JP2007166708A - Power converter, suppressing method for surge voltage and wind power system therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置とそのサージ電圧抑制方法および風力発電システムに関するものである。 The present invention relates to a power converter, its surge voltage suppressing method, and wind power generation system.
特許文献1には、電圧型PWWインバータが比較的長いケーブルを介して交流電動機に接続される場合のサージ電圧抑制技術について開示されている。すなわち、電圧型PWMインバータと交流電動機を接続するケーブル中に、リアクトルが直列に接続され、このリアクトルと並列に抵抗器が接続され、これらのリアクトルと抵抗器の並列体がサージ電圧抑制回路を形成している。前記ケーブルは、それ自身がインダクタンスと静電容量を持ち、共振回路を構成する。前記ケーブルの長さが比較的長く、例えば、数十メートル以上ある場合、前記インダクタンスと前記静電容量の値Ll、Clが大きくなるため、サージ電圧や、電圧の時間変化率dV/dtが交流電動機に悪影響を与える。
ここで、サージ電圧と電圧の時間変化率dV/dtが、交流電動機に与える悪影響について説明する。 Here, the adverse effect of the surge voltage and the voltage change rate dV / dt on the AC motor will be described.
電圧型PWMインバータの出力端子からは、特許文献1の図3に示されるようなパルス状の電圧が出力される。サージ電圧抑制回路が無く、パルス状電圧の時間変化率dV/dtが大きい場合、ケーブル中の共振回路により、交流電動機の端子に印加される電圧にはサージ電圧が含まれる。このサージ電圧は、前記共振回路の条件によっては、パルス状電圧の2倍にまで大きくなる場合がある。この高いサージ電圧の印加により、交流電動機の絶縁が破壊され、その寿命を短くすることになる。 From the output terminal of the voltage type PWM inverter, a pulsed voltage as shown in FIG. When there is no surge voltage suppression circuit and the time change rate dV / dt of the pulse voltage is large, the voltage applied to the terminal of the AC motor by the resonance circuit in the cable includes a surge voltage. This surge voltage may increase to twice the pulse voltage depending on the conditions of the resonance circuit. Application of this high surge voltage breaks the insulation of the AC motor and shortens its life.
また、交流電動機の固定子は、一般的に巻線によって構成される。前記巻線間および前記巻線と前記交流電動機の筐体の間は、絶縁を確保するために絶縁物で構成される。固定子巻線に印加される電圧の時間変化率dV/dtが大きいと、巻線と筐体の間には浮遊容量が存在するため、巻線から絶縁物を介して筐体に電流が流れる。このとき、絶縁部に流れる電流iは、巻線と筐体の間の浮遊容量をCzとしたとき、(1)式で表される。 Moreover, the stator of an AC motor is generally constituted by windings. Between the windings and between the windings and the casing of the AC motor, an insulator is used to ensure insulation. When the time change rate dV / dt of the voltage applied to the stator winding is large, stray capacitance exists between the winding and the casing, and thus current flows from the winding to the casing through the insulator. . At this time, the current i flowing through the insulating portion is expressed by the equation (1), where Cz is the stray capacitance between the winding and the casing.
i=Cz・dV/dt・・・・・・・・・・・・・・・(1)
浮遊容量Czが小さくても、dV/dtが大きいと流れる電流iは大きい。この絶縁部に流れる電流により、絶縁部の絶縁性能が劣化する。このため、交流電動機の寿命が短かくなる。
i = Cz · dV / dt (1)
Even if the stray capacitance Cz is small, the current i flowing is large if dV / dt is large. Due to the current flowing through the insulating portion, the insulating performance of the insulating portion deteriorates. For this reason, the life of the AC motor is shortened.
この対策として、特許文献1では、電力変換器の出力端子にリアクトルを接続し、かつ前記リアクトルと並列に抵抗を接続して、サージ電圧抑制回路を構成している。このサージ電圧抑制回路により、前記交流電動機の端子におけるサージ電圧および電圧の時間変化率dV/dtを下げることができる。
As a countermeasure, in
前記サージ電圧抑制回路の中で、前記リアクトルは最も重量が大きく、軽量化が望まれるが、前記リアクトルのインダクタンス値は前記ケーブルのインダクタンスと浮遊容量及び目標とする電圧の時間変化率dV/dtの値によって決まる。このため、前記リアクトルとして、大きなものを必要としていた。 Among the surge voltage suppression circuits, the reactor has the largest weight and is desired to be lighter. However, the inductance value of the reactor is the inductance of the cable, the stray capacitance, and the time change rate dV / dt of the target voltage. It depends on the value. For this reason, a large thing was required as the reactor.
本発明の目的は、比較的長いケーブルを介して発電機や電動機に接続される電力変換器を備えた電力変換装置において、サージ電圧抑制用のリアクトルを小さくすることである。 The objective of this invention is making the reactor for surge voltage suppression small in the power converter device provided with the power converter connected to a generator or an electric motor via a comparatively long cable.
本発明の望ましい実施態様においては、電力変換器を複数本のケーブルによって発電機または電動機に接続した電力変換装置において、前記電力変換器を前記発電機または電動機に接続するケーブル中にリアクトルを挿入し、このリアクトルに対して、抵抗とコンデンサの直列体を並列に接続したことを特徴とする。 In a preferred embodiment of the present invention, in a power conversion apparatus in which a power converter is connected to a generator or a motor by a plurality of cables, a reactor is inserted into a cable connecting the power converter to the generator or the motor. The reactor is characterized in that a series body of a resistor and a capacitor is connected in parallel.
また、本発明の望ましい実施態様においては、前記リアクトルおよび前記抵抗とコンデンサの直列体との並列回路と、前記発電機または電動機とを接続する前記ケーブルの各相線間に、コンデンサを接続したことを特徴とする。 Further, in a preferred embodiment of the present invention, a capacitor is connected between each phase line of the cable connecting the reactor and the parallel circuit of the resistor and the capacitor in series and the generator or the motor. It is characterized by.
また、本発明の他の実施態様においては、前記電力変換器と前記発電機または電動機を接続するケーブル中に、リアクトルと抵抗の並列体を接続し、前記並列体と前記発電機または電動機とを接続する前記ケーブルの各相線間にコンデンサを接続したことを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, in a cable connecting the power converter and the generator or motor, a parallel body of a reactor and a resistor is connected, and the parallel body and the generator or motor are connected. A capacitor is connected between the phase wires of the cable to be connected.
本発明の望ましい実施態様によれば、抵抗とコンデンサで構成される直列回路を、リアクトルと並列に接続することにより、発電機または電動機の端子に発生するサージ電圧を抑制できるので、前記リアクトルのインダクタンスを小さくすることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, by connecting a series circuit composed of a resistor and a capacitor in parallel with the reactor, the surge voltage generated at the terminal of the generator or the motor can be suppressed, so that the inductance of the reactor Can be reduced.
本発明によるその他の目的と特徴は、以下に述べる実施例の中で明らかにする。 Other objects and features of the present invention will be made clear in the embodiments described below.
以下に、図面を参照して、本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施例1について図1から図5を用いて説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の実施例1により、比較的長いケーブルを介して交流発電機または電動機に接続される電力変換器を備えた電力変換装置の主回路構成図である。図において、電力変換器1が、サージ電圧抑制回路(フィルタ)2Aを介してケーブル3により発電機または電動機4に接続されている。発電機または電動機4としては、交流励磁同期発電機、永久磁石型発電機、誘導発電機、あるいは同期発電機などが挙げられる。
FIG. 1 is a main circuit configuration diagram of a power conversion device including a power converter connected to an AC generator or a motor via a relatively long cable according to
電力変換器1は、交流を直流に変換するコンバータ11と、直流コンデンサ12、及び半導体スイッチング素子を用いたPWMインバータ13によって構成されている。
The
図2および図3は、本発明の実施例1における電力変換器1内のコンバータ11の具体的主回路構成図である。コンバータ11としては、図2に示すような半導体スイッチング素子を用いたPWMコンバータ11Aが挙げられる。また、発電機または電動機4が電動機の場合には、図3に示すように、ダイオード整流器11Bを用いても良い。
2 and 3 are specific main circuit configuration diagrams of the
電力変換器1と発電機または電動機4とを接続するケーブル3は、線間あるいは対地間に対してインダクタンス成分31とキャパシタンス成分32を持つ。このインダクタンスとキャパシタンスをそれぞれLl、Clと表している。このケーブル3の持つインダクタンスLlとキャパシタンスClは共振回路を形成する。サージ電圧抑制回路2Aが無く、電力変換器1からパルス状の電圧が印加された場合、前記共振回路で共振現象が起こり、発電機または電動機4の端子には、最大で電力変換器1の出力するパルス状電圧の2倍の振幅を持つサージ電圧が印加されることになる。このサージ電圧により発電機または電動機4の絶縁が破壊され、発電機または電動機4の寿命を縮める。
The
また、電力変換器1から印加される電圧の時間変化率dV/dtが大きい場合、巻線間や、巻線部分と筐体の間にある浮遊容量を介して絶縁体部分に電流が流れることになる。この電流により絶縁体が劣化し、絶縁破壊につながる。
In addition, when the time change rate dV / dt of the voltage applied from the
以上のような発電機または電動機4の絶縁破壊を防ぐため、発電機または電動機4と電力変換器1の間にサージ電圧抑制回路2Aを接続する。
In order to prevent the dielectric breakdown of the generator or
サージ電圧抑制回路2Aは、リアクトル21(インダクタンスLf)を電力変換器1の出力側と発電機または電動機4との間に接続し、抵抗器22(抵抗値Rf)とコンデンサ23(容量Cf)の直列体を、前記リアクトル21に並列接続して構成される。このサージ電圧抑制回路2Aの効果により、サージ電圧抑制効果、および電圧時間変化率dV/dt抑制効果を発揮しつつ、リアクトル21のインダクタンスLfを従来より十分に小さくできる。以下に、具体的な数値を用いて説明する。
The surge
電力変換器1の直流電圧を3000Vとすると、電力変換器1の出力端子には、3000Vの振幅を持つパルス状の電圧が印加される。ケーブル3は、6.6kV用のCVTケーブル(Triplex type cross-linked polyethylene insulated vinyl sheath cable)とする。CVTケーブルの単位長さあたりのインダクタンスLlと、単位長さあたりの静電容量Clをそれぞれ、0.32[mH/km]、0.7[uF/km]とする。ケーブル3の長さは100mとする。ケーブル3の持つインダクタンスLl及び静電容量Clはそれぞれ、Ll=0.032[mH]、Cl=0.07[μF]となる。
Assuming that the DC voltage of the
サージ電圧抑制回路2AのインダクタンスLf、抵抗値Rf、コンデンサ容量Cfを適切な値、例えば、Lf=0.32[mH],Rf=35[Ω],Cf=0.7[μF]に選ぶと、電圧時間変化率dV/dtを変えることなくサージを抑制できる。
When the inductance Lf, resistance value Rf, and capacitor capacitance Cf of the surge
図4は、本発明の実施例1における発電機または電動機4端における電圧のシミュレーション波形図である。すなわち、電気回路シミュレータを用いることにより、電力変換器1からパルス状電圧を出力したときの、発電機または電動機4端における電圧の波形を求めた結果を示している。図4から分かるように、コンデンサ23が無い場合にくらべて、コンデンサ23を追加したほうがサージ電圧のピーク値が下がっていることが分かる。サージ電圧が下がったことにより、サージ電圧抑制回路2AのインダクタンスLfを下げることができる。
FIG. 4 is a simulation waveform diagram of the voltage at the end of the generator or
図5は、本発明の実施例1における発電機または電動機4端における電圧のシミュレーション波形図その2である。電気回路シミュレータを利用して、サージ電圧抑制回路2AのインダクタンスをLf=0.25[mH]まで下げた時の電圧波形を計算した結果である。図5から明らかなように、コンデンサ23を追加したことにより、サージ電圧と電圧時間変化率dV/dtの抑制効果が等しいまま、インダクタンスLfを小さくできることがわかる。この回路条件では、インダクタンスLfを0.25/0.32×100≒78%にまで低減できる。
FIG. 5 is a second simulation waveform diagram of the voltage at the end of the generator or
本実施例1によれば、インダクタンスLfを従来の78%に低減でき、その体積、重量を約83%に低減できる。また、同一のインダクタンスを持つリアクトルLfを採用した場合には、サージ電圧をさらに小さくできるので、発電機または電動機4の絶縁劣化を防止できる。
According to the first embodiment, the inductance Lf can be reduced to 78% of the conventional value, and its volume and weight can be reduced to about 83%. Further, when the reactor Lf having the same inductance is employed, the surge voltage can be further reduced, so that the insulation deterioration of the generator or the
次に、本発明の実施例2について、図6および図7を用いて説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図6は、本発明の実施例2による電力変換装置の主回路構成図である。図6において、図1と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例2が、実施例1と違う点は、サージ電圧抑制回路2Bの構成である。本実施例2におけるサージ電圧抑制回路2Bは、電力変換器1の出力端子にリアクトル21が直列に接続され、リアクトル21(インダクタンスLf)と並列に、抵抗器22(抵抗値Rf)が接続される。更に、前記リアクトル21と抵抗器22の並列体と、発電機または電動機4との間のケーブルの各相線間に、コンデンサ24(容量C)が接続される。コンデンサ24は、3相コンデンサであり、その中性点は他の部分から絶縁されるか、または電力変換器のグラウンドに接続させても良い。
FIG. 6 is a main circuit configuration diagram of the power conversion device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same function parts as those in FIG. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the configuration of the surge voltage suppression circuit 2B. In the surge voltage suppression circuit 2B according to the second embodiment, the
この実施例2の特徴的な部分は、実施例1に比べ、サージ電圧抑制回路2Bの線間コンデンサ24(容量C)にあり、この効果により、発電機または電動機4端に印加される電圧の時間変化率dV/dtが、さらに抑制される。以下に、具体的な数値を用いて説明する。
Compared with the first embodiment, the characteristic part of the second embodiment is the line capacitor 24 (capacitance C) of the surge voltage suppression circuit 2B. Due to this effect, the voltage applied to the end of the generator or the
実施例1と同様に、ケーブル3の持つインピーダンスはLl=0.032[mH]、Cl=0.07[μF]とする。電力変換器1の設定も実施例1と同様であり、電力変換器1の出力端子には、3000Vの振幅をもつパルス状の電圧が印加されるとする。サージ電圧と電圧時間変化率dV/dtを抑制するために、サージ電圧抑制回路2Bの定数Rf、Lf、Cを適切な値にする。
As in the first embodiment, the impedance of the
図7は、本発明の実施例2における発電機または電動機4端における電圧のシミュレーション波形図である。電気回路シミュレータを用いることにより、電力変換器1からパルス状電圧を出力したときの、発電機または電動機4端における線間電圧の波形を求めた。設定条件は、インダクタンスLf=0.32[mH]、抵抗値Rf=9[Ω]、容量C=3.5[μF]である。比較のために、コンデンサ24(容量C)が無い条件で、インダクタンスLf=0.32[mH]、抵抗値Rf=35[Ω]でもシミュレーションを行った。2つの条件で抵抗値が異なるのは、それぞれの条件での適切な抵抗値を選んだからである。
FIG. 7 is a simulation waveform diagram of the voltage at the end of the generator or
図7から明らかなように、コンデンサ24(容量C)を接続した場合の方が、電圧の時間変化率dV/dtが減少することが分かる。 As can be seen from FIG. 7, the time change rate dV / dt of the voltage decreases when the capacitor 24 (capacitance C) is connected.
本実施例を適用すれば、電圧の時間変化率dV/dtを発電機または電動機4の絶縁保護のために必要な値に調整できる。
If this embodiment is applied, the time change rate dV / dt of the voltage can be adjusted to a value necessary for insulation protection of the generator or the
次に、本発明の実施例3について、図8から図10を用いて説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図8は、本発明の実施例3による電力変換装置の主回路構成図である。図8において、図1と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例3が、実施例1と違う点は、サージ電圧抑制回路2Cの構成である。実施例3におけるサージ電圧抑制回路2Cは、電力変換器1の出力端子にリアクトル21が接続され、このリアクトル21(インダクタンスLf)と並列に、抵抗器22(抵抗値Rf)とコンデンサ23(容量Cf)の直列体が並列に接続されている。更に、リアクトル21と発電機または電動機4とを接続するケーブルの各相線間に、コンデンサ24(容量C)が接続される。コンデンサ24は3相コンデンサであり、その中性点は他の部分から絶縁されるか、または電力変換器1のグラウンドに接続してもよい。この実施例3を、実施例2と比べた特徴的な部分は、サージ電圧抑制回路2C内のコンデンサ23(容量Cf)であり、その効果により、発電機または電動機4端に印加されるサージ電圧が、さらに抑制される。以下に、具体的な数値を用いて説明する。
FIG. 8 is a main circuit configuration diagram of the power conversion device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same function parts as those in FIG. The difference between the third embodiment and the first embodiment is the configuration of the surge voltage suppression circuit 2C. In the surge voltage suppression circuit 2C according to the third embodiment, a
ケーブル3の持つインピーダンスは、実施例1や実施例2と同様に、Ll=0.032[mH]、Cl=0.07[μF]とする。電力変換器1の設定も実施例1や実施例2と同様であり、電力変換器1の出力端子には線間で3000Vの振幅をもつパルス状の電圧が印加されるとする。サージ電圧と電圧の時間変化率dV/dtを抑制するために、サージ電圧抑制回路2Cの定数Lf、Rf、Cf、Cを、適切な値とする。
The impedance of the
図9は、本発明の実施例3における発電機または電動機4端における電圧のシミュレーション波形図である。電気回路シミュレータを用いることにより、電力変換器1からパルス状電圧を出力したときの、発電機または電動機4端における線間電圧の波形を求めた。設定条件は、インダクタンスLf=0.32[mH]、抵抗値Rf=9[Ω]、容量Cf=6[μF]、C=0.7[μF]である。比較のために、コンデンサ23(容量Cf)が無い条件、すなわち、Lf=0.32[mH]、Rf=9[Ω]、C=0.7[μF]でもシミュレーションを行った。図9から明らかなように、コンデンサ23(Cf)を接続した場合のほうが、電圧の時間変化率dV/dtはほぼ同じままで、サージ電圧のピークが減少していることが分かる。
FIG. 9 is a simulation waveform diagram of the voltage at the end of the generator or
サージ電圧が下がったことにより、サージ電圧抑制回路2CのインダクタンスLfを下げることができる。 By reducing the surge voltage, the inductance Lf of the surge voltage suppression circuit 2C can be lowered.
図10は、電気回路シミュレータを利用して、サージ電圧抑制回路2CのインダクタンスをLf=0.25[mH]まで下げた時の電圧波形を計算結果を示す。図10から明らかなように、コンデンサ23(容量Cf)を追加したことにより、サージ電圧と電圧の時間変化率dV/dtの抑制効果が等しいまま、インダクタンスLfを小さくできることが判る。この回路条件では、インダクタンスLfを0.25/0.32×100≒78%にまで低減できる。 FIG. 10 shows a calculation result of a voltage waveform when the inductance of the surge voltage suppression circuit 2C is lowered to Lf = 0.25 [mH] using an electric circuit simulator. As can be seen from FIG. 10, by adding the capacitor 23 (capacitance Cf), the inductance Lf can be reduced while the effect of suppressing the surge voltage and the voltage temporal change rate dV / dt is equal. Under this circuit condition, the inductance Lf can be reduced to 0.25 / 0.32 × 100≈78%.
本実施例を用いれば、インダクタンスLfを従来の78%に低減でき、その体積、重量を約83%に低減できる。また、同一のインダクタンスを持つリアクトルLfを採用した場合には、サージ電圧をさらに小さくできるので、発電機または電動機4の絶縁劣化を防止できる。
If this embodiment is used, the inductance Lf can be reduced to 78% of the conventional value, and its volume and weight can be reduced to about 83%. Further, when the reactor Lf having the same inductance is employed, the surge voltage can be further reduced, so that the insulation deterioration of the generator or the
次に、本発明の実施例4について、図11および図12を用いて説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図11は、本発明の実施例4による電力変換装置の主回路構成図である。図11において、図1と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例4が、実施例1と違う点は、サージ電圧抑制回路を風力発電システムに適用したことである。 FIG. 11: is a main circuit block diagram of the power converter device by Example 4 of this invention. In FIG. 11, the same function parts as those in FIG. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the surge voltage suppression circuit is applied to the wind power generation system.
まず、風力発電システムの概要について図12を用いて説明する。 First, an outline of the wind power generation system will be described with reference to FIG.
図12は、本発明を適用して好適な風力発電システムの概略構成図である。風力発電システムは、風をブレード5で受け、風のエネルギーを回転エネルギーに変換する。回転エネルギーは、ローター軸7を伝わってギヤ8に伝えられる。ギヤ8では、ブレード5の回転速度を、発電機6に適した回転速度に変換する。発電機6は、ローター軸7を介して伝えられた回転エネルギーを、3相交流の電気エネルギーに変換する。この電気エネルギーは、ケーブル3を伝わって、サージ電圧抑制回路2Aを介して電力変換器1に伝えられる。電力変換器1は、発電機6からの電気エネルギーを電力系統9に供給するとともに、発電機6の電力、回転数を制御する。電力変換器1は、実施例1で説明したように、コンバータ11、直流コンデンサ12、PWMインバータ13などによって構成される。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a preferred wind power generation system to which the present invention is applied. The wind power generation system receives wind by the
発電機6は、ナセル100と呼ばれる風力発電システム上部に位置する容器に収納される。ナセル100は、タワー110の上に、水平方向に回転可能な形で設置される。一方、電力変換器1は、ナセル100部分の軽量化、小型化の観点から、タワー110内の地上部に設置される場合がある。
The
例えば、発電容量が2MW〜3MWクラスの風力発電システムでは、タワー110の高さが100mを超えることがある。発電容量が増えるにつれ、タワー110はさらに高くなる。このため、電力変換器1と発電機6の間は、100m前後のケーブル3で接続されることになる。ケーブル3が長くなるにつれ、ケーブル3の持つインダクタンス31、静電容量32の値も増大する。このケーブルのインダクタンス31と静電容量32は、LC共振回路を構成する。電力変換器1からパルス状の電圧が出力された場合、このLC回路で反射を起こし、最大で電力変換器1の出力電圧の2倍の振幅を持つサージ電圧が、発電機6の入力端子に印加されることになる。この高いサージ電圧により、発電機6が絶縁を破壊し、その寿命を縮めることになる。このためサージ電圧を抑制するような回路構成、機能が特に重要となる。
For example, in a wind power generation system with a power generation capacity of 2 MW to 3 MW class, the height of the
本実施例では、前述したサージ電圧と電圧の時間変化率dV/dtを抑制するため、実施例1(図1)と同様に、サージ電圧抑制回路2Aを電力変換器1の出力端子に接続する。具体的な数値例は、図4および図5の説明で示したと同様である。
In the present embodiment, the surge
本実施例を適用することにより、サージ電圧抑制回路を構成するリアクトル21の値Lfを小さくできる。また、発電機6の入力端子におけるサージ電圧と電圧の時間変化率dV/dtを抑制できるため、風力発電システムにおける発電機6の絶縁劣化を防止できる。
By applying this embodiment, the value Lf of the
次に、本発明の実施例5について、図13を用いて説明する。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図13は、本発明の実施例5による電力変換装置の主回路構成図である。図13において、図1と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例5が、図6の実施例2と違う点は、風力発電機システムに適用したことである。 FIG. 13: is a main circuit block diagram of the power converter device by Example 5 of this invention. In FIG. 13, the same function parts as those in FIG. The difference between the fifth embodiment and the second embodiment shown in FIG. 6 is that the fifth embodiment is applied to a wind power generator system.
具体的な構成、作用および効果は、図6,図7を参照して説明したものと同様である。 Specific configurations, operations, and effects are the same as those described with reference to FIGS.
本実施例を適用すれば、電圧の時間変化率dV/dtを任意に設計でき、発電機6の端子にかかる電圧の時間変化率dV/dtを小さくできるので、発電機6の絶縁劣化を防止できる。
If this embodiment is applied, the time change rate dV / dt of the voltage can be designed arbitrarily, and the time change rate dV / dt of the voltage applied to the terminal of the
次に、本発明の実施例6について、図14を用いて説明する。
Next,
図14は、本発明の実施例6による電力変換装置の主回路構成図である。図14において、図1と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例6が、図8の実施例3と違う点は、風力発電機システムに適用したことである。 FIG. 14: is a main circuit block diagram of the power converter device by Example 6 of this invention. In FIG. 14, the same reference numerals are given to the same functional units as those in FIG. The difference between the sixth embodiment and the third embodiment shown in FIG. 8 is that the sixth embodiment is applied to a wind power generator system.
具体的な構成、作用および効果は、図8−10を参照して説明したものと同様である。 Specific configurations, operations, and effects are the same as those described with reference to FIGS.
本実施例を用いれば、インダクタンスLfをより小さくできる。また、サージ電圧を抑制できるので発電機6の絶縁劣化を防止できる。
If this embodiment is used, the inductance Lf can be further reduced. Moreover, since the surge voltage can be suppressed, the insulation deterioration of the
次に、本発明の実施例7について、図15、図16及び図17を用いて説明する。図15から図17は、本発明の実施例7による電力変換装置におけるサージ電圧抑制回路の構成図であり、図1と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例7が、それぞれ図1,図6および図8の実施例と異なる点は、各サージ電圧抑制回路2D,2E,および2F内のリアクトル21に複数の中間タップを設けたことである。
Next,
図15では、リアクトル21の複数の中間タップのうちの1つと、リアクトル21の端子の何れか一方の間に、抵抗器22とコンデンサ23の直列体を並列に接続した構成である。また、図16は、リアクトル21の複数の中間タップのうちの1つと、リアクトル21の端子の何れか一方の間に、抵抗器22を並列に接続し、リアクトル21と発電機または電動機4とを接続するケーブル3の各相線間にコンデンサ24を接続したものである。さらに、図17では、リアクトル21の複数の中間タップのうちの1つと、リアクトル21の端子の何れか一方の間に、抵抗器22とコンデンサ23の直列体を接続し、リアクトル21と発電機または電動機4とを接続するケーブル3の各相線間にコンデンサ24を接続したものである。
In FIG. 15, a series body of a
例えば、これらのサージ電圧抑制回路2D、2E、2Fを適用する対象が風力発電システムであるとする。複数のメーカの風力発電システムに、このサージ電圧抑制回路を適用した電力変換器1を設置する場合、メーカごとにタワーの高さが異なる。タワーの高さが異なるとケーブル3の長さも異なり、ケーブル3の持つインピーダンスも異なる。また、同一のメーカであっても、使用するケーブル3の種類が異なれば、ケーブル3のインピーダンスも変化する。このため、それぞれのインピーダンスに適合するように、サージ電圧抑制回路の定数の値Lf、Rf、Cf、Cをその都度設定しなければならない。リアクトル(インダクタンスLf)21に複数の中間タップを持たせれば、ケーブル3のインピーダンスが異なった場合でも、接続するタップを選ぶことにより、定数の値Rf、Cf、Cを変えることなく、サージ電圧抑制回路を構成することができる。
For example, it is assumed that a target to which these surge
電力変換器と発電機または電動機の間を繋ぐケーブルにより、発電機または電動機の入力端子に発生するサージ電圧、または電圧の時間変化率dV/dtを抑制するためのサージ電圧抑制回路として電力変換器に適用できる。 A power converter as a surge voltage suppression circuit for suppressing a surge voltage generated at an input terminal of the generator or the motor or a time change rate dV / dt of the voltage by a cable connecting the power converter and the generator or the motor Applicable to.
1…電力変換器、11…コンバータ、11A…コンバータ、11B…整流器、12…直流コンデンサ、13…PWMインバータ、2,2A〜2F…サージ電圧抑制回路、21…リアクトル(インダクタンス値Lf)、22…抵抗(抵抗値Rf)、23…コンデンサ(容量Cf)、24…コンデンサ(容量C)、3…ケーブル、31…ケーブルのインダクタンスLl、32…ケーブルの浮遊容量Cl、4…発電機または電動機、5…ブレード、6…発電機、7…ローター軸、8…ギヤ、9…電力系統、100…ナセル、110…タワー。
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