JP2013121223A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単位変換器を少なくとも2つ直列接続して構成した第1のアームと、第1のリアクトルと、第2のリアクトルと単位変換器を少なくとも2つ直列接続して構成した第2のアームとを直列接続して構成したレグを少なくとも2つ並列接続して構成されており、第1、第2のリアクトルの接続点を交流端子とし、少なくとも2つ並列接続されたレグの並列接続点を直流端子とし、第1、第2のアームが、片極性電圧を出力可能な第1種単位変換器と、両極性電圧を出力可能な第2種単位変換器の少なくとも2種類の単位変換器とから構成する。
【選択図】 図1
Description
〔数1〕
Vd*=VGd+Gain(Id*−Id)+R・Id+X・Iq …(1)
〔数2〕
Vq*=VGq+Gain(Iq*−Iq)−X・Id+R・Iq …(2)
〔数3〕
VRPc*=−(m/(m+n))D2・VR*+(m/(m+n))D・VDC*/2…(3)
〔数4〕
VRPf*=−(1−(m/(m+n))D2)VR*+(n/(m+n))D・VDC*/2
…(4)
〔数5〕
VRNc*=(m/(m+n))D2・VR*+(m/(m+n))D・VDC*/2 …(5)
〔数6〕
VRNf*=(1−(m/(m+n))D2)VR*+(n/(m+n))D・VDC*/2
…(6)
〔数7〕
VSPc*=−(m/(m+n))D2・VS*+(m/(m+n))D・VDC*/2…(7)
〔数8〕
VSPf*=−(1−(m/(m+n))D2)VS*+(n/(m+n))D・VDC*/2
…(8)
〔数9〕
VSNc*=(m/(m+n))D2・VS*+(m/(m+n))D・VDC*/2 …(9)
〔数10〕
VSNf*=(1−(m/(m+n))D2)VS*+(n/(m+n))D・VDC*/2
…(10)
〔数11〕
VTPc*=−(m/(m+n))D2・VT*+(m/(m+n))D・VDC*/2
…(11)
〔数12〕
VTPf*=−(1−(m/(m+n))D2)VT*+(n/(m+n))D・VDC*/2
…(12)
〔数13〕
VTNc*=(m/(m+n))D2・VT*+(m/(m+n))D・VDC*/2…(13)
〔数14〕
VTNf*=(1−(m/(m+n))D2)VT*+(n/(m+n))D・VDC*/2
…(14)
〔数15〕
VRPf*=−((nr−ns+nt)/(nr+ns+nt))(VR*−VS*)
+((nr+ns−nt)/(nr+ns+nt))(VT*−VR*)
…(15)
〔数16〕
VSPf*=−((nr+ns−nt)/(nr+ns+nt))(VS*−VT*)
+((−nr+ns+nt)/(nr+ns+nt))(VR*−VS*)
…(16)
〔数17〕
VTPf*=−((−nr+ns+nt)/(nr+ns+nt))(VT*−VR*)
+((nr+ns−nt)/(nr+ns+nt))(VS*−VT*)
…(17)
〔数18〕
VRNf*=((nr−ns+nt)/(nr+ns+nt))(VR*−VS*)
−((nr+ns−nt)/(nr+ns+nt))(VT*−VR*)
…(18)
〔数19〕
VSNf*=((nr+ns−nt)/(nr+ns+nt))(VS*−VT*)
−((−nr+ns+nt)/(nr+ns+nt))(VR*−VS*)
…(19)
〔数20〕
VTNf*=((−nr+ns+nt)/(nr+ns+nt))(VT*−VR*)
−((nr+ns−nt)/(nr+ns+nt))(VS*−VT*)
…(20)
〔数21〕
VRPc*=−(m/(m+n))VR*+(m/(m+n))VDC*/2 …(21)
〔数22〕
VRPf*=−(n/(m+n))VR*+(((D−1)m+Dn)/(m+n))VDC*/2
…(22)
〔数23〕
VRNc*=(m/(m+n))VR*+(m/(m+n))VDC*/2 …(23)
〔数24〕
VRNf*=(n/(m+n))VR*+(((D−1)m+Dn)/(m+n))VDC*/2
…(24)
〔数25〕
VSPc*=−(m/(m+n))VS*+(m/(m+n))VDC*/2 …(25)
〔数26〕
VSPf*=−(n/(m+n))VS*+(((D−1)m+Dn)/(m+n))VDC*/2 …(26)
〔数27〕
VSNc*=(m/(m+n))VS*+(m/(m+n))VDC*/2 …(27)
〔数28〕
VSNf*=(n/(m+n))VS*+(((D−1)m+Dn)/(m+n))VDC*/2
…(28)
〔数29〕
VTPc*=−(m/(m+n))VT*+(m/(m+n))VDC*/2 …(29)
〔数30〕
VTPf*=−(n/(m+n))VT*+(((D−1)m+Dn)/(m+n))VDC*/2
…(30)
〔数31〕
VTNc*=(m/(m+n))VT*+(m/(m+n))VDC*/2 …(31)
〔数32〕
VTNf*=(n/(m+n))VT*+(((D−1)m+Dn)/(m+n))VDC*/2
…(32)
102、1101 電力変換装置
103 変圧器
104R、S、T レグ(104R R相レグ、104S S相レグ、104T T相レグ)
105RP、SP、TP、RN、SN、TN アーム(105RP RPアーム、105SP SPアーム、105TP TPアーム、105RN RNアーム、105SN SNアーム、105TN TNアーム)
106RPc、SPc、TPc、RNc、SNc、TNc 双方向チョッパ群
106RPf、SPf、TPf、RNf、SNf、TNf フルブリッジ群
107RP、SP、TP、RN、SN、TN リアクトル
108 双方向チョッパ形単位変換器
109 フルブリッジ形単位変換器
110、115、204 電圧センサ
111 電流センサ
112 制御装置
113 ゲート信号線
114 コンデンサ電圧検出線
116 外部信号線
117 直流装置
118 直流事故
201H、L、XH、XL、YH、YL スイッチング素子
202H、L、XH、XL、YH、YL 環流ダイオード
203、301 コンデンサ
205、302 ゲートドライバ
401 平均値演算器
402 減算器
403 コンデンサ電圧制御ゲイン
404 加算器
405 α−β変換器
406 d−q変換器
407 電流制御ゲイン
408 非干渉項
409 逆d−q変換器
410 逆α−β変換器
411 位相検出器
412 交流電圧指令値生成部
413 直流電圧指令値生成部
501 極性反転器
502 乗算器
503 ゲートパルス発生部
504 指令値分配部
505 直流事故検出部
901 リアクトル207をP点、N点に接続した電力変換装置
1001 S相レグ104Sがすべて双方向チョッパ形単位変換器108で構成され、R相レグ104R、T相レグがすべてフルブリッジ形単位変換器109で構成された電力変換装置
1102 2重Y結線変圧器
1201R、S、T 脚
1202 1次巻線
1203P P側2次巻線
1203N N側2次巻線
1204R R相1次巻線
1204S S相1次巻線
1204T T相1次巻線
1205RP R相P側2次巻線
1205SP S相P側2次巻線
1205TP T相P側2次巻線
1205RN R相N側2次巻線
1205SN S相N側2次巻線
1205TN T相N側2次巻線
Claims (21)
- 単位変換器を少なくとも2つ直列接続して構成した第1のアームと、第1のリアクトルと、第2のリアクトルと、単位変換器を少なくとも2つ直列接続して構成した第2のアームとを直列接続して構成したレグを少なくとも2つ並列接続して構成されており、前記第1、第2のリアクトルの接続点を交流端子とし、前記少なくとも2つ並列接続されたレグの並列接続点を直流端子とする電力変換装置において、前記第1、第2のアームが、片極性電圧を出力可能な第1種単位変換器と、両極性電圧を出力可能な第2種単位変換器の少なくとも2種類の単位変換器とから構成されていることを特徴とする電力変換装置。
- 第1のリアクトルと、単位変換器を少なくとも2つ直列接続して構成した第1のアームと、単位変換器を少なくとも2つ直列接続して構成した第2のアームと、第2のリアクトルとを直列接続して構成したレグを少なくとも2つ並列接続して構成されており、前記第1、第2のアームの接続点を交流端子とし、前記少なくとも2つ並列接続されたレグの並列接続点を直流端子とする電力変換装置において、前記第1、第2のアームが、片極性電圧を出力可能な第1種単位変換器と、両極性電圧を出力可能な第2種単位変換器の少なくとも2種類の単位変換器とから構成されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1、2に記載の電力変換装置において、前記第2種単位変換器の最大出力電圧の和が、前記第1種単位変換器の出力電圧と等しいかまたはより大きいことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1、2に記載の電力変換装置において、前記交流端子が変圧器を介して交流系統に連系しており、前記第2種単位変換器の最大出力電圧の和が、前記交流系統の相電圧振幅に前記変圧器の変圧比を乗じた電圧と等しいかより大きいことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1、2に記載の電力変換装置において、前記交流端子が交流系統に直接連系しており、前記第2種単位変換器の最大出力電圧の和が、前記交流系統の相電圧振幅と等しいかより大きいことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜5に記載の電力変換装置において、該電力変換装置が、交流電圧指令値と直流電圧指令値を生成する指令値生成手段と、前記交流電圧指令値を前記第1種単位変換器と前記第2種単位変換器に、m、nを任意の正の実数として、m:nの割合で分配し、前記直流電圧指令値を、前記第1種単位変換器と前記第2種単位変換器にm:nの割合で分配する指令値分配手段と、直流系統の電流が予め設定された値を超過した場合、あるいは直流系統の電圧が予め設定された値を下回った場合、あるいは外部信号を受信した場合に直流事故を検出する直流事故検出手段とを備えており、前記直流事故検出手段が直流事故を検出した場合に、前記指令値分配手段が前記第1種単位変換器と第2種単位変換器に与える交流電圧指令値の分配比をm:nから0:(m+n)に切り替え、かつ、前記第1種単位変換器と第2種単位変換器に与える直流電圧指令値をともに概ね零に切り替える機能を備えることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜5に記載の電力変換装置において、該電力変換装置が、交流電圧指令値と直流電圧指令値を生成する指令値生成手段と、前記交流電圧指令値を前記第1種単位変換器と前記第2種単位変換器に、m、nを任意の正の実数として、m:nの割合で分配し、前記直流電圧指令値を、前記第1種単位変換器と前記第2種単位変換器にm:nの割合で分配する指令値分配手段と、直流系統の電流が予め設定された値を超過した場合、あるいは直流系統の電圧が予め設定された値を下回った場合、あるいは外部信号を受信した場合に直流事故を検出する直流事故検出手段とを備えており、前記直流事故検出手段が直流事故を検出した場合に、前記指令値分配手段が前記第1種単位変換器と第2種単位変換器に与える直流電圧指令値の分配比をm:nからm:−mに切り替える機能を備えることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜5に記載の電力変換装置において、該電力変換装置が、交流電圧指令値と直流電圧指令値を生成する指令値生成手段と、前記直流系統の電流が予め設定された値を超過した場合、あるいは前記直流系統の電圧が予め設定された値を下回った場合、あるいは外部信号を受信した場合に1から0に変化する事故信号Dを発生する直流事故検出手段と、前記交流電圧指令値を、前記第1種単位変換器と前記第2種単位変換器に、a、m、nを任意の正の実数として、Dam:(1−Da)m+nの割合で分配し、bを任意の正の実数として、前記直流電圧指令値にDbを乗じた信号を、前記第1種単位変換器と前記第2種単位変換器にm:nの割合で分配する指令値分配手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜5に記載の電力変換装置において、該電力変換装置が、交流電圧指令値と直流電圧指令値を生成する指令値生成手段と、直流系統の電流が予め設定された値を超過した場合、あるいは直流系統の電圧が予め設定された値を下回った場合、あるいは外部信号を受信した場合に1から0に変化する事故信号Dを発生する直流事故検出手段と、前記交流電圧指令値を、前記第1種単位変換器と前記第2種単位変換器に、m、nを任意の正の実数として、m:nの割合で分配し、bを任意の正の実数として、前記直流電圧指令値を、前記第1種単位変換器と前記第2種単位変換器にm:(Db−1)m+Dbnの割合で分配する指令値分配手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜8に記載の電力変換装置において、前記指令値分配手段が、前記第1種単位変換器のいずれかが故障して短絡された際に、該第1種単位変換器を含むアームにおいて、Δmを該故障した第1種単位変換器の最大出力電圧と、該第1種単位変換器を含むアーム中のすべての第1種単位変換器の最大出力電圧の和の比として、前記のm:nを、(m−Δm):nに変化させる機能を有することを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜8に記載の電力変換装置において、前記指令値分配手段が、前記第2種単位変換器のいずれかが故障して短絡された際に、該第2種単位変換器を含むアームにおいて、Δnを該故障した第2種単位変換器の最大出力電圧と、該第2種単位変換器を含むアーム中のすべての第2種単位変換器の最大出力電圧の和の比として、前記のm:nをm:(n−Δn)に変化させる機能を有することを特徴とする電力変換装置。
- 請求項8〜11に記載の電力変換装置において、前記直流事故検出手段が事故信号Dを瞬時に、あるいはランプ関数状に、あるいは任意の経路をもって、0から1に切り替えることを特徴とする電力変換装置。
- 単位変換器を少なくとも1つ直列接続して構成した第1のアームと、第1のリアクトルと、第2のリアクトルと、単位変換器を少なくとも1つ直列接続して構成した第2のアームとを直列接続して構成した第1、第2、第3のレグを並列接続して構成されており、前記第1、第2のリアクトルの接続点を交流端子とし、前記第1、第2、第3のレグの並列接続点を直流端子とする電力変換装置において、前記第1〜第3のレグのいずれか1つに含まれる前記第1、第2のアームが、片極性電圧を出力可能な第1種単位変換器で構成されており、前記第1〜第3のレグの他の2つのレグに含まれる前記第1、第2のアームが、両極性電圧を出力可能な第2種単位変換器で構成されていることを特徴とする電力変換装置。
- 第1のリアクトルと、単位変換器を少なくとも1つ直列接続して構成した第1のアームと、単位変換器を少なくとも1つ直列接続して構成した第2のアームと、第2のリアクトルとを直列接続して構成した第1、第2、第3のレグを並列接続して構成されており、前記第1、第2のアームの接続点を交流端子とし、前記第1、第2、第3のレグの並列接続点を直流端子とする電力変換装置において、前記第1〜第3のレグのいずれか1つに含まれる前記第1、第2のアームが、片極性電圧を出力可能な第1種単位変換器で構成されており、前記第1〜第3のレグの他の2つのレグに含まれる前記第1、第2のアームが、両極性電圧を出力可能な第2種単位変換器で構成されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項13、14に記載の電力変換装置において、前記交流端子が変圧器を介して交流系統に連系しており、前記第2種単位変換器の最大出力電圧の和が、前記交流系統の線間電圧振幅に前記変圧器の変圧比を乗じた電圧と等しいかより大きいことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項13、14に記載の電力変換装置において、前記交流端子が交流系統に直接連系しており、前記第2種単位変換器の最大出力電圧の和が、前記交流系統の線間電圧振幅と等しいかより大きいことを特徴とする電力変換装置。
- 少なくとも第1、第2、および第3の3つの巻線と、単位変換器を少なくとも2つ直列接続して構成した第1のアームと、単位変換器を少なくとも2つ直列接続して構成した第2のアームとを備え、前記第2の巻線と前記第1のアームを直列接続して構成した第1の直列回路と、前記第3の巻線と前記第2のアームを直列接続して構成した第2の直列回路が直列接続されており、前記第2と第3の巻線の起磁力が逆極性となるように、前記第1、第2、および第3の巻線が磁気結合している回路を少なくとも1つ有し、前記第1の巻線の端子を交流端子とし、前記第1の直列回路と前記第2の直列回路の直列回路の両端を直流端子とする電力変換装置において、前記第1、第2のアームが、片極性電圧を出力可能な第1種単位変換器と、両極性電圧を出力可能な第2種単位変換器の少なくとも2種類の単位変換器とから構成されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜17に記載の電力変換装置において、前記第1種単位変換器が双方向チョッパ回路であることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜17に記載の電力変換装置において、前記第2種単位変換器がフルブリッジ回路であることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜17に記載の電力変換装置を少なくとも2つ以上備えており、前記電力変換装置の直流端子同士を互いにバスバー、ケーブルあるいは架空送電線で接続した直流送電システム。
- 請求項1〜17に記載の電力変換装置の直流端子に直流電源あるいは直流発電システムを、バスバー、ケーブルあるいは架空送電線を介して接続し、前記直流電源あるいは直流発電システムからの電力を、前記電力変換装置の交流端子に出力する電力供給システム。
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