JP2013226029A5

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Publication number: JP2013226029A5
Application number: JP2012261892A
Authority: JP
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2032-11-30

Claims

交流である系統電流を直流に、または、直流を交流に電力変換する電力変換装置に組み込まれて直列の単位変換器群を構成する際に用いられる第１の端子および第２の端子と、
エネルギ蓄積手段と、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に前記エネルギ蓄積手段が蓄積した蓄積エネルギ源を出力可能とする複数のスイッチング素子と、
前記電力変換装置のいずれかに流れる電流を用いて自身に電力を供給する内部電源と、
を備えることを特徴とする単位変換器。
前記内部電源は更に、
前記蓄積エネルギ源を用いて自身に電力を供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の単位変換器。
前記エネルギ蓄積手段は、コンデンサであり、
前記複数のスイッチング素子は、前記第１の端子と前記第２の端子との間に前記コンデンサの電圧を出力可能とし、
前記内部電源は、前記第１の端子と前記第２の端子とを介して流れる電流を用いて自身に電力を供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の単位変換器。
前記内部電源は、
前記第１の端子と前記第２の端子とを介して流れる電流を、電力取得手段によって取得して整流する第１の整流回路と、
前記第１の整流回路に接続された第１のコンデンサと、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の単位変換器。
前記内部電源は更に、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に印加された電圧を取得して整流する第２の整流回路と、
前記第２の整流回路に接続された第２のコンデンサと、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の単位変換器。
前記第２の整流回路は、前記コンデンサの両端電圧を取得して整流する、
ことを特徴とする請求項５に記載の単位変換器。
前記電力変換装置には、交流を遮断する遮断器と、初充電装置とが設置されており、
前記遮断器の投入前には、前記第２の整流回路が、前記コンデンサに印加された電圧を整流し、前記第２のコンデンサに電荷を蓄えて、自身に電力を供給する、
ことを特徴とする請求項６に記載の単位変換器。
前記遮断器の投入後、かつ、自身が動作を開始したのちには、前記第１の整流回路が、前記コンデンサに流れる交流電流を整流し、前記第１のコンデンサに電荷を蓄えて、自身に電力を供給する、
ことを特徴とする請求項７に記載の単位変換器。
前記電力変換装置は、入力端子と出力端子とを備え、更に前記単位変換器が複数直列に接続された前記単位変換器群を複数備えて、前記入力端子と前記出力端子の間で、直流を交流に、または、交流を直流に電力変換するものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の単位変換器。
単位変換器が複数直列に接続された単位変換器群を複数と、
各前記単位変換器をそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
前記単位変換器は、
前記単位変換器群に組み込まれる際に用いられる第１の端子および第２の端子と、
コンデンサと、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に前記コンデンサの電圧を出力可能とする複数のスイッチング素子と、
自身の起動の際には前記コンデンサに蓄えられた電荷を用いて自身に電力を供給し、自身が起動した後は、前記コンデンサに流れる電流を用いて自身に電力を供給する内部電源と、
を備え、
前記制御部は、
交流系統との間に流れる系統電流の有無によらず、各前記単位変換器の前記コンデンサに所定値以上の電流を流すように、前記複数のスイッチング素子を制御する、
ことを特徴とする電力変換装置。
単位変換器を複数直列に接続して単位変換器群とし、前記単位変換器群を並列に接続し、その一部を直流出力部とし、他の一部を交流出力部とし、
前記交流出力部または前記直流出力部に所定の出力を得られるように、前記直流出力部と前記交流出力部との間で電力変換を行う指令を生成する制御部を有しており、
前記単位変換器は、
第１の端子および第２の端子と、
コンデンサと、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に前記コンデンサに蓄積された蓄積エネルギ源を出力可能とするスイッチング素子と、
前記指令に基づいて前記スイッチング素子を動作させる駆動部と、
前記第１の端子と前記第２の端子を介して流れる電流に係る電気要素のいずれかをエネルギ源として前記駆動部に電力を供給する電力供給手段と、
を有し、
前記制御部は、前記エネルギ源から得られた電力が所定値以上となるように前記指令を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の単位変換器が複数直列に接続された前記単位変換器群を複数列備え、入力端子と出力端子の間で、直流を交流に、または、交流を直流に電力変換する変換回路と、
各前記単位変換器を運転動作する信号を生成する制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の単位変換器が複数直列に接続された前記単位変換器群を含んでなる複数のアームと、
前記複数のアームのうちの第１のアームと第２のアームとを直列に接続した複数のレグと、
前記単位変換器を制御する制御部と、を有し、
前記複数のレグを構成する前記第１のアームの一端と前記第２のアームの一端との接続ノードは、交流系統のいずれかの相に接続され、
前記第１のアームの他端は、正側の直流端子に接続され、
前記第２のアームの他端は、負側の直流端子に接続されている、
ことを特徴とする電力変換装置。
前記制御部は、
前記電力変換装置と前記交流系統との間に流れる系統電流の有無によらず、前記単位変換器の前記エネルギ蓄積手段に電流を流すようにアーム電圧指令値を生成するアーム電圧指令値生成部と、
前記アーム電圧指令値を、各前記単位変換器に分配して指令する指令値分配部と、
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の電力変換装置。
前記制御部の前記アーム電圧指令値生成部は、
交流出力ｄｑ軸電流が指令値になるようにフィードバック制御して第１の偏差信号を出力する第１の電流制御手段と、
前記第１のアームおよび前記第２のアームを循環する循環電流のｄｑ軸電流が循環電流指令値に収束するようにフィードバック制御して第２の偏差信号を出力する第２の電流制御手段と、
前記第１の偏差信号と前記第２の偏差信号から前記アーム電圧指令値を生成する指令値算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１４に記載の電力変換装置。
前記制御部の前記アーム電圧指令値生成部は、
前記交流系統との間に流れる系統電流と前記循環電流との和が所定値以上になるように、前記循環電流指令値を求める、
ことを特徴とする請求項１５に記載の電力変換装置。
前記制御部の前記アーム電圧指令値生成部は、
直流電流指令値から前記循環電流指令値を求める、
ことを特徴とする請求項１５に記載の電力変換装置。
前記制御部の前記アーム電圧指令値生成部は、
前記エネルギ蓄積手段の両端電圧の振幅が所定値以上になるように前記循環電流指令値を求める、
ことを特徴とする請求項１５に記載の電力変換装置。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の単位変換器が複数直列接続された前記単位変換器群を含んでなる複数のアームと、
一次巻線、第１の二次巻線、および、第２の二次巻線が巻かれた複数の鉄心を備えた変圧器と、
前記複数のアームが備える前記単位変換器を制御する制御部と、
を有し、
前記一次巻線は、交流系統に接続され、
前記複数のアームの一端は、第１の直流端子に接続され、
前記複数のアームの他端は、それぞれ前記第１の二次巻線の一端に接続され、
前記第１の二次巻線の他端は、それぞれ異なる相の鉄心に巻かれた前記第２の二次巻線の一端に接続され、
前記第２の二次巻線の他端は、第２の直流端子に接続されている、
ことを特徴とする電力変換装置。
請求項１９に記載の前記電力変換装置であり、かつ、第１の交流系統が接続されている第１の電力変換装置と、
前記電力変換装置であり、前記第１の電力変換装置の前記第１の直流端子および前記第２の直流端子が接続され、かつ、第２の交流系統が接続されている第２の電力変換装置と、
前記第１の電力変換装置と前記第２の電力変換装置との間を流れる直流出力電流に基づき、前記第１の電力変換装置の前記制御部に第１の零相アーム電圧指令値を出力し、前記第２の電力変換装置の前記制御部に第２の零相アーム電圧指令値を出力する直流電流調整部と、
を備えることを特徴とする直流送電システム。
前記制御部のアーム電圧指令値生成部は、
交流出力ｄｑ軸電流が指令値に収束するようにフィードバック制御して第１の偏差信号を出力する第１の電流制御手段と、
前記第１の偏差信号と、前記第１の零相アーム電圧指令値とから、アーム電圧指令値を生成する指令値算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項２０に記載の直流送電システム。
前記アーム電圧指令値生成部は、
前記第１の電力変換装置と前記第１の交流系統の間に流れる系統電流の有無、および、前記第２の電力変換装置と前記第２の交流系統の間に流れる系統電流の有無によらず、前記単位変換器の前記エネルギ蓄積手段に電流を流すのに必要な前記アーム電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の直流送電システム。
前記直流電流調整部は、
前記第１の電力変換装置の前記複数のアームに流れる電流の総和に基づいて、前記第１の零相アーム電圧指令値および前記第２の零相アーム電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の直流送電システム。
前記直流電流調整部は、
前記第１の電力変換装置と前記第２の電力変換装置との間で、所定周波数の零相成分の電流を循環させるように、前記第１の電力変換装置の前記制御部、および、前記第２の電力変換装置の前記制御部を制御する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の直流送電システム。
前記直流電流調整部は、
前記第１の電力変換装置の前記交流出力ｄｑ軸電流の指令値と、前記第２の電力変換装置の前記交流出力ｄｑ軸電流の指令値とから、前記直流出力電流の指令値の交流成分を求める、
ことを特徴とする請求項２１に記載の直流送電システム。
前記直流電流調整部は、
前記直流出力電流の指令値から、前記直流出力電流の指令値の交流成分を求める、
ことを特徴とする請求項２１に記載の直流送電システム。
前記直流電流調整部は、
各前記単位変換器を駆動するために必要な交流電流の振幅に３を掛けたものから、前記交流出力ｄｑ軸電流の指令値のｄ軸成分の絶対値に２の平方根の２倍を掛けたものを減算して所定定数を掛けたものと０との大きい方を、前記直流出力電流の指令値の交流成分の振幅とする、
ことを特徴とする請求項２１に記載の直流送電システム。
前記直流電流調整部は、
交流電流の半周期に前記直流出力電流の指令値が進む位相角の余弦値の逆数を、前記所定定数とする、
ことを特徴とする請求項２７に記載の直流送電システム。
前記直流電流調整部は、
各前記電力変換装置の前記直流出力電流の指令値から計算した交流成分の振幅のうち最大のものによって制御する、
ことを特徴とする請求項２８に記載の直流送電システム。
単位変換器が複数直列に接続された単位変換器群を複数と、
各前記単位変換器をそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
前記単位変換器は、
前記単位変換器群に組み込まれる際に用いられる第１の端子および第２の端子と、
コンデンサと、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に前記コンデンサの電圧を出力可能とする複数のスイッチング素子と、
自身の起動の際には前記コンデンサに蓄えられた電荷を用いて自身に電力を供給し、自身が起動した後は、前記コンデンサに流れる電流を用いて自身に電力を供給する内部電源と、
を備え、
前記制御部は、
交流系統との間に流れる系統電流の有無によらず、各前記単位変換器の前記コンデンサに所定値以上の電流を流すように、前記複数のスイッチング素子を制御する、
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の単位変換器が複数直列接続されて構成され、一端が交流系統に接続され、他端が正側の直流端子に接続された第１のアームと、
前記単位変換器が複数直列接続されて構成され、一端が前記交流系統に接続され、他端が負側の直流端子に接続された第２のアームと、
前記単位変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記単位変換器内の前記内部電源は、
前記電力変換装置の初充電状態では、前記エネルギ蓄積手段の両端電圧から電力を得て、
前記電力変換装置の運転状態では、前記エネルギ蓄積手段に直列接続された電力取得手段に流れる電流から電力を得て、
前記制御部は、前記電力取得手段に流れる電流の二次成分が前記電力変換装置の軽負荷時にも供給電力を得るに十分な大きさになるように、各前記単位変換器を制御する、
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
電力変換装置は、単位変換器を複数直列に接続して単位変換器群とし、前記単位変換器群を並列に接続し、その一部を直流出力部とし、他の一部を交流出力部とし、
前記交流出力部または前記直流出力部に所定の出力を得られるように、前記直流出力部と前記交流出力部との間で電力変換を行う指令を生成する制御部を有しており、
前記単位変換器は、
第１の端子および第２の端子と、
コンデンサと、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に前記コンデンサに蓄積された蓄積エネルギ源を出力可能とするスイッチング素子と、
前記指令に基づいて前記スイッチング素子を動作させる駆動部と、
を有し、
前記単位変換器は、前記第１の端子と前記第２の端子を介して流れる電流に係る電気要素のいずれかをエネルギ源として前記駆動部に電力を供給し、
前記制御部は、前記エネルギ源から得られた電力が所定値以上となるように前記指令を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。