する。一方、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したときは、例えば変換器１３ａ１が故障したときは、故障した変換器１３ａ１の属する変換器群１２ａを停止させる（Ｓ２）。
【００３１】
次に、健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数ｆｓｗを求める（Ｓ３）。健全な変換器群１２のスイッチング周波数ｆｓｗは、前述したように、運転継続される１台の変換器１３当たりのスイッチング周波数（以下ｆｓｗ）の和である等価スイッチング周波数がＨＰＦ１５の設計周波数と同じ周波数になるように求められる。そして、求めたスイッチング周波数ｆｓｗで健全な変換器１２ｂを運転継続する（Ｓ４）。これにより、高調波が交流系統に流出することを防止できる。
【００３２】
なお、冷却器制御装置２１による冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の駆動制御は、変換器１３の故障後においても故障前と同じ状態で変換器群１２ａ、１２ｂを冷却する。例えば、変換器群１２ａを停止して残りの健全な変換器群１２ｂで運転継続する場合、健全な変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２を２倍の９００Ｈｚのスイッチング周波数ｆｓｗで運転することになるので、変換器１３ｂ１、１３ｂ２の損失が４５０Ｈｚのスイッチング周波数ｆｓｗで運転したときよりも大きくなるが、変換器１３の故障前後において同じ状態で変換器群１２ａ、１２ｂを冷却するので、損失が大きくなった分だけ発熱量が増加しても変換器群１２ｂを十分冷却できる。
【００３３】
図３は本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の他の一例を示すフローチャートである。残りの健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数ｆｓｗが２倍になっても、変換器損失は例えば１．３倍程度で２倍までは増えない。よって、図２に示した一例のようにすべての冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の冷却ファンを全台運転すると補機損も大きくなるので、不要な冷却ファンを停止させて補機損を少なくする。
【００３４】
通常運転中において、各変換器群１２ａ、１２ｂのいずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したか否かを判定し（Ｓ１）、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２も故障していないときは、処理を終了し通常運転を継続する。一方、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したときは、例えば変換器１３ａ１が故障したときは、故障した変換器１３ａ１の属する変換器群１２ａを停止させ（Ｓ２）、等価スイッチング周波数がＨＰＦ１５の設計周波数と同じ周波数になるように、健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数ｆｓｗを求める（Ｓ３）。
【００３５】
そして、求めたスイッチング周波数ｆｓｗで健全な変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２が故障直前の出力を維持するように運転したときの変換器損失を求め（Ｓ４）、その変換器損失による発熱量を冷却できる冷却器１７の台数を算出する（Ｓ５）。算出した冷却器１７の台数が冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の全台数より少ないときは、余剰の冷却器を停止し（Ｓ６）、ステップＳ３で求めたスイッチング周波数ｆｓｗで健全な変換器１２ｂを運転継続する（Ｓ７）。
【００３６】
いま、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２はそれぞれ１６０ｋＷの最大熱交換量（冷却能力）を有し、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の冷却ファンの補機損はそれぞれ１３ｋＷであり、残りの健全な変換器群１２ｂを９００Ｈｚのスイッチング周波数ｆｓｗで１ｐｕの出力で運転継続させた場合の変換器損失が４３０ｋWであるとする。この場合、３台の冷却器１７での最大熱交換量は、４８０ｋＷ（１６０ｋＷ×３）であるので、１台の冷却器１７を停止しても、健全な変換器群１２ｂを運転継続できる。１台の冷却器１７を停止した場合には補機損は１３ｋＷだけ少なくなる。
【００３７】
このように、高調波が交流系統に流出することを防止でき、また、余剰の冷却器を停止できるので補機損を低減できる。また、冷却器の予備器を確保できるので、仮に事故復旧中に冷却器の冷却ファンが故障しても予備器を運転することで対応できる。
【００３８】
以上の説明では、各冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量（冷却能力）は全て１６０ｋＷで均一としたが、表１に示すように、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量を非対称にして最大熱交換量に差を設けることも可能である。
【表１】
【００３９】
いま、冷却器１７ａ１の最大熱交換量Ｑ１を２００ｋＷ（補機損を１４ｋＷ）、冷却器１７ａ２の最大熱交換量Ｑ２を１２０ｋＷ（補機損を１２ｋＷ）、冷却器１７ｂ１の最大熱交換量Ｑ３を２６０ｋＷ（補機損を１５ｋＷ）、冷却器１７ｂ２の最大熱交換量Ｑ４を６０ｋＷ（補機損を１１ｋＷ）とする。そうすると、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の組合せにより、図４（ａ）に示すように１２通りの熱交換量（冷却能力）が得られる。これに対し、各冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量（冷却能力）は全て１６０ｋＷで均一とした場合には、図４（ｂ）に示すように４通りである。
【００４０】
変換器群１２の変換器１３の出力が１ｐｕのままで運転している場合には、運転する冷却器１７ａ１〜１７ｂ２は同じ台数であるので補機損に差はないが、常に変換器１３の出力が１ｐｕのままとは限らないので、冷却器１７の最大熱交換量を非対称とした場合には冷却器１７の運転台数を少なくできる。
【００４１】
例えば、常時運転時にスイッチング周波数ｆｓｗが４５０Ｈｚのままで、出力が１ｐｕから０．９ｐｕにして運転する場合には、変換器１３の損失は１つの変換器群１２あたり例えば２８６ｋＷとなり、２つの変換器群１２の場合には５７２ｋＷになる。この場合、各冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量（冷却能力）は全て１６０ｋＷで均一とすると、図４（ｂ）に示すように４台を起動して６４０ｋＷとしなければならないが、冷却器１７の最大熱交換量を非対称とした場合には、図４（ａ）に示すように、冷却器１７ａ１〜１７ｂ１の３台を起動した場合に５８０ｋｗとなるので冷却器１７ｂ２を停止できる。従って、補機損は４１ｋＷとなり、各冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量（冷却能力）が全て１６０ｋＷで均一とする場合の補機損５２ｋＷと比較して、補機損は１１ｋＷだけ少なくなる。
【００４２】
そこで、変換器群１２ａ、１２ｂのいずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障した場合に残りの健全な変換器群１２を運転継続させる場合にも、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量を非対称にして最大熱交換量に差を設ける。
【００４３】
図５は冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量を非対称にした場合の本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。
【００４４】
通常運転中において、各変換器群１２ａ、１２ｂのいずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したか否かを判定し（Ｓ１）、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２も故障していないときは、処理を終了し通常運転を継続する。一方、いずれかの変換器１３ａ１〜１３ｂ２が故障したときは、例えば変換器１３ａ１が故障したときは、故障した変換器１３ａ１の属する変換器群１２ａを停止させ（Ｓ２）、等価スイッチング周波数がＨＰＦ１５の設計周波数と同じ周波数になるように、健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数ｆｓｗを求める（Ｓ３）。
【００４５】
そして、求めたスイッチング周波数ｆｓｗで健全な変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２が故障直前の出力を維持するように運転したときの変換器損失を求める（Ｓ４）。さらに、求めた変換器損失による発熱量を冷却できる冷却器の組合せを求め、その冷却器の組合せのうち冷却器損失が最小となる組合せを選択する（Ｓ５）。その選択した組合せの冷却器以外の冷却器を停止し（Ｓ６）、ステップＳ３で求めたスイッチング周波数ｆｓｗで健全な変換器１２ｂを運転継続する（Ｓ７）。
【００４６】
このように、残りの健全な変換器群に冷却水を供給するにあたり、複数の冷却器のうち冷却器の損失が最小となる冷却器の組合せを選択して、選択された冷却器を運転するので、補機損を最小とすることができる。
【００４７】
第１の実施の形態によれば、変換器群のいずれかの変換器が故障により停止したときは、残された健全な変換器群のスイッチング周波数ｆｓｗを、常時運転時のスイッチング周波数ｆｓｗよりも大きくして、ＨＰＦの設計周波数に近づけて残された健全な変換器群の運転を継続させるので、交流系統への高調波の流出を防止でき、高調波ひずみの低減ができる。
【００４８】
また、健全な変換器群のスイッチング周波数ｆｓｗを大きくすることに伴い変換器損失が増えるが、この変換器損失の増加分も考慮して残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を健全な変換器群に供給するので、健全な変換器群を安定的に運転継続できる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器に適用した場合の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器に代えて、２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器に適用したものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５０】
図６に示すように、変換器群１２ａ、１２ｂはそれぞれ独立して冷却系統が設けられている。変換器群１２ａに対して熱交換器１６ａ及び２台の冷却器１７ａ１、１７ａ２が設けられ、変換器群１２ｂに対して熱交換器１６ｂ及び２台の冷却器１７ｂ１、１７ｂ２がそれぞれ設けられている。従って、変換器群１２ａの冷却系統の冷却器１７ａ１、１７ａ２で変換器群１２ｂを冷却すること、及び変換器群１２ｂの冷却系統の冷却器１７ｂ１、１７ｂ２で変換器群１２ａを冷却することができない。
【００５１】
いま、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２は同一の熱交換量１６０ｋＷであるとすると、変換器群１２ａの変換器１３ａ１に故障が発生し、変換器群１２ａが停止した場合には、残りの健全な変換器群１２ｂを冷却できるのは冷却器１７ｂ１、１７ｂ２であり、最大熱交換量は３２０ｋＷである。従って、健全な変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数を９００Ｈｚまで大きくした運転をすると発熱量が増加するので、冷却器１７ａ１、１７ａ２を用いて残りの健全な変換器群１２ｂを冷却することができない。つまり、運転継続される残りの健全な変換器群１２ｂの発熱量に見合った冷却水を冷却器１７ｂ１、１７ｂ２からだけでは健全な変換器群１２ｂに供給できないことになる。
【００５２】
そこで、変換器制御装置２０は、冷却器１７ｂ１、１７ｂ２の冷却能力の範囲内及び残りの健全な変換器群１２ｂから発生する高調波の許容範囲内で、残りの健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数ｆｓｗまたは出力電力ｐｕを小さくして残りの健全な変換器群１２ｂを運転継続する。
【００５３】
図７は、第２の実施の形態における変換器群１２の出力ｐｕをパラメータとした場合のスイッチング周波数ｆｓｗと変換器損失との関係を示す特性図である。Ｓ１は変換器群１２ａの出力が１ｐｕのときの特性曲線、Ｓ２は変換器群１２ａの出力が０．９ｐｕのときの特性曲線、Ｓ３は変換器群１２ａの出力が０．８ｐｕのときの特性曲線、Ｓ４は変換器群１２ａの出力が０．７ｐｕのときの特性曲線、Ｓ５は変換器群１２ａの出力が０．６ｐｕのときの特性曲線、Ｓ６は変換器群１２ａの出力が０．５ｐｕのときの特性曲線、Ｓ７は変換器群１２ａの出力が０．４ｐｕのときの特性曲線である。
【００５４】
図７の特性曲線Ｓ４から分かるように、変換器群１２ｂの出力が０．７ｐｕ（３５ＭＶＡ＝５０ＭＶＡ×０．７）以下であれば、変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを９００Ｈｚまで上げても変換器損失が冷却器１７ｂ１、１７ｂ２の最大熱交換量の和３２０ｋＷを越えないことが分かる。よって、残りの健全な変換器群１２ｂの出力が０．７ｐｕ（３５ＭＶＡ）以下で運転継続させてもよいときは、変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを９００Ｈｚのままで運転継続できる。
【００５５】
一方、残りの健全な変換器群１２ｂの出力が０．７ｐｕ（３５ＭＶＡ）以上で運転継続させたいときは、変換器損失が３２０ｋＷ以下になるように、変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを９００Ｈｚよりも下げれば運転継続できることになる。例えば、残りの健全な変換器群１２ｂの出力を０．８ｐｕ（４０ＭＶＡ）で運転継続させたいときは、変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを７５０Ｈｚまで下げることで運転継続できる。
【００５６】
この場合、多段変換器１１の等価スイッチング周波数は、７５０Ｈｚ×２＝１５００Ｈｚとなり、ＨＰＦ１５の設計周波数である１８００Ｈｚからずれることになり、交流系統に高調波が流出することになる。この高調波の流出が許容範囲内となる範囲で、残りの健全な変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを変更することになる。
【００５７】
図８はＨＰＦ１５の設計周波数を定める際のＨＰＦ１５の％インピーダンスの説明図であり、図８（ａ）は多段変換器１１の交流系統の接続点における回路図、図８（ｂ）はその等価回路である。
【００５８】
図８（ａ）において、Ｖｎは多段変換器１１を高調波電源と見た場合の高調波電圧（ｐｕ）、ＶｂはＨＰＦ１５の接続点における母線電圧（ｐｕ）、％ＺｓはＨＰＦ１５の接続点から見た交流系統側の％インピーダンス、％Ｚｔは変換器変圧器１４の％インピーダンス、％ＺｆはＨＰＦ１５の％インピーダンスである。高調波電圧Ｖｎは多段変換器１１が通常運転を行う際に発生する高調波１８００Ｈｚの電圧として取り扱う。また、第２の実施の形態では健全な変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗを９００Ｈｚ以外に変更して運用することもあるので、例えば、７５０Ｈｚで運転する場合も考慮して、高調波電圧Ｖｎの周波数は１８００Ｈｚ〜１５００Ｈｚであるとする。
【００５９】
図８（ｂ）は図８（ａ）の等価回路であり、この等価回路からＨＰＦ１５の接続点における母線電圧Ｖｂを求めると下記の（１）式で示される。
【００６０】
Vb＝%Zs・%Zf／(%Zt・%Zs＋%Zf・%Zt＋%Zs・%Zf)・Vn …（１）
ＨＰＦ１５の接続点における母線電圧Ｖｂを高調波電圧Ｖｎの３％以下に保つようにするためのＨＰＦ１５の％Ｚｆは（２）式で示される。
【００６１】
Vb/Vn＝%Zs・%Zf／(%Zt・%Zs＋%Zf・%Zt＋%Zs・%Zf)＜0.03
%Zf＜0.03%Zt・%Zs／{%Zs−0.03(%Zt＋%Zs)} …（２）
ＨＰＦ１５の接続点から見た交流系統側の％Ｚｆ、変換器変圧器１４の％Ｚｔは既知であるから、（２）式を満たすＨＰＦ１５の％Ｚｆを求めることができる。
【００６２】
図９は、ＨＰＦ１５の％ＺｆとＨＰＦの設計周波数ｆとの関係を示す特性図である。Ｔ０は高調波電圧Ｖｎが１５００Ｈｚを基準としたときのＨＰＦ１５の％Ｚｆ０の特性曲線、Ｔ１は高調波電圧Ｖｎが１８００Ｈｚを基準としたときのＨＰＦ１５の％Ｚｆ１の特性曲線である。また、ｆ０は１５００Ｈｚを基準としたときの（２）式を満たす設計周波数、ｆ１は１８００Ｈｚを基準としたときの（２）式を満たす設計周波数である。図９から分かるように、１５００Ｈｚを基準としたときの（２）式を満たす設計周波数ｆ０を満たすように、ＨＰＦ１５の％Ｚｆを定めておけば、１８００Ｈｚを基準としたときの（２）式を満たす設計周波数ｆ１も満たすことが分かる。
【００６３】
従って、、ＨＰＦ１５の％Ｚｆを１５００Ｈｚを基準としたときの（２）式を満たす設計周波数ｆ０を満たすように定めておけば、等価スイッチング周波数を１５００Ｈｚ〜１８００Ｈｚの範囲で変更しても、交流系統に高調波を流出することを防止できる。
【００６４】
第２の実施の形態によれば、運転継続される残りの健全な変換器群１２ｂの発熱量に見合った冷却水を冷却器１７ｂ１、１７ｂ２から健全な変換器群１２ｂに供給できないときは、冷却器１７の冷却能力の範囲内及び残りの健全な変換器群１２ｂから発生する高調波の許容範囲内で、残りの健全な変換器群１２ｂのスイッチング周波数または出力電力を小さくして残りの健全な変換器群を運転継続するので、いずれかの変換器１３が故障した場合であっても可能な範囲で多段変換器１１の運転を継続できる。
【００６５】
（第３の実施の形態）
図１０は本発明の第３の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器に適用した場合の構成図である。この第３の実施の形態は、図６に示した第２の実施の形態に対し、変換器故障検出装置１９に代えて、複数の冷却器のいずれかの冷却器の故障を検出する冷却器故障検出装置２３を設け、変換器制御装置２０は、健全な冷却器１７の冷却能力の範囲内及び多段変換器１１から発生する高調波の許容範囲内で、変換器群１２のスイッチング周波数ｆｓｗまたは出力電力を小さくして変換器群１２を運転継続するようにしたものである。図６と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００６６】
図１０に示すように、変換器群１２ａ、１２ｂはそれぞれ独立して冷却系統が設けられ、変換器群１２ａに対しては熱交換器１６ａ及び２台の冷却器１７ａ１、１７ａ２が設けられ、変換器群１２ｂに対しては熱交換器１６ｂ及び２台の冷却器１７ｂ１、１７ｂ２がそれぞれ設けられている。従って、変換器群１２ａの冷却系統の冷却器１７ａ１、１７ａ２で変換器群１２ｂを冷却すること、及び変換器群１２ｂの冷却系統の冷却器１７ｂ１、１７ｂ２で変換器群１２ａを冷却することができない。
【００６７】
いま、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２は同一の熱交換量１６０ｋＷであるとし、変換器群１２ｂの冷却器１７ｂ１に故障が発生したとすると、変換器群１２ｂを冷却できるのは冷却器１７ｂ２だけとなり、最大熱交換量は１６０ｋＷとなる。つまり、運転継続される変換器群１２ｂの発熱量に見合った冷却水を冷却器１７ｂ２から変換器群１２ｂに供給できないことになる。
【００６８】
そこで、変換器制御装置２０は、健全な冷却器１７ｂ２の冷却能力の範囲内及び変換器群１２ｂから発生する高調波の許容範囲内で、多段変換器１１のスイッチング周波数ｆｓｗまたは出力電力を小さくして変換器群１２を運転継続する。
【００６９】
図１１は、第３の実施の形態における変換器群１２の出力ｐｕをパラメータとした場合のスイッチング周波数ｆｓｗと変換器損失との関係を示す特性図である。Ｓ１は変換器群１２ａの出力が１ｐｕのときの特性曲線、Ｓ２は変換器群１２ａの出力が０．９ｐｕのときの特性曲線、Ｓ３は変換器群１２ａの出力が０．８ｐｕのときの特性曲線、Ｓ４は変換器群１２ａの出力が０．７ｐｕのときの特性曲線、Ｓ５は変換器群１２ａの出力が０．６ｐｕのときの特性曲線、Ｓ６は変換器群１２ａの出力が０．５ｐｕのときの特性曲線、Ｓ７は変換器群１２ａの出力が０．４ｐｕのときの特性曲線である。
【００７０】
図１１の特性曲線Ｓ７から分かるように、変換器群１２ｂの出力が０．４ｐｕ（２０ＭＶＡ＝５０ｋＷ×０．４）以下であれば、変換器群１２ｂの各々の変換器１３ｂ１、１３ｂ２のスイッチング周波数ｆｓｗが４５０Ｈｚのままでも、変換器損失が冷却器１７ｂ２の最大熱交換量１６０ｋＷを越えないことが分かる。
【００７１】
そこで、変換器群１２ａ、１２ｂの双方を合わせて出力を０．５ｐｕ〜０．７ｐｕ（５０ＭＶＡ〜７０ＭＶＡ）で運転継続させたいときは、健全な変換器群１２ａの出力を１ｐｕ（５０ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚとして運転し、冷却器１７ｂ１が故障した変換器群１２ｂの出力を０．０ｐｕ〜０．４ｐｕ（０ＭＶＡ〜２０ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚとして運転する。従って、冷却器１７ｂ１が故障した変換器群１２ｂをスイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚとしたままで運転継続できる。
【００７２】
また、変換器群１２ａ、１２ｂの双方を合わせて出力を０．５ｐｕ（５０ＭＶＡ）以下で運転継続させたいときは、冷却器１７ｂ１が故障した変換器群１２ｂを完全停止し、健全な変換器群１２ａだけで運転継続する。例えば、変換器群１２ａ、１２ｂの双方を合わせて出力を０．４ｐｕ（４０ＭＶＡ）で運転する際には、健全な変換器群１２ａの出力を０．８ｐｕ（４０ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを７５０Ｈｚとして運転する。
【００７３】
一方、変換器群１２ａ、１２ｂの双方を合わせて出力を０．７ｐｕ（７０ＭＶＡ）以上で運転継続させたいときは、健全な変換器群１２ａの出力を１ｐｕ（５０ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚとして運転し、冷却器１７ｂ１が故障した変換器群１２ｂは変換器損失が１６０ｋＷ以下になるように、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚよりも下げて運転継続する。例えば、変換器群１２ａ、１２ｂの双方を合わせて出力を０．７５ｐｕ（７５ＭＶＡ）で運転継続するときは、健全な変換器群１２ａを１ｐｕ（５０ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚとして運転し、冷却器１７ｂ１が故障した変換器群１２ｂの出力を０．５ｐｕ（２５ＭＶＡ）、スイッチング周波数ｆｓｗを３５０Ｈｚにして運転する。
【００７４】
第３の実施の形態によれば、変換器群１２ａ、１２ｂごとに冷却系統を備えた多段変換器１１において、いずれかの冷却器１７が故障したときは、故障した冷却器１７の変換器群１２の出力またはスイッチング周波数ｆｓｗを変更して、残りの健全な冷却器１７の最大熱交換量１６０ｋＷを越えないように運転するので、いずれかの冷却器１７が故障した場合であっても可能な範囲で多段変換器１１の運転を継続できる。
【００７５】
（第４の実施の形態）
図１２は本発明の第４の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器に適用した場合の構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、変換器故障検出装置１９に代えて、複数の冷却器のいずれかの冷却器の故障を検出する冷却器故障検出装置２３を設け、変換器制御装置２０は、健全な冷却器１７の冷却能力の範囲内及び多段変換器１１から発生する高調波の許容範囲内で、変換器群１２のスイッチング周波数ｆｓｗまたは出力電力を小さくして変換器群１２を運転継続するようにしたものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００７６】
図１２に示すように、変換器群１２ａの変換器１３ａ１、１３ａ２及び変換器群１２ｂの変換器１３ｂ１、１３ｂ２を冷却する冷却系統は、１次系冷却水が熱交換器１６ａと変換器１３ａ１、１３ａ２の変換素子との間、熱交換器１６ｂと変換器１３ｂ１、１３ｂ２の変換素子との間を循環しており、１次系冷却水がもつ熱は熱交換器１６ａ、１６ｂにより熱交換される。そして、熱交換器１６ａ、１６ｂにより熱交換された二次系冷却水は、プール１８を介して熱交換器１６ａ、１６ｂと冷却器１７ａ１〜１７ｂ２との間を循環し、２次系冷却水がもつ熱は冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の冷却ファンにより大気中に熱放出される。
【００７７】
いま、冷却器１７ａ１〜１７ｂ２の最大熱交換量が非対称であり、冷却器１７ａ１の最大熱交換量Ｑ１は２００ｋＷ、冷却器１７ａ２の最大熱交換量Ｑ２は１２０ｋＷ、冷却器１７ｂ１の最大熱交換量Ｑ３は２６０ｋＷ、冷却器１７ｂ２の最大熱交換量Ｑ４は６０ｋＷであるとする。そして、一番大きい熱交換量２６０ｋＷを持つ冷却器１７ｂ１が故障したとする。
【００７８】
この場合、残りの健全な冷却器１７ａ１、１７ａ２、１７ｂ２の合計の最大熱交換量は３８０ｋＷになってしまう。そこで、第４の実施の形態では、各々の変換器群１２ａ、１２ｂ側で変換器１３のスイッチング周波数ｆｓｗ、出力（pu）を変えて変換器損失が３８０ｋＷを越えないように運転する。
【００７９】
図１３は、第４の実施の形態における変換器群１２の出力ｐｕをパラメータとした場合のスイッチング周波数ｆｓｗと変換器損失との関係を示す特性図である。Ｓ１は変換器群１２ａの出力が１ｐｕのときの特性曲線、Ｓ２は変換器群１２ａの出力が０．９ｐｕのときの特性曲線、Ｓ３は変換器群１２ａの出力が０．８ｐｕのときの特性曲線、Ｓ４は変換器群１２ａの出力が０．７ｐｕのときの特性曲線、Ｓ５は変換器群１２ａの出力が０．６ｐｕのときの特性曲線、Ｓ６は変換器群１２ａの出力が０．５ｐｕのときの特性曲線、Ｓ７は変換器群１２ａの出力が０．４ｐｕのときの特性曲線である。
【００８０】
図１３に示すように、スイッチング周波数ｆｓｗが４５０Ｈｚのとき、多段変換器１１の出力が０．５５ｐｕ以下であれば、変換器損失が３８０ｋＷを越えないことが分かる。多段変換器１１の出力を０．５５ｐｕ以下で運転継続させたいときは、変換器群１２ａ、１２ｂの双方の変換器１３はともにスイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚのままで運転継続する。一方、多段変換器１１の出力を０．５５ｐｕ以上で運転継続させたいときは、スイッチング周波数ｆｓｗを４５０Ｈｚよりも下げて運転継続する。例えば、多段変換器１１の出力を０．６５ｐｕで運転継続する場合には、変換器群１２ａ、１２ｂの変換器１３ともに出力を０．６５ｐｕとし、スイッチング周波数ｆｓｗを３５０Ｈｚにする。
【００８１】
第４の実施の形態によれば、２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器１１において、いずれかの冷却器１７が故障したときは、多段変換器１１の出力またはスイッチング周波数ｆｓｗを変更して、残りの健全な冷却器１７の最大熱交換量を越えないように運転するので、いずれかの冷却器１７が故障した場合であっても可能な範囲で多段変換器１１の運転を継続できる。
【００８２】
以上の各実施の形態では、２段２群構成の多段変換器について説明したが、２段３群構成とすることも可能であり、さらにｍ段ｎ群構成とすることも可能である。群数が増えると、１つの変換器群１２が故障停止した場合、残りの健全な変換器群の比率が高くなるので、運転継続した場合の出力の低下を抑制できる。例えば、２群構成の場合には、１つの変換器群１２が故障して運転継続させた場合には１／２の出力となるが、３群構成であると２／３の出力となり、出力の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器に適用した場合の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の一例を示すフローチャート。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の他の一例を示すフローチャート。
【図４】本発明の第１の実施の形態における冷却器の最大熱交換量を非対称にした場合の冷却系統が取り得る熱交換量の組合せの説明図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置の処理動作の別の他の一例を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器に適用した場合の構成図。
【図７】本発明の第２の実施の形態における変換器群の出力をパラメータとした場合のスイッチング周波数と変換器損失との関係を示す特性図。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるＨＰＦの設計周波数を定める際のＨＰＦの％インピーダンスの説明図。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるＨＰＦの％ＺｆとＨＰＦの設計周波数ｆとの関係を示す特性図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で変換器群ごとに冷却系統を備えた多段変換器に適用した場合の構成図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における変換器群の出力をパラメータとした場合のスイッチング周波数と変換器損失との関係を示す特性図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係わる多段変換器の運転制御装置を２段２群構成で冷却系統にプールを備えた多段変換器に適用した場合の構成図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態における変換器群の出力をパラメータとした場合のスイッチング周波数と変換器損失との関係を示す特性図。
【図１４】冷却系統にプールを備えた２段２群構成の多段変換器の一例の構成図。
【図１５】冷却系統にプールを備えた２段２群構成の多段変換器の他の一例の構成図。
【符号の説明】
【００８４】
１１…多段変換器、１２…変換器群、１３…変換器、１４…変換器用変圧器、１５…ハイパスフィルタ、１６…熱交換器、１７…冷却器、１８…プール、１９…変換器故障検出装置、２０…変換器制御装置、２１…冷却器制御装置、２２…ゲート制御回路、２３…冷却器故障検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位変換器を多段に接続して変換器群を形成し、複数の前記変換器群をそれぞれ変換器用変圧器を介して交流系統側に並列接続して多段変換器を構成し、前記多段変換器の変換器群に冷却水を供給して冷却する複数の冷却器を有し、前記多段変換器から発生する高調波が交流系統側に流出するのを防止するためのハイパスフィルタを変換器用変圧器の交流系統側に接続した系統における前記多段変換器の運転制御を行う多段変換器の運転制御装置において、各変換器群のいずれかの変換器の故障を検出する変換器故障検出装置と、故障が検出された変換器及びその変換器が属する変換器群の変換器を停止させるとともに、残りの健全な変換器群を運転継続させたときに残りの健全な変換器群から発生する高調波が前記ハイパスフィルタにより交流系統側に流出するのを防止できるスイッチング周波数で残りの健全な変換器群を運転継続する変換器制御装置と、運転継続される残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を健全な変換器群に供給するように前記冷却器を駆動制御する冷却器制御装置とを備えたことを特徴とする多段変換器の運転制御装置。
【請求項２】
前記変換器制御装置は、残りの健全な変換器群の等価スイッチング周波数が故障前の変換器群の等価スイッチング周波数と等しくなるように、残りの健全な変換器群の各々の変換器の周波数を高くして運転継続させることを特徴とする請求項１記載の多段変換器の運転制御装置。
【請求項３】
前記冷却器制御装置は、故障前の複数の変換器群を冷却していた冷却器を運転継続し、残りの健全な変換器群に冷却水を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の多段変換器の運転制御装置。
【請求項４】
前記冷却器制御装置は、残りの健全な変換器群が故障直前の出力を維持するときの発熱量に見合った冷却水を供給するのに必要な台数の冷却器を運転し、健全な変換器群に供給することを特徴とする請求項１または２に記載の多段変換器の運転制御装置。
【請求項５】
前記冷却器制御装置は、残りの健全な変換器群に冷却水を供給するにあたり、複数の冷却器のうち冷却器の損失が最小となる冷却器の組合せを選択して、選択された冷却器を運転することを特徴とする請求項４記載の多段変換器の運転制御装置。
【請求項６】
変換器制御装置は、運転継続される残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を冷却器から健全な変換器群に供給できないときは、冷却器の冷却能力の範囲内及び残りの健全な変換器群から発生する高調波の許容範囲内で、残りの健全な変換器群のスイッチング周波数または出力電力を小さくして残りの健全な変換器群を運転継続することを特徴とする請求項１記載の多段変換器の運転制御装置。
【請求項７】
複数の単位変換器を多段に接続して変換器群を形成し、複数の前記変換器群をそれぞれ変換器用変圧器を介して交流系統側に並列接続して多段変換器を構成し、前記多段変換器の変換器群に冷却水を供給して冷却する複数の冷却器を有し、前記多段変換器から発生する高調波が交流系統側に流出するのを防止するためのハイパスフィルタを変換器用変圧器の交流系統側に接続した系統における前記多段変換器の運転制御を行う多段変換器の運転制御装置において、複数の冷却器のいずれかの冷却器の故障を検出する冷却器故障検出装置と、故障が検出された冷却器を停止させるとともに残りの健全な冷却器を運転継続させる冷却器制御装置と、健全な冷却器の冷却能力の範囲内及び多段変換器から発生する高調波の許容範囲内で、変換器群のスイッチング周波数または出力電力を小さくして変換器群を運転継続する変換器制御装置とを備えたことを特徴とする多段変換器の運転制御装置。
【請求項１】
複数の単位変換器を多段に接続して変換器群を形成し、複数の前記変換器群をそれぞれ変換器用変圧器を介して交流系統側に並列接続して多段変換器を構成し、前記多段変換器の変換器群に冷却水を供給して冷却する複数の冷却器を有し、前記多段変換器から発生する高調波が交流系統側に流出するのを防止するためのハイパスフィルタを変換器用変圧器の交流系統側に接続した系統における前記多段変換器の運転制御を行う多段変換器の運転制御装置において、各変換器群のいずれかの変換器の故障を検出する変換器故障検出装置と、故障が検出された変換器及びその変換器が属する変換器群の変換器を停止させるとともに、残りの健全な変換器群を運転継続させたときに残りの健全な変換器群から発生する高調波が前記ハイパスフィルタにより交流系統側に流出するのを防止できるスイッチング周波数で残りの健全な変換器群を運転継続する変換器制御装置と、運転継続される残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を健全な変換器群に供給するように前記冷却器を駆動制御する冷却器制御装置とを備えたことを特徴とする多段変換器の運転制御装置。
【請求項２】
前記変換器制御装置は、残りの健全な変換器群の等価スイッチング周波数が故障前の変換器群の等価スイッチング周波数と等しくなるように、残りの健全な変換器群の各々の変換器の周波数を高くして運転継続させることを特徴とする請求項１記載の多段変換器の運転制御装置。
【請求項３】
前記冷却器制御装置は、故障前の複数の変換器群を冷却していた冷却器を運転継続し、残りの健全な変換器群に冷却水を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の多段変換器の運転制御装置。
【請求項４】
前記冷却器制御装置は、残りの健全な変換器群が故障直前の出力を維持するときの発熱量に見合った冷却水を供給するのに必要な台数の冷却器を運転し、健全な変換器群に供給することを特徴とする請求項１または２に記載の多段変換器の運転制御装置。
【請求項５】
前記冷却器制御装置は、残りの健全な変換器群に冷却水を供給するにあたり、複数の冷却器のうち冷却器の損失が最小となる冷却器の組合せを選択して、選択された冷却器を運転することを特徴とする請求項４記載の多段変換器の運転制御装置。
【請求項６】
変換器制御装置は、運転継続される残りの健全な変換器群の発熱量に見合った冷却水を冷却器から健全な変換器群に供給できないときは、冷却器の冷却能力の範囲内及び残りの健全な変換器群から発生する高調波の許容範囲内で、残りの健全な変換器群のスイッチング周波数または出力電力を小さくして残りの健全な変換器群を運転継続することを特徴とする請求項１記載の多段変換器の運転制御装置。
【請求項７】
複数の単位変換器を多段に接続して変換器群を形成し、複数の前記変換器群をそれぞれ変換器用変圧器を介して交流系統側に並列接続して多段変換器を構成し、前記多段変換器の変換器群に冷却水を供給して冷却する複数の冷却器を有し、前記多段変換器から発生する高調波が交流系統側に流出するのを防止するためのハイパスフィルタを変換器用変圧器の交流系統側に接続した系統における前記多段変換器の運転制御を行う多段変換器の運転制御装置において、複数の冷却器のいずれかの冷却器の故障を検出する冷却器故障検出装置と、故障が検出された冷却器を停止させるとともに残りの健全な冷却器を運転継続させる冷却器制御装置と、健全な冷却器の冷却能力の範囲内及び多段変換器から発生する高調波の許容範囲内で、変換器群のスイッチング周波数または出力電力を小さくして変換器群を運転継続する変換器制御装置とを備えたことを特徴とする多段変換器の運転制御装置。
【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】
【公開番号】特開２００８−６７４８２（Ｐ２００８−６７４８２Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４２１７８（Ｐ２００６−２４２１７８）
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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