JP2019176566A - Power conversion device - Google Patents

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大和 三木
Yamato Miki
大和 三木
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Abstract

To provide a power conversion device which has high efficiency by reduction of loss in a DC circuit.SOLUTION: The power conversion device according to an embodiment includes a plurality of converters that have switching elements, perform conversion from AC power to DC power and/or conversion from AC power to DC power by switching of the switching elements, and are connected, on a DC side, in parallel so as to be arranged in one line, a first common line connected to the DC side of the plurality of converters, a second common line connected to the DC side of the plurality of converters and set so as to have a potential lower than that of the first common line, and a power storage unit connected between the first common line and the second common line. The power storage unit is set adjacent to a converter at an end among the plurality of converters.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a power conversion apparatus.

複数の変換器を並列に接続した並列多重型の電力変換装置がある。各変換器は、スイッチング素子を有し、スイッチング素子のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換、および直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う。各変換器の直流側には、電荷蓄積素子であるコンデンサが設けられる。各コンデンサは、直流ブスバーを介して、変換器とともにそれぞれ並列に接続される。   There is a parallel multiplex type power converter in which a plurality of converters are connected in parallel. Each converter includes a switching element, and performs at least one of conversion from AC power to DC power and conversion from DC power to AC power by switching of the switching element. A capacitor, which is a charge storage element, is provided on the DC side of each converter. Each capacitor is connected in parallel with the converter via a DC bus bar.

並列多重型の電力変換装置では、交流電力の1つの線路に対して複数の変換器を並列に接続することにより、スイッチング素子の高耐圧化を抑えつつ、大容量化に対応することができる。   In the parallel multiplex type power conversion device, a plurality of converters are connected in parallel to one line of AC power, and thus it is possible to cope with an increase in capacity while suppressing a high breakdown voltage of the switching element.

複数の変換器を並列に接続した場合には、変換器間に、交流電圧の基本周波数の2倍の周波数の高調波電流が流れる。この高調波電流は、直流ブスバーに流れるので、その電流経路が長くなると、直流ブスバーでの損失が増大する。そのため、直流ブスバーの電流容量を必要以上に大きく設定する必要があり、また、電力変換装置の変換効率を低下させる原因ともなっている。   When a plurality of converters are connected in parallel, a harmonic current having a frequency twice the fundamental frequency of the AC voltage flows between the converters. Since this harmonic current flows through the DC bus bar, if the current path becomes longer, the loss at the DC bus bar increases. Therefore, it is necessary to set the current capacity of the DC bus bar to be larger than necessary, and this is also a cause of reducing the conversion efficiency of the power converter.

特開2005−102444号公報JP 2005-102444 A

本発明の実施形態は、直流回路の損失を低減して、高効率な電力変換装置を提供する。   Embodiments of the present invention provide a highly efficient power conversion device by reducing the loss of a DC circuit.

本発明の実施形態によれば、スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換、および直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行い、直流側で並列接続され一列に配列された複数の変換器と、前記複数の変換器の直流側に接続された第1共通線と、前記複数の変換器の直流側に接続され、前記第1共通線よりも低電位に設定される第2共通線と、前記第1共通線と前記第2共通線との間に接続された蓄電部と、を備える。前記蓄電部は、前記複数の変換器のうち端部の変換器に隣接して配置される。   According to an embodiment of the present invention, a switching element is provided, and at least one of conversion from AC power to DC power and conversion from DC power to AC power is performed by switching the switching element, and parallel on the DC side. A plurality of converters connected and arranged in a row, a first common line connected to the DC side of the plurality of converters, and connected to a DC side of the plurality of converters, than the first common line A second common line set at a low potential; and a power storage unit connected between the first common line and the second common line. The power storage unit is disposed adjacent to a converter at an end of the plurality of converters.

直流回路の損失を低減して、高効率な電力変換装置が提供される。   A highly efficient power converter is provided by reducing the loss of the DC circuit.

実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the power converter concerning an embodiment. 実施形態に係る変換器を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the converter concerning an embodiment. 図3(a)および図3(b)は、変換器および蓄電部の配置を例示する模式図である。FIG. 3A and FIG. 3B are schematic views illustrating the arrangement of the converter and the power storage unit. 比較例の電力変換装置を模式的に表すブロック図である。It is a block diagram which represents typically the power converter device of a comparative example.

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

図1は、実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、電力変換装置10は、複数の変換器20と、第1共通線31と、第2共通線32と、複数の第1配線41と、複数の第2配線42と、と、配線43〜46と、蓄電部62a,62bと、を備える。
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a power conversion device according to the embodiment.
As illustrated in FIG. 1, the power conversion device 10 includes a plurality of converters 20, a first common line 31, a second common line 32, a plurality of first wirings 41, and a plurality of second wirings 42. , And wirings 43 to 46 and power storage units 62a and 62b.

また、電力変換装置10は、第1交流端子60uと、第2交流端子60vと、第3交流端子60wと、を有する。電力変換装置10は、各交流端子60u,60v,60wを介して交流回路1に接続される。交流回路1は、電力系統や交流電源、交流送電線、交流負荷等を含むことができる。この例において、交流回路1は、交流の電力系統であり、交流電力は、三相交流電力である。各交流端子60u,60v,60wは、電力系統の各相の線路のそれぞれに接続される。   Moreover, the power converter device 10 has the 1st alternating current terminal 60u, the 2nd alternating current terminal 60v, and the 3rd alternating current terminal 60w. The power conversion device 10 is connected to the AC circuit 1 via each AC terminal 60u, 60v, 60w. The AC circuit 1 can include a power system, an AC power supply, an AC power transmission line, an AC load, and the like. In this example, the AC circuit 1 is an AC power system, and the AC power is three-phase AC power. Each AC terminal 60u, 60v, 60w is connected to each phase line of the power system.

各変換器20は、インダクタ64を介して各交流端子60u,60v,60wのいずれかと接続されている。各変換器20は、各交流端子60u,60v,60wから供給された交流電力を直流電力に変換する。   Each converter 20 is connected to one of the AC terminals 60u, 60v, 60w via an inductor 64. Each converter 20 converts AC power supplied from each AC terminal 60u, 60v, 60w into DC power.

蓄電部62a,62bは、各変換器20の直流側に設けられている。蓄電部62a,62bは、各変換器20によって変換された直流電力を貯蔵する。蓄電部62a,62bには、たとえば、電荷蓄積素子や二次電池などが用いられる。各変換器20は、蓄電部62a,62bに貯蔵された直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を交流電力系統に供給する。   The power storage units 62 a and 62 b are provided on the DC side of each converter 20. The power storage units 62a and 62b store the DC power converted by each converter 20. For example, a charge storage element or a secondary battery is used for the power storage units 62a and 62b. Each converter 20 converts the DC power stored in power storage units 62a and 62b into AC power, and supplies the converted AC power to the AC power system.

このように、各変換器20は、交流電力から直流電力への変換、および直流電力から交流電力への変換を行う。これにより、電力変換装置10は、たとえば、交流電力系統の変動を抑制する。なお、各変換器20は、双方向の変換を行うものに限ることなく、交流電力から直流電力への変換、および直流電力から交流電力への変換の一方のみを行うものでもよい。   Thus, each converter 20 performs conversion from AC power to DC power, and conversion from DC power to AC power. Thereby, the power converter device 10 suppresses the fluctuation | variation of an alternating current power grid | system, for example. Each converter 20 is not limited to the one that performs bidirectional conversion, and may be one that performs only one of conversion from AC power to DC power and conversion from DC power to AC power.

各変換器20は、第1直流端子20aと、第2直流端子20bと、交流端子20cと、を有する。第2直流端子20bの電位は、第1直流端子20aの電位よりも低い。各変換器20に入力される直流電力または各変換器20から出力される直流電力に対し、第1直流端子20aは、高電位側の端子であり、第2直流端子20bは、低電位側の端子である。   Each converter 20 has a first DC terminal 20a, a second DC terminal 20b, and an AC terminal 20c. The potential of the second DC terminal 20b is lower than the potential of the first DC terminal 20a. The first DC terminal 20a is a high potential side terminal and the second DC terminal 20b is a low potential side DC power input to each converter 20 or DC power output from each converter 20. Terminal.

各変換器20は、交流端子20cを介してインダクタ64および各交流端子60u,60v,60wのいずれかと接続される。   Each converter 20 is connected to one of the inductor 64 and each AC terminal 60u, 60v, 60w via the AC terminal 20c.

複数の変換器20は、変換器21〜23である。変換器21は、第1交流端子60uに接続されている。変換器22は、第2交流端子60vに接続されている。変換器23は、第3交流端子60wに接続されている。   The plurality of converters 20 are converters 21 to 23. The converter 21 is connected to the first AC terminal 60u. The converter 22 is connected to the second AC terminal 60v. The converter 23 is connected to the third AC terminal 60w.

第1共通線31は、各変換器21〜23の直流側に設けられる。第2共通線32は、各変換器21〜23の直流側に設けられ、第1共通線31よりも低電位に設定される。   The first common line 31 is provided on the DC side of each converter 21 to 23. The second common line 32 is provided on the direct current side of each of the converters 21 to 23 and is set at a lower potential than the first common line 31.

第1共通線31および第2共通線32は、直流ブスバーであり、たとえば、それぞれの長さ方向にわたって、同じ導電材料で形成され、ほぼ同じ幅および厚さを有している。つまり、第1共通線31および第2共通線32は、単位長さ当たりの抵抗値(抵抗率)はほぼ一定である。   The first common line 31 and the second common line 32 are DC bus bars, for example, are formed of the same conductive material and have substantially the same width and thickness over the respective length directions. That is, the first common line 31 and the second common line 32 have a substantially constant resistance value (resistivity) per unit length.

変換器21〜23は、ほぼ一列に配列されている。変換器21〜23は、一列に配列されるとは、一直線上に配置されている必要はなく、1つの変換器に他の変換器が隣接して配置されていることを含む。より、具体的には、一列に配置された変換器とは、変換器21に隣接して変換器22が配置され、変換器22に隣接して変換器23が配置されるように配列されていることを含むものとする。   The converters 21 to 23 are arranged almost in a line. It is not necessary for the converters 21 to 23 to be arranged in a line, and it means that other converters are arranged adjacent to one converter. More specifically, the converters arranged in a line are arranged so that the converter 22 is arranged adjacent to the converter 21 and the converter 23 is arranged adjacent to the converter 22. It is included.

変換器21〜23は、直流ブスバーの中央部(第1部分)Cにおいて、第1配線41および第2配線42に電気的に接続されている。直流ブスバーは両端に端部(第2部分)Ta,Tbを有する。端部Ta,Tbは、中央部Cの物理的な端である場合に限らず、後に詳述するように、第1配線41および第2配線42に接続された中央部Cに隣接し中央部Cよりも外側に設けられた部分であることを含む。   The converters 21 to 23 are electrically connected to the first wiring 41 and the second wiring 42 in the central portion (first portion) C of the DC bus bar. The DC bus bar has end portions (second portions) Ta and Tb at both ends. The end portions Ta and Tb are not limited to the physical ends of the central portion C, and are adjacent to the central portion C connected to the first wiring 41 and the second wiring 42 as described in detail later. Including a portion provided outside C.

一方の端部Taは、接続部31a,32aを含む。他方の端部Tbは、接続部31b,32bを含む。第1共通線31および第2共通線32は、一方の接続部31a,32aで、配線43,44を介して、蓄電部62aに電気的に接続される。第1共通線31および第2共通線32は、他方の接続部31b,32bで、配線45,46を介して、蓄電部62bに電気的に接続される。つまり、ほぼ一列に配列された変換器21〜23は、蓄電部62a,62bの間に配置されている。   One end portion Ta includes connection portions 31a and 32a. The other end Tb includes connection portions 31b and 32b. The first common line 31 and the second common line 32 are electrically connected to the power storage unit 62a via the wirings 43 and 44 at one connection unit 31a and 32a. The first common line 31 and the second common line 32 are electrically connected to the power storage unit 62b via the wirings 45 and 46 at the other connection portions 31b and 32b. That is, the converters 21 to 23 arranged in approximately one row are arranged between the power storage units 62a and 62b.

なお、説明の便宜上、第1配線41、第2配線42および配線43〜46は、第1共通線31および第2共通線32とは異なる符号を用いて区別しているが、これらのすべてまたは一部は、実質的に同一の部材によって、たとえば一体として形成されていてももちろんかまわない。   For convenience of explanation, the first wiring 41, the second wiring 42, and the wirings 43 to 46 are distinguished from each other by using different symbols from the first common line 31 and the second common line 32. Of course, the portion may be formed of substantially the same member, for example, integrally.

各第1配線41は、変換器21〜23と第1共通線31とを接続する。各第2配線42は、変換器21〜23と第2共通線32とを接続する。より詳しくは、各第1配線41は、変換器21〜23の第1直流端子20aと第1共通線31とを接続する。各第2配線42は、変換器21〜23の第2直流端子20bと第2共通線32とを接続する。   Each first wiring 41 connects the converters 21 to 23 and the first common line 31. Each second wiring 42 connects the converters 21 to 23 and the second common line 32. More specifically, each first wiring 41 connects the first DC terminal 20 a of the converters 21 to 23 and the first common line 31. Each second wiring 42 connects the second DC terminal 20 b of the converters 21 to 23 and the second common line 32.

各電荷蓄積素子50は、変換器21〜23の直流側において、第1配線41と第2配線42との間に接続されている。換言すれば、各電荷蓄積素子50は、各変換器21〜23のそれぞれの第1直流端子20aと第2直流端子20bとの間に接続されている。   Each charge storage element 50 is connected between the first wiring 41 and the second wiring 42 on the DC side of the converters 21 to 23. In other words, each charge storage element 50 is connected between the first DC terminal 20a and the second DC terminal 20b of each converter 21-23.

このように、電力変換装置10は、複数の変換器21〜23の直流側を並列に接続した電力変換装置である。   Thus, the power converter device 10 is a power converter device in which the DC sides of the plurality of converters 21 to 23 are connected in parallel.

各第1抵抗器51は、各第1配線41のそれぞれの間に配置されるように、第1共通線31に設けられている。また、第1抵抗器51は、接続部31aにもっとも近い位置に配置されている変換器21に接続された第1配線41と配線43との間に配置されるように、第1共通線31に設けられている。第1抵抗器51は、接続部31bにもっとも近い位置に配置された変換器23に接続されている第1配線41と配線45との間に配置されるように、第1共通線31に設けられている。各第1抵抗器51は、第1共通線31に直列接続されて設けられている。   Each first resistor 51 is provided on the first common line 31 so as to be disposed between each first wiring 41. Further, the first resistor 51 is arranged between the first wiring 41 and the wiring 43 connected to the converter 21 arranged at the position closest to the connection portion 31a, so that the first common line 31 is arranged. Is provided. The first resistor 51 is provided on the first common line 31 so as to be disposed between the first wiring 41 and the wiring 45 connected to the converter 23 disposed at a position closest to the connection portion 31b. It has been. Each first resistor 51 is provided in series with the first common line 31.

各第2抵抗器52は、各第2配線42のそれぞれの間に配置されるように、第2共通線32に設けられている。また、第2抵抗器52は、接続部32aにもっとも近い位置に配置された変換器21に接続されている第2配線42と配線44との間に配置されるように、第2共通線32に設けられている。第2抵抗器52は、接続部32bにもっとも近い位置に配置された変換器23に接続されている第2配線42と配線46との間に配置されるように、第2共通線32に設けられている。各第2抵抗器52は、第2共通線32に直列接続されて設けられている。   Each second resistor 52 is provided on the second common line 32 so as to be disposed between each second wiring 42. Further, the second resistor 52 is arranged between the second wiring 42 and the wiring 44 connected to the converter 21 arranged at the position closest to the connection portion 32a, so that the second common line 32 is arranged. Is provided. The second resistor 52 is provided on the second common line 32 so as to be disposed between the second wiring 42 and the wiring 46 connected to the converter 23 disposed at a position closest to the connection portion 32b. It has been. Each second resistor 52 is provided in series with the second common line 32.

各第1抵抗器51および第2抵抗器52には、たとえば、内部に冷却水を流すための流路が設けられた水冷式の抵抗器が用いられる。各第1抵抗器51の抵抗値および各第2抵抗器52の抵抗値は、たとえば、数mΩ(1mΩ以上10mΩ以下)である。各第1抵抗器51の抵抗値は、各第1抵抗器51のそれぞれにおいて実質的に同じでもよいし、異なってもよい。各第2抵抗器52の抵抗値は、各第2抵抗器52のそれぞれにおいて実質的に同じでもよいし、異なってもよい。   For each of the first resistor 51 and the second resistor 52, for example, a water-cooled resistor having a flow path for flowing cooling water therein is used. The resistance value of each first resistor 51 and the resistance value of each second resistor 52 are, for example, several mΩ (1 mΩ or more and 10 mΩ or less). The resistance value of each first resistor 51 may be substantially the same or different in each of the first resistors 51. The resistance value of each second resistor 52 may be substantially the same or different in each of the second resistors 52.

端部Ta,Tbに流れる電流は、交流電圧の基本周波数の2倍の周波数の高調波電流を含まないので、端部Ta,Tb側の第1抵抗器51および第2抵抗器は、他の第1抵抗器51および第2抵抗器52よりも電流容量や許容損失よりも小さく設定してもよい。   Since the current flowing through the ends Ta and Tb does not include a harmonic current having a frequency twice the fundamental frequency of the AC voltage, the first resistor 51 and the second resistor on the ends Ta and Tb side The current capacity and the allowable loss may be set smaller than those of the first resistor 51 and the second resistor 52.

3台の変換器21〜23はすべて、蓄電部62a,62bの間に配置される。変換器21〜23が接続された第1共通線31および第2共通線32の中央部Cには、交流電圧の基本周波数の2倍の周波数を有する高調波電流が相互に流れる。第1共通線31および第2共通線32の端部Ta,Tbでは、交流電圧の基本周波数の2倍の周波数の高調波電流が流れない。このように配置することによって、交流電圧の基本周波数の2倍の周波数の高調波電流が流れる中央部Cの長さ(電流が流れる方向に沿う長さ)を相対的に短くすることができる。そのため、第1共通線31および第2共通線32の長さを抑制することができ、第1共通線31および第2共通線32における損失を低減することができる。   All three converters 21 to 23 are arranged between power storage units 62a and 62b. In the central part C of the first common line 31 and the second common line 32 to which the converters 21 to 23 are connected, harmonic currents having a frequency twice as high as the fundamental frequency of the AC voltage flow mutually. At the ends Ta and Tb of the first common line 31 and the second common line 32, a harmonic current having a frequency twice the basic frequency of the AC voltage does not flow. By arranging in this way, the length of the central portion C (a length along the direction in which the current flows) through which the harmonic current having a frequency twice the fundamental frequency of the AC voltage flows can be relatively shortened. Therefore, the lengths of the first common line 31 and the second common line 32 can be suppressed, and loss in the first common line 31 and the second common line 32 can be reduced.

蓄電部をこの例のように2つに分割せずに、1つの蓄電部としてもよい。その場合には、蓄電部は、第1共通線31および第2共通線32のいずれかの端部Ta,Tbで電気的に接続される。このように1つの蓄電部とする場合には、好ましくは、蓄電部は複数の変換器21〜23のうち端部に配置された1つの変換器21または変換器23に隣接して配置される。   The power storage unit may be one power storage unit instead of being divided into two as in this example. In that case, the power storage unit is electrically connected at either end Ta or Tb of the first common line 31 or the second common line 32. Thus, when setting it as one electrical storage part, Preferably, an electrical storage part is arrange | positioned adjacent to the one converter 21 or the converter 23 arrange | positioned at the edge part among the several converters 21-23. .

図2は、実施形態に係る変換器を模式的に表すブロック図である。
図2に表したように、変換器20は、直列に接続された2つのスイッチング素子101,102と、2つのスイッチング素子101,102のそれぞれに逆並列に接続された2つの整流素子111,112と、を有する。スイッチング素子101,102には、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やパワーMOSFETなどのパワー半導体素子が用いられる。整流素子111,112は、いわゆる還流ダイオードである。
FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating the converter according to the embodiment.
As shown in FIG. 2, the converter 20 includes two switching elements 101 and 102 connected in series and two rectifying elements 111 and 112 connected in antiparallel to the two switching elements 101 and 102. And having. For the switching elements 101 and 102, for example, a power semiconductor element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a power MOSFET is used. The rectifying elements 111 and 112 are so-called reflux diodes.

スイッチング素子101の一方の主端子(たとえばコレクタ)は、第1直流端子20aに接続されている。スイッチング素子101の他方の主端子(たとえばエミッタ)は、スイッチング素子102の一方の主端子と電気的に接続されている。スイッチング素子102の他方の主端子は、第2直流端子20bに接続されている。スイッチング素子101,102の接続点は、交流端子20cに接続されている。   One main terminal (for example, collector) of the switching element 101 is connected to the first DC terminal 20a. The other main terminal (for example, emitter) of the switching element 101 is electrically connected to one main terminal of the switching element 102. The other main terminal of the switching element 102 is connected to the second DC terminal 20b. The connection point of the switching elements 101 and 102 is connected to the AC terminal 20c.

このように、変換器20は、2つのスイッチング素子101,102の両端を、各直流端子20a,20bに接続し、2つのスイッチング素子101,102の接続点を交流端子20cに接続したハーフブリッジ回路である。換言すれば、変換器20は、双方向チョッパ回路である。これにより、各変換器20のスイッチング素子101,102のスイッチングにより、前述のように、交流電力から直流電力への変換、および直流電力から交流電力への変換を行うことができる。   In this way, the converter 20 is a half bridge circuit in which both ends of the two switching elements 101 and 102 are connected to the DC terminals 20a and 20b, and a connection point of the two switching elements 101 and 102 is connected to the AC terminal 20c. It is. In other words, the converter 20 is a bidirectional chopper circuit. As a result, conversion from AC power to DC power and conversion from DC power to AC power can be performed by switching the switching elements 101 and 102 of each converter 20 as described above.

本実施形態に係る電力変換装置10では、変換器21〜23の直流側に各第1抵抗器51および各第2抵抗器52を設けている。並列に接続された各変換器21〜23では、直流側において、LC共振を生じて、第1共通線31および第2共通線32に共振電流が流れる場合がある。そのような場合であっても、第1抵抗器51および第2抵抗器を設けることによって、共振電流を減衰させることができる。   In the power conversion device 10 according to the present embodiment, each first resistor 51 and each second resistor 52 are provided on the DC side of the converters 21 to 23. In each of the converters 21 to 23 connected in parallel, LC resonance may occur on the DC side, and a resonance current may flow through the first common line 31 and the second common line 32. Even in such a case, the resonance current can be attenuated by providing the first resistor 51 and the second resistor.

図3(a)および図3(b)は、変換器および蓄電部の配置を例示する模式図である。
図3(a)は、上述した電力変換装置10について、変換器20および蓄電部62a,62bの配置を示すために簡略化した図である。
図3(a)に示すように、1組の変換器20の組は、電気的には、交流回路1と直流回路との間に接続されている。直流回路は、第1共通線31および第2共通線32と、蓄電部62a,62bを含んでいる。
FIG. 3A and FIG. 3B are schematic views illustrating the arrangement of the converter and the power storage unit.
FIG. 3A is a simplified diagram of the above-described power conversion device 10 in order to show the arrangement of the converter 20 and the power storage units 62a and 62b.
As shown in FIG. 3A, one set of converters 20 is electrically connected between the AC circuit 1 and the DC circuit. The DC circuit includes first common line 31 and second common line 32, and power storage units 62a and 62b.

変換器20の組は、蓄電部62a,62bの間に配置されている。このような配置とするために、変換器20の組は、第1共通線31および第2共通線32の中央部Cで電気的に接続され、蓄電部62a,62bは、第1共通線31および第2共通線32の端部Ta,Tbでそれぞれ電気的に接続されている。   The set of converters 20 is disposed between power storage units 62a and 62b. In order to achieve such an arrangement, the set of converters 20 is electrically connected at the center C of the first common line 31 and the second common line 32, and the power storage units 62 a and 62 b are connected to the first common line 31. And the end portions Ta and Tb of the second common line 32 are electrically connected.

変換器20の組は、1組に限らず、複数組としてもよい。
図3(b)に示すように、電力変換装置110は、変換器20の組P1,P2と、蓄電部62a〜62cと、を備える。変換器20の組P1は、蓄電部62a,62bの間に配置されている。変換器20の組P2は、蓄電部62b,62cの間に配置されている。
The set of converters 20 is not limited to one set and may be a plurality of sets.
As shown in FIG.3 (b), the power converter device 110 is provided with the sets P1 and P2 of the converter 20, and electrical storage part 62a-62c. The set P1 of the converter 20 is disposed between the power storage units 62a and 62b. The set P2 of the converter 20 is disposed between the power storage units 62b and 62c.

変換器20の組P1,P2の交流側では、交流回路1のU相、V相およびW相に接続される変換器20は、並列に接続されている。つまり、変換器20の組P1のU相に接続された変換器20と、変換器20の組P2のU相に接続された変換器20とは、交流回路1のU相に接続されている。V相およびW相についても同様である。   On the AC side of the pairs P1 and P2 of the converter 20, the converters 20 connected to the U phase, the V phase, and the W phase of the AC circuit 1 are connected in parallel. That is, the converter 20 connected to the U phase of the set P1 of the converter 20 and the converter 20 connected to the U phase of the set P2 of the converter 20 are connected to the U phase of the AC circuit 1. . The same applies to the V phase and the W phase.

変換器20の組P1の直流側は、第1共通線31および第2共通線32の第1部分C1で電気的に接続されている。蓄電部62a,62bは、第1共通線31および第2共通線32の第2部分T1,T2で電気的に接続されている。第1部分C1は、第2部分T1,T2の間に設けられている。   The DC side of the set P <b> 1 of the converter 20 is electrically connected by the first portion C <b> 1 of the first common line 31 and the second common line 32. The power storage units 62a and 62b are electrically connected at the second portions T1 and T2 of the first common line 31 and the second common line 32. The first portion C1 is provided between the second portions T1 and T2.

変換器20の組P2の直流側は、第1共通線31および第2共通線32の第1部分C2で電気的に接続されている。蓄電部62b,62cは、第1共通線31および第2共通線32の第2部分T2,T3で電気的に接続されている。第1部分C2は、第2部分T2,T3の間に設けられている。   The DC side of the set P <b> 2 of the converter 20 is electrically connected by the first portion C <b> 2 of the first common line 31 and the second common line 32. The power storage units 62b and 62c are electrically connected at the second portions T2 and T3 of the first common line 31 and the second common line 32. The first portion C2 is provided between the second portions T2 and T3.

上述の電力変換装置の例では、1組の変換器20は、2レベルのハーフブリッジ構成によって実現されていたが(図2)、中性点クランプ方式等の多レベルのハーフブリッジでもよいし、他のシングルエンド形の変換回路であってもよい。   In the example of the power conversion device described above, one set of converters 20 is realized by a two-level half-bridge configuration (FIG. 2), but may be a multi-level half-bridge such as a neutral point clamp method, Other single-ended conversion circuits may be used.

実施形態の電力変換装置10の効果について、比較例の電力変換装置210の場合と比較しつつ説明する。
図4は、比較例の電力変換装置を模式的に示すブロック図である。
図4に示すように、比較例の電力変換装置210は、複数の変換器21〜23と、複数の蓄電部62a,62bと、を含む。一方の蓄電部62aは、変換器21,22の間に配置されている。他方の蓄電部62bは、変換器22,23の間に配置されている。この例に示すように、変換器の台数および蓄電部の台数は、実施形態の電力変換装置10の場合と同じであり、比較例の場合および実施形態の場合のいずれも同じ出力容量を有するものとする。
The effects of the power conversion device 10 of the embodiment will be described in comparison with the power conversion device 210 of the comparative example.
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a power conversion device of a comparative example.
As illustrated in FIG. 4, the power conversion device 210 of the comparative example includes a plurality of converters 21 to 23 and a plurality of power storage units 62a and 62b. One power storage unit 62 a is disposed between the converters 21 and 22. The other power storage unit 62 b is disposed between the converters 22 and 23. As shown in this example, the number of converters and the number of power storage units are the same as in the case of the power conversion device 10 of the embodiment, and both the case of the comparative example and the case of the embodiment have the same output capacity. And

第1共通線131および第2共通線132は、複数の変換器21〜23の直流側に設けられている。   The first common line 131 and the second common line 132 are provided on the DC side of the plurality of converters 21 to 23.

各第1配線41は、変換器21〜23のそれぞれと第1共通線131とを接続する。各第2配線42は、変換器21〜23のそれぞれと第2共通線132とを接続する。   Each first wiring 41 connects each of the converters 21 to 23 to the first common line 131. Each second wiring 42 connects each of the converters 21 to 23 to the second common line 132.

蓄電部62aは、配線143,144を介して第1共通線131および第2共通線132のそれぞれと接続されている。蓄電部62bは、配線144,145を介して、第1共通線131および第2共通線132のそれぞれと接続されている。   The power storage unit 62a is connected to each of the first common line 131 and the second common line 132 via wirings 143 and 144. The power storage unit 62 b is connected to each of the first common line 131 and the second common line 132 via wirings 144 and 145.

配線143は、隣接する第1配線41の第1共通線131との接続位置の間で、第1共通線131と接続されている。配線144は、隣接する第2配線42と第2共通線132との接続位置の間で、第2共通線132と接続されている。   The wiring 143 is connected to the first common line 131 between the connection positions of the adjacent first wirings 41 to the first common line 131. The wiring 144 is connected to the second common line 132 between the connection positions of the adjacent second wiring 42 and the second common line 132.

配線145は、隣接する第1配線41の第1共通線131との接続位置の間で、第1共通線131と接続されている。配線146は、隣接する第2配線42の第2共通線132との接続位置の間で、第2共通線132と接続されている。   The wiring 145 is connected to the first common line 131 between the connection positions of the adjacent first wiring 41 and the first common line 131. The wiring 146 is connected to the second common line 132 between the connection positions of the adjacent second wirings 42 to the second common line 132.

このように構成された比較例の電力変換装置210では、各蓄電部62a〜62bの間に変換器20が配置されている。あるいは、変換器20の間に蓄電部62a,62bが配置されている。そのため、交流電圧の基本周波数の2倍の周波数の高調波電流は、蓄電部をはさんで隣接する変換器間を流れ、蓄電部62a,62bに流出入する直流電流に重畳される。そのため、第1共通線131および第2共通線132の全長Lにわたって大きな電流が流れるので、第1共通線132および第2共通線132の損失が大きくなる。また、変換器20の間に蓄電部62a,62bが配置されているため、第1共通線131および第2共通線132の全長Lが長くなり、第1共通線131および第2共通線132の抵抗値が大きくなることによる損失も大きくなる。したがって、電力変換装置210の変換効率が低下する。   In the power conversion device 210 of the comparative example configured as described above, the converter 20 is disposed between the power storage units 62a to 62b. Alternatively, power storage units 62 a and 62 b are arranged between converters 20. Therefore, a harmonic current having a frequency twice the fundamental frequency of the AC voltage flows between adjacent converters across the power storage unit and is superimposed on a direct current flowing into and out of the power storage units 62a and 62b. Therefore, since a large current flows over the entire length L of the first common line 131 and the second common line 132, the loss of the first common line 132 and the second common line 132 increases. In addition, since the power storage units 62a and 62b are arranged between the converters 20, the total length L of the first common line 131 and the second common line 132 becomes long, and the first common line 131 and the second common line 132 The loss due to the increased resistance value also increases. Therefore, the conversion efficiency of the power conversion device 210 decreases.

これに対して、実施形態の電力変換装置10では、蓄電部62a,62bの間にすべての変換器20を配置するので、隣接して配置された変換器20間の距離が短くなる。そのため、第1共通線31および第2共通線32の中央部Cの長さを短くすることができるので、第1共通線31および第2共通線32の長さ方向の抵抗値を小さくして、損失を抑制することができる。   On the other hand, since all the converters 20 are arrange | positioned between the electrical storage parts 62a and 62b in the power converter device 10 of embodiment, the distance between the converters 20 arrange | positioned adjacently becomes short. Therefore, since the length of the central portion C of the first common line 31 and the second common line 32 can be shortened, the resistance value in the length direction of the first common line 31 and the second common line 32 can be reduced. , Loss can be suppressed.

第1共通線31および第2共通線32の端部Ta,Tbでは、交流電圧の基本周波数の2倍の周波数の高調波電流が流れないので、第1共通線31および第2共通線32に流れる電流値自体が小さくなる。そのため、第1共通線31および第2共通線32の端部Ta,Tbにおける損失を小さくすることができる。   At the end portions Ta and Tb of the first common line 31 and the second common line 32, a harmonic current having a frequency twice the basic frequency of the AC voltage does not flow, so that the first common line 31 and the second common line 32 The flowing current value itself becomes small. Therefore, the loss at the end portions Ta and Tb of the first common line 31 and the second common line 32 can be reduced.

上述より、第1共通線31および第2共通線32における損失を小さくすることによって、電力変換装置10の変換効率を向上させることができる。   As described above, the conversion efficiency of the power converter 10 can be improved by reducing the loss in the first common line 31 and the second common line 32.

さらに、第1共通線31および第2共通線32の端部Ta,Tbでは、流れる電流値が小さくなるので、蓄電部62aに隣接する変換器20の第1配線41と配線43との間に接続された第1抵抗器51、および、蓄電部62bに隣接する変換器20の第1配線41と配線45との間に接続された第1抵抗器51の電流容量や許容損失も、他の第1抵抗器51の電流容量や許容損失よりも小さくすることができる。   Furthermore, since the value of the flowing current is small at the end portions Ta and Tb of the first common line 31 and the second common line 32, the first common line 41 and the wiring 43 of the converter 20 adjacent to the power storage unit 62a are between them. The current capacity and allowable loss of the connected first resistor 51 and the first resistor 51 connected between the first wiring 41 and the wiring 45 of the converter 20 adjacent to the power storage unit 62b are also different from each other. The current capacity and allowable loss of the first resistor 51 can be made smaller.

同様に、蓄電部62aに隣接する変換器20の第2配線42と配線44との間に接続された第2抵抗器52、および、蓄電部62bに隣接する変換器20の第2配線42と配線46との間に接続された第2抵抗器52の電流容量や許容損失も、他の第2抵抗器52の電流容量や許容損失よりも小さくすることができる。   Similarly, the second resistor 52 connected between the second wiring 42 and the wiring 44 of the converter 20 adjacent to the power storage unit 62a, and the second wiring 42 of the converter 20 adjacent to the power storage unit 62b The current capacity and allowable loss of the second resistor 52 connected to the wiring 46 can be made smaller than the current capacity and allowable loss of the other second resistors 52.

以上より、直流回路の損失を低減して、高効率な電力変換装置を実現することができる。   From the above, it is possible to reduce the loss of the DC circuit and realize a highly efficient power converter.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…交流回路、10,110,210…電力変換装置、20〜23…変換器、31…第1共通線、32…第2共通線、41…第1配線、42…第2配線、43〜46…配線、50…電荷蓄積素子、51…第1抵抗器、52…第2抵抗器、60u…第1交流端子、60v…第2交流端子、60w…第3交流端子、62a,62b…蓄電部、64…インダクタ、101〜106…スイッチング素子、111〜116…整流素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC circuit 10, 110, 210 ... Power converter, 20-23 ... Converter, 31 ... 1st common line, 32 ... 2nd common line, 41 ... 1st wiring, 42 ... 2nd wiring, 43- 46 ... wiring, 50 ... charge storage element, 51 ... first resistor, 52 ... second resistor, 60u ... first AC terminal, 60v ... second AC terminal, 60w ... third AC terminal, 62a, 62b ... electricity storage 64, inductor, 101-106, switching element, 111-116, rectifying element

Claims (6)

スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換、および直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行い、直流側で並列接続され、一列に配列された複数の変換器と、
前記複数の変換器の直流側に接続された第1共通線と、
前記複数の変換器の直流側に接続され、前記第1共通線よりも低電位に設定される第2共通線と、
前記第1共通線と前記第2共通線との間に接続された蓄電部と、
を備え、
前記蓄電部は、前記複数の変換器のうち端部の変換器に隣接して配置された電力変換装置。
A plurality of switching elements that are connected in parallel on the direct current side and arranged in a row, having at least one of conversion from AC power to DC power and conversion from DC power to AC power by switching of the switching elements A converter of
A first common line connected to the DC side of the plurality of converters;
A second common line connected to the DC side of the plurality of converters and set at a lower potential than the first common line;
A power storage unit connected between the first common line and the second common line;
With
The power storage unit is a power conversion device arranged adjacent to an end converter among the plurality of converters.
前記蓄電部は、第1蓄電部および第2蓄電部を含み、
前記複数の変換器は、前記第1蓄電部と前記第2蓄電部との間に配置された請求項1記載の電力変換装置。
The power storage unit includes a first power storage unit and a second power storage unit,
The power converter according to claim 1, wherein the plurality of converters are disposed between the first power storage unit and the second power storage unit.
前記複数の変換器は、第1配線を介して、前記第1共通線とそれぞれ接続され、
前記複数の変換器は、第2配線を介して、前記第2共通線とそれぞれ接続され、
すべての前記第1配線は、前記第1共通線の第1部分で接続され
すべての前記第2配線は、前記第2共通線の第2部分で接続され、
前記蓄電部は、前記第1部分および前記第2部分よりも端部側の第3部分で電気的に接続された請求項1または2に記載の電力変換装置。
The plurality of converters are respectively connected to the first common line via a first wiring,
The plurality of converters are respectively connected to the second common line via a second wiring,
All the first wirings are connected at the first part of the first common line, and all the second wirings are connected at the second part of the second common line,
3. The power conversion device according to claim 1, wherein the power storage unit is electrically connected at a third portion closer to the end than the first portion and the second portion.
前記第1配線の間に設けられ、かつ、前記複数の変換器のうち前記蓄電部に隣接する変換器に接続された前記第1配線と前記蓄電部との間にそれぞれ設けられた複数の第1抵抗器と、
前記第2配線の間に設けられ、かつ、前記複数の変換器のうち前記蓄電部に隣接する変換器に接続された前記第2配線と前記蓄電部との間にそれぞれ設けられた複数の第2抵抗器と、
をさらに備えた請求項1〜3のいずれか1つに記載の電力変換装置。
A plurality of first wirings provided between the first wiring and the power storage unit provided between the first wirings and connected to a converter adjacent to the power storage unit among the plurality of converters. One resistor,
A plurality of second wirings provided between the second wiring and the power storage unit provided between the second wirings and connected to a converter adjacent to the power storage unit among the plurality of converters. Two resistors,
The power converter according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記複数の変換器は、交流の各相に応じて設けられた請求項1〜4のいずれか1つに記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of converters are provided according to each phase of alternating current. 前記複数の変換器は、交流側で複数組が並列に接続され、
前記蓄電部は、隣接して配置された前記複数組の間に配置された請求項5記載の電力変換装置。
The plurality of converters are connected in parallel on the AC side,
The power conversion device according to claim 5, wherein the power storage unit is arranged between the plurality of sets arranged adjacent to each other.
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