JP2020088953A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置、特にインバータセルを多段接続したモジュラーマルチレベルコンバータ回路におけるゲート駆動回路への給電装置を備える電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter, and more particularly to a power converter including a power supply device for a gate drive circuit in a modular multilevel converter circuit in which inverter cells are connected in multiple stages.
近年多くの技術分野で電力変換装置が利用されている。特に高電圧を取り扱う分野において利用されている回路構成の１つに、モジュラーマルチレベルコンバータ（ＭＭＣ（Ｍｏｄｕｌｅｒ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ））がある。
図１にＭＭＣの回路構成の一例を示す。電力変換装置１０１は、Ｕ相アーム部１０２、Ｖ相アーム部１０３、Ｗ相アーム部１０４、リアクトル１０５を含む。
Ｕ相アーム部１０２、Ｖ相アーム部１０３、Ｗ相アーム部１０４の各相アーム部は、複数のインバータセル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを含む。
In recent years, power conversion devices have been used in many technical fields. A modular multilevel converter (MMC) is one of the circuit configurations used particularly in the field of handling high voltage.
FIG. 1 shows an example of the circuit configuration of the MMC. The power conversion device 101 includes a U-phase arm unit 102, a V-phase arm unit 103, a W-phase arm unit 104, and a reactor 105.
Each phase arm part of the U-phase arm part 102, the V-phase arm part 103, and the W-phase arm part 104 includes a plurality of inverter cells 102a, 102b, 102c, 103a, 103b, 103c, 104a, 104b, 104c.
各相アーム部はリアクトル１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを介してデルタ結線されており、系統に連系している。系統への連系は、図示しない変圧器を介してもよい。なお、図１ではデルタ結線を例として示すが、Ｕ相アーム部１０２、Ｖ相アーム部１０３、Ｗ相アーム部１０４は、スター結線されていてもよい。 Each phase arm is delta-connected via reactors 105a, 105b, 105c, and is connected to the system. The interconnection to the system may be via a transformer (not shown). In FIG. 1, the delta connection is shown as an example, but the U-phase arm section 102, the V-phase arm section 103, and the W-phase arm section 104 may be star-connected.
インバータセル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、単位変換器であり、インバータセルを複数直列接続して各相アーム部を構成している。各インバータセルは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子を含む電力変換回路と、該スイッチング素子をオンオフする ためのゲート駆動回路部を備えている。 The inverter cells 102a, 102b, 102c, 103a, 103b, 103c, 104a, 104b, 104c are unit converters, and a plurality of inverter cells are connected in series to configure each phase arm portion. Each inverter cell includes a power conversion circuit including a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and a gate drive circuit unit for turning on/off the switching element.
電力変換装置１０１は、各インバータセルが互いに異なる位相で電圧波形を出力することで、前記スイッチング素子の耐圧以上の電圧、かつ高調波の少ないマルチレベル電圧波形が出力可能である。そのため、電力変換装置１０１は、特高系統に直接連系する無効電力補償装置や高圧インバータなどに適用されている。
一般的にスイッチング素子を駆動するゲート駆動回路部は、専用電源から絶縁トランスを介して給電される。しかしながら、電力変換装置１０１を構成するインバータセル内のスイッチング素子の場合、相アーム部内の電位差は最大で数ｋＶから数百ｋＶ程度であり、絶縁トランスはこれと同等以上の絶縁耐圧を確保する必要がある。このため、絶縁トランスの容量が大きくなり、装置が大型化してしまう。
The power conversion device 101 can output a voltage waveform equal to or higher than the withstand voltage of the switching element and a multi-level voltage waveform with few harmonics, by outputting voltage waveforms in respective inverter cells in different phases. Therefore, the power converter 101 is applied to a reactive power compensator, a high-voltage inverter, or the like that is directly connected to the extra-high voltage system.
In general, a gate drive circuit unit that drives a switching element is supplied with power from a dedicated power source through an insulating transformer. However, in the case of the switching element in the inverter cell configuring the power conversion device 101, the potential difference in the phase arm portion is about several kV to several hundred kV at the maximum, and the insulation transformer needs to ensure a withstand voltage equal to or higher than this. There is. For this reason, the capacity of the insulating transformer becomes large and the device becomes large.
これに対して、特許文献１では、主回路を構成するスイッチング素子のコレクタ端子から、給電抵抗を介してゲート駆動回路部へ非絶縁で給電する回路方式が提案されている。
このような回路方式において、スイッチング素子のコレクタ端子から給電抵抗を介してゲート駆動回路部に接続することで、絶縁トランスを使用しなくとも給電可能となる。
On the other hand, Patent Document 1 proposes a circuit system in which a collector terminal of a switching element forming a main circuit supplies power to a gate drive circuit section via a power supply resistor without insulation.
In such a circuit system, by connecting the collector terminal of the switching element to the gate drive circuit section through the power feeding resistor, power can be supplied without using an insulating transformer.
しかしながら、特許文献１の回路方式では、高圧側のコレクタ端子側から給電抵抗を介してゲート駆動回路部へ給電するため、給電抵抗で発生する損失が大きくなってしまう懸念があった。
本発明は、ゲート駆動回路部へ給電する給電装置を備える電力変換装置において、絶縁トランスの容量を大きくすることなく、給電抵抗を用いない回路方式で、かつ給電時に絶縁トランスで発生する損失を低減可能な給電装置を備える電力変換装置を提供する。
However, in the circuit system of Patent Document 1, since power is supplied from the collector terminal side on the high voltage side to the gate drive circuit section via the power feeding resistor, there is a concern that the loss generated in the power feeding resistor becomes large.
The present invention relates to a power conversion device equipped with a power supply device for supplying power to a gate drive circuit unit, in a circuit system that does not use a power supply resistor without increasing the capacity of the insulation transformer, and reduces loss generated in the insulation transformer during power supply. Provided is a power conversion device including a possible power supply device.
上記課題を解決するために、本発明は以下の技術的特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following technical features.
複数のスイッチング素子と、第１交流出力端子と、第２交流出力端子を含むインバータ部と、前記複数のスイッチング素子を駆動するゲート駆動回路部と、
を含む複数のインバータセルと、前記ゲート駆動回路部に電力を給電する給電回路部と、を備え、前記給電回路部は、前複数のインバータセルのいずれかの前記第１交流出力端子及び前記複数のインバータセルのいずれかの前記第２交流出力端子から供給される交流電力を直流電力に変換して前記ゲート駆動回路部に給電することを特徴とする電力変換装置である。
A plurality of switching elements, a first AC output terminal, an inverter section including a second AC output terminal, and a gate drive circuit section for driving the plurality of switching elements,
A plurality of inverter cells including a plurality of inverter cells, and a power supply circuit section that supplies power to the gate drive circuit section, wherein the power supply circuit section includes the first AC output terminal and the plurality of the plurality of inverter cells of the previous plurality of inverter cells. The power conversion device is characterized in that the AC power supplied from the second AC output terminal of any of the inverter cells is converted into DC power to supply power to the gate drive circuit unit.
上記のような構成とすることで、絶縁トランスの容量を大きくすることなく、給電抵抗を用いない方式で、かつ絶縁トランスで発生する損失の低減を実現できる。 With the configuration as described above, it is possible to realize a method that does not use a power feeding resistor and reduce the loss that occurs in the insulating transformer without increasing the capacity of the insulating transformer.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Moreover, not all combinations of the features described in the embodiments are essential to the solving means of the invention.
図１〜図６を参照して、本発明の実施形態によるゲート駆動装置の構成について説明する。また、図１〜図６において同様の機能、略相当する箇所は、同じ番号を付与し、説明を省略する。
＜第１の実施形態＞
図２に本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置１０１のＵ相アーム部１０２のインバータセル１０２ａと給電回路部９を説明するための図を示す。なお、Ｖ相アーム部１０３、Ｗ相アーム部１０４はＵ相アーム部１０２と同じ構成であるため説明を省略する。
A configuration of a gate driving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Further, in FIGS. 1 to 6, the same functions and substantially corresponding portions are given the same numbers, and description thereof will be omitted.
<First Embodiment>
FIG. 2 is a diagram for explaining the inverter cell 102a of the U-phase arm unit 102 and the power feeding circuit unit 9 of the power conversion device 101 according to the first embodiment of the present invention. Since the V-phase arm section 103 and the W-phase arm section 104 have the same configuration as the U-phase arm section 102, the description thereof will be omitted.
インバータセル１０２ａは、インバータ部１０ａ、コンデンサ部３ａ、ゲート駆動回路部８ａ（ＧＤＵ（Ｇａｔｅ Ｄｉｒｉｖｅ Ｕｎｉｔ））を含む。インバータ部１０ａは、それぞれダイオードが逆並列に接続されたスイッチング素子４ａ〜７ａを含む。
給電回路部９は、絶縁トランス１、コンバータ部２を含む。
インバータセル１０２ａに含まれるスイッチング素子４ａ〜７ａは、ＩＧＢＴであり、該スイッチング素子４ａ〜７ａにダイオードが逆並列に接続されている。スイッチング素は、直列接続することで単相のインバータ部の上下アームを構成している。上下アームの接続点には、第１の交流出力端子ａと、第２の交流出力端子ｂが設けられている。
なお、本実施形態では、スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いているが、ＭＯＳＦＥＴやサイリスタ等のスイッチング機能を有するスイッチング素子を用いてもよい。
また、インバータ部１０ａに含まれるスイッチング素子の少なくとも１つのスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体を含むスイッチング素子であってよい。例えば、シリコンカーバイド、ガリウムナイトライド、ダイヤモンド等を基材としたスイッチング素子を含む。
The inverter cell 102a includes an inverter unit 10a, a capacitor unit 3a, and a gate drive circuit unit 8a (GDU (Gate Drive Unit)). The inverter unit 10a includes switching elements 4a to 7a each having a diode connected in antiparallel.
The power supply circuit unit 9 includes an insulation transformer 1 and a converter unit 2.
The switching elements 4a to 7a included in the inverter cell 102a are IGBTs, and diodes are connected in antiparallel to the switching elements 4a to 7a. The switching elements constitute the upper and lower arms of the single-phase inverter section by connecting in series. A first AC output terminal a and a second AC output terminal b are provided at the connection points of the upper and lower arms.
Although the IGBT is used as the switching element in this embodiment, a switching element having a switching function such as a MOSFET or a thyristor may be used.
Further, at least one of the switching elements included in the inverter unit 10a may be a switching element including a wide band gap semiconductor. For example, it includes a switching element based on silicon carbide, gallium nitride, diamond or the like.
ゲート駆動回路部８ａは、スイッチング素子４ａ〜７ａのゲート端子Ｇとエミッタ端子Ｅに接続されており、スイッチング素子４ａ〜７ａのオンオフを制御するようにゲート端子Ｇとエミッタ端子Ｅ間に電圧を印加する。
コンデンサ部３ａは、インバータ部１０ａの直流側に正側端子Ｐと負側端子Ｎがそれぞれ接続される。
The gate drive circuit unit 8a is connected to the gate terminals G and the emitter terminals E of the switching elements 4a to 7a, and applies a voltage between the gate terminals G and the emitter terminals E so as to control ON/OFF of the switching elements 4a to 7a. To do.
The positive terminal P and the negative terminal N of the capacitor unit 3a are connected to the DC side of the inverter unit 10a.
絶縁トランス１の１次側端子は、インバータ部の第１の交流出力端子と第２の交流出力端子に接続され、２次側端子が、コンバータ部２の交流入力側に接続されている。コンバータ部２は、直流側がゲート駆動回路部８ａに接続されている。
以下、電力変換装置１０１の動作について説明する。
＜系統正常時＞
系統２００が正常時の場合、電力変換装置１０１に含まれる複数のインバータセル（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）は、インバータ動作を行わず停止している。各インバータセルの第１の交流出力端子ａと第２の交流出力端子ｂには、リアクトル１０５を介して系統２００に接続されているため、系統２００からの交流電圧が印加される。
したがって、給電回路部９の入力側には、上記系統２００から供給される電圧が印加される。図６（ａ）にインバータセル停止時における第１の交流出力端子ａと第２の交流出力端子ｂに印加される電圧波形を示している。
The primary side terminal of the insulation transformer 1 is connected to the first AC output terminal and the second AC output terminal of the inverter section, and the secondary side terminal is connected to the AC input side of the converter section 2. The DC side of the converter unit 2 is connected to the gate drive circuit unit 8a.
Hereinafter, the operation of the power converter 101 will be described.
<When the system is normal>
When the system 200 is normal, the plurality of inverter cells (102a, 102b, 102c, 103a, 103b, 103c, 104a, 104b, 104c) included in the power conversion device 101 are stopped without performing the inverter operation. Since the first AC output terminal a and the second AC output terminal b of each inverter cell are connected to the grid 200 via the reactor 105, an AC voltage from the grid 200 is applied.
Therefore, the voltage supplied from the system 200 is applied to the input side of the feeding circuit unit 9. FIG. 6A shows voltage waveforms applied to the first AC output terminal a and the second AC output terminal b when the inverter cell is stopped.
図６（ａ）の電圧波形では、期間ｔで一定電圧となっている。これは、コンデンサ部３ａが充電されるためである。コンデンサ部３ａは理想的には系統から供給される交流電圧のピーク値と等しい電圧で充電されているため、一定電圧とはならない。しかしながら実際上コンデンサ部３ａは、わずかに放電してしまうため、系統２００の電圧がコンデンサ部３ａの電圧Ｅｄｓを超える期間ｔでコンデンサ部３ａが充電される。
このとき、インバータ部１０ａは、スイッチング素子４ａ、５ａ，６ａ，７ａはオフされ、各スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードにより整流回路として動作する。
In the voltage waveform of FIG. 6A, the voltage is constant during the period t. This is because the capacitor unit 3a is charged. Since the capacitor section 3a is ideally charged with a voltage equal to the peak value of the AC voltage supplied from the system, it does not have a constant voltage. However, in actuality, the capacitor unit 3a is slightly discharged, so that the capacitor unit 3a is charged during the period t when the voltage of the system 200 exceeds the voltage Eds of the capacitor unit 3a.
At this time, in the inverter unit 10a, the switching elements 4a, 5a, 6a, 7a are turned off, and the diodes connected in anti-parallel to the respective switching elements operate as a rectifying circuit.
絶縁トランス１は、第１の交流出力端子ａと第２の交流出力端子ｂから供給される交流電圧を所定の電圧に変圧して、２次側端子からコンバータ部２へ出力する。
コンバータ部２は、絶縁トランス１の２次側端子から供給される交流電圧を直流電圧に変換して、ゲート駆動回路部８ａに供給する。
なお、電力変換装置１０１は、図示しない制御部を備えており、該制御部は、図示しない電圧検出器で第１の交流出力端子ａと第２の交流出力端子ｂ間の検出した電圧に応じて、コンバータ部２を制御する。
The isolation transformer 1 transforms the AC voltage supplied from the first AC output terminal a and the second AC output terminal b into a predetermined voltage, and outputs it from the secondary side terminal to the converter unit 2.
The converter unit 2 converts the AC voltage supplied from the secondary side terminal of the insulation transformer 1 into a DC voltage and supplies the DC voltage to the gate drive circuit unit 8a.
The power converter 101 includes a control unit (not shown), which controls the voltage detected by the voltage detector (not shown) between the first AC output terminal a and the second AC output terminal b. Then, the converter unit 2 is controlled.
給電回路部９を上記構成とすることで、専用の電源を設けることなく、かつ絶縁トランスの容量を大きくすることなく、絶縁トランスで発生する損失を低減することができる。
＜系統異常時＞
系統２００が異常時の場合、例えば、系統２００の電圧が低下した場合、インバータセルを動作させる。具体的には、図示しない制御部が、ゲート駆動回路部８ａにＰＷＭ制御の信号を出力する。ゲート駆動回路部８ａは、インバータセルに含まれるスイッチング素子をオンオフさせる。インバータセルは、所定の電圧を第１の交流出力端子ａ、第２の交流出力端子ｂに出力する。このとき出力される電圧が絶縁トランス１の１次側に印加される。
By configuring the power feeding circuit unit 9 as described above, it is possible to reduce the loss generated in the insulation transformer without providing a dedicated power source and without increasing the capacity of the insulation transformer.
<When the system is abnormal>
When the system 200 is in an abnormal state, for example, when the voltage of the system 200 drops, the inverter cell is operated. Specifically, the control unit (not shown) outputs a PWM control signal to the gate drive circuit unit 8a. The gate drive circuit unit 8a turns on/off the switching element included in the inverter cell. The inverter cell outputs a predetermined voltage to the first AC output terminal a and the second AC output terminal b. The voltage output at this time is applied to the primary side of the isolation transformer 1.
図６（ｂ）にインバータセル運転中の第１の交流出力端子ａと第２の交流出力端子ｂ間の電圧波形を示している。
絶縁トランス１は、第１の交流出力端子ａと第２の交流出力端子ｂから供給される交流電圧を所定の電圧に変圧して、２次側端子から出力する。
コンバータ部２は、絶縁トランス１の２次側端子から供給される交流電圧を直流電圧に変換して、ゲート駆動回路部８ａに供給する。
なお、電力変換装置１０１は、図示しない制御部を備えており、該制御部は、図示しない電圧検出器で第１の交流出力端子ａと第２の交流出力端子ｂ間の検出した電圧に応じて、コンバータ部２を制御する。
FIG. 6B shows a voltage waveform between the first AC output terminal a and the second AC output terminal b during the operation of the inverter cell.
The isolation transformer 1 transforms the AC voltage supplied from the first AC output terminal a and the second AC output terminal b into a predetermined voltage, and outputs the voltage from the secondary side terminal.
The converter unit 2 converts the AC voltage supplied from the secondary side terminal of the insulation transformer 1 into a DC voltage and supplies the DC voltage to the gate drive circuit unit 8a.
The power converter 101 includes a control unit (not shown), which controls the voltage detected by the voltage detector (not shown) between the first AC output terminal a and the second AC output terminal b. Then, the converter unit 2 is controlled.
給電回路部９を上記構成とすることで、専用の電源を設けることなく、かつ絶縁トランスの容量を大きくすることなく、絶縁トランスで発生する損失を低減することができる。
また、給電回路９は、インバータセルの運転、停止に関わらず、ゲート駆動回路部８ａに電力を供給することができる。
By configuring the power feeding circuit unit 9 as described above, it is possible to reduce the loss generated in the insulation transformer without providing a dedicated power source and without increasing the capacity of the insulation transformer.
Further, the power feeding circuit 9 can supply power to the gate drive circuit unit 8a regardless of whether the inverter cell is operating or stopped.
図３は、図２に示した給電回路部９をＵ相アーム部１０２に適用した場合の実施例を示している。この実施例では、給電回路部９は、接続されている第１の交流出力端子ａと第２の交流出力端子ｂのインバータセル内のゲート駆動回路部８ａに給電しているが、Ｕ相アーム部１０２に含まれるインバータセルの一部または全部のゲート駆動回路部８に電力を供給してもよい。なお、Ｕ相アーム部１０２、Ｖ相アーム部１０３、Ｗ相アーム部１０４で給電回路部９と第１、第２の交流出力端子との接続関係は同じでなくてよい。また、給電回路部９は、接続されている第１の交流出力端子ａと第２の交流出力端子ｂのインバータセル以外のインバータセル内のゲート駆動回路部８ａに給電してもよい。さらに、給電回路部９は、接続している第１の交流出力端子ａを備えるインバータセルとは別のインバータセルの第２の交流出力端子ｂに接続されてもよい。
＜第２の実施形態＞
図４に本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置１０１のＵ相アーム部１０２のインバータセル１０２ａ、１０２ｂと給電回路部９を説明するための図を示す。
FIG. 3 shows an embodiment in which the feeding circuit section 9 shown in FIG. 2 is applied to the U-phase arm section 102. In this embodiment, the power supply circuit unit 9 supplies power to the gate drive circuit unit 8a in the inverter cell of the first AC output terminal a and the second AC output terminal b that are connected, but the U-phase arm Power may be supplied to part or all of the gate drive circuit section 8 included in the inverter cell included in the section 102. The U-phase arm section 102, the V-phase arm section 103, and the W-phase arm section 104 do not have to have the same connection relationship between the power feeding circuit section 9 and the first and second AC output terminals. Further, the power supply circuit unit 9 may supply power to the gate drive circuit unit 8a in the inverter cells other than the connected inverter cells of the first AC output terminal a and the second AC output terminal b. Further, the power feeding circuit unit 9 may be connected to the second AC output terminal b of an inverter cell different from the inverter cell having the connected first AC output terminal a.
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a diagram for explaining the inverter cells 102a and 102b and the power feeding circuit unit 9 of the U-phase arm unit 102 of the power conversion device 101 according to the second embodiment of the present invention.
図２に示す第１の実施形態と構成は同じであるが、給電回路９がインバータセル１０２ａだけでなく１０２ｂ内のゲート駆動回路８ｂにも接続され、電力を供給している。また、給電回路９は、インバータセル１０２ａの第１の交流出力端子に接続され、インバータセル１０２ｂの第２の交流出力端子に接続されている。また、インバータセル１０２ａの第２の交流出力端子は、インバータセル１０２ｂの第１の交流出力端子に接続されている。 Although the configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2, the power supply circuit 9 is connected not only to the inverter cell 102a but also to the gate drive circuit 8b in 102b to supply power. Further, the power feeding circuit 9 is connected to the first AC output terminal of the inverter cell 102a and is connected to the second AC output terminal of the inverter cell 102b. The second AC output terminal of the inverter cell 102a is connected to the first AC output terminal of the inverter cell 102b.
本実施形態の動作は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
給電回路部９を上記構成とすることで、専用の電源を設けることなく、かつ絶縁トランスの容量を大きくすることなく、絶縁トランスで発生する損失を低減することができる。
また、給電回路９は、インバータセルの運転時、停止時に関わらず、ゲート駆動回路部８に電力を供給することができる。
さらに、２つのインバータセルに給電することで、給電回路部９の数を減らすことができる。
The operation of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and therefore its explanation is omitted.
By configuring the power feeding circuit unit 9 as described above, it is possible to reduce the loss generated in the insulation transformer without providing a dedicated power source and without increasing the capacity of the insulation transformer.
Further, the power supply circuit 9 can supply power to the gate drive circuit unit 8 regardless of whether the inverter cell is in operation or stopped.
Further, by supplying power to the two inverter cells, the number of power supply circuit units 9 can be reduced.
図５は、図４に示した給電回路部９をＵ相アーム部１０２に適用した場合の実施例を示している。この実施例では、インバータセル１０２ａ、１０２ｂに接続している給電回路９と、インバータセル１０２ｂ、１０２ｃに接続している給電回路９が設けられている。
給電回路部９を上記構成とすることで、専用の電源を設けることなく、かつ絶縁トランスの容量を大きくすることなく、絶縁トランスで発生する損失を低減することができる。
また、給電回路９は、インバータセルの運転時、停止時に関わらず、ゲート駆動回路部８に電力を供給することができる。
さらに、２つのインバータセルに給電することで、給電回路部９自体の数を減らすことができる。
FIG. 5 shows an embodiment in which the power feeding circuit unit 9 shown in FIG. 4 is applied to the U-phase arm unit 102. In this embodiment, the power feeding circuit 9 connected to the inverter cells 102a and 102b and the power feeding circuit 9 connected to the inverter cells 102b and 102c are provided.
By configuring the power feeding circuit unit 9 as described above, it is possible to reduce the loss generated in the insulation transformer without providing a dedicated power source and without increasing the capacity of the insulation transformer.
Further, the power supply circuit 9 can supply power to the gate drive circuit unit 8 regardless of whether the inverter cell is in operation or stopped.
Further, by supplying power to the two inverter cells, the number of power supply circuit units 9 themselves can be reduced.
以上、本発明を実施形態に沿って説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、変更または改良を加えることが可能であることは当業者には明らかである。 Although the present invention has been described above according to the embodiment, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that changes or improvements can be added to the above-described embodiment.
１ 絶縁トランス
２ コンバータ部
３ コンデンサ部
４、５、６、７ スイッチング素子
８ ゲート駆動回路部
９ 給電回路部
１０ インバータ部
１０１ 電力変換装置
１０２ Ｕ相アーム部
１０３ Ｖ相アーム部
１０４ Ｗ相アーム部
１０５ リアクトル
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ インバータセル
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ
２００ 系統
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulation transformer 2 Converter part 3 Capacitor parts 4, 5, 6, 7 Switching element 8 Gate drive circuit part 9 Feeding circuit part 10 Inverter part 101 Power converter 102 U phase arm part 103 V phase arm part 104 W phase arm part 105 Reactors 102a, 102b, 102c Inverter cells 103a, 103b, 103c
104a, 104b, 104c
200 lines
Claims (8)
前記ゲート駆動回路部に電力を給電する給電回路部と、
を備え、
前記給電回路部は、
前記複数のインバータセルのいずれかの前記第１交流出力端子及び前記複数のインバータセルのいずれかの前記第２交流出力端子から供給される交流電力を直流電力に変換して前記ゲート駆動回路部に給電すること
を特徴とする電力変換装置。 A plurality of inverter cells including a plurality of switching elements, an inverter section having a first AC output terminal and a second AC output terminal, and a gate drive circuit section for driving the plurality of switching elements;
A power supply circuit unit for supplying power to the gate drive circuit unit,
Equipped with
The power feeding circuit unit,
The AC power supplied from the first AC output terminal of any one of the plurality of inverter cells and the second AC output terminal of any of the plurality of inverter cells is converted into DC power to the gate drive circuit unit. A power conversion device characterized by supplying power.
前記給電回路部は、
前記単相アームに含まれる前記複数のインバータセルのいずれかの前記第１交流出力端子及び前記複数のインバータセルのいずれかの前記第２交流出力端子から供給される交流電力を直流電力に変換して前記ゲート駆動回路部に給電すること
を特徴とする請求項１記載の電力変換装置。 The plurality of inverter cells are connected in series with each other to form a single-phase arm portion,
The power feeding circuit unit,
Converts AC power supplied from the first AC output terminal of any one of the plurality of inverter cells and the second AC output terminal of any of the plurality of inverter cells included in the single-phase arm into DC power. The power converter according to claim 1, wherein the gate drive circuit unit is supplied with power.
前記単相アーム部に含まれる前記複数のインバータセルのうち、隣接して直列に接続している２つの前記インバータセルにおいて、一方の前記インバータセルの第１交流出力端子及び他方の前記インバータセルの前記第２交流出力端子から供給される交流電力を直流電力に変換して前記ゲート駆動回路部に給電すること
を特徴とする請求項２記載の電力変換装置。 The power feeding circuit unit,
Of the plurality of inverter cells included in the single-phase arm section, in the two inverter cells that are adjacently connected in series, the first AC output terminal of one of the inverter cells and the other inverter cell of the other inverter cell The power conversion device according to claim 2, wherein the AC power supplied from the second AC output terminal is converted into DC power and supplied to the gate drive circuit unit.
前記単相アーム部に含まれる前記複数のインバータセルのうち、１の前記インバータセルの第１交流出力端子及び前記第２交流出力端子から供給される交流電力を直流電力に変換して前記ゲート駆動回路部に給電すること
を特徴とする請求項２記載の電力変換装置。 The power feeding circuit unit,
Of the plurality of inverter cells included in the single-phase arm section, the gate drive is performed by converting AC power supplied from the first AC output terminal and the second AC output terminal of one of the inverter cells into DC power. The power conversion device according to claim 2, wherein power is supplied to the circuit unit.
前記第１交流出力端子及び前記第２交流出力端子に１次側端子が接続される絶縁トランスと、
前記絶縁トランスの２次側端子と入力側が接続され、出力側が前記ゲート駆動回路部に接続されるコンバータ部と、
を備えること
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The power feeding circuit unit,
An insulating transformer having a primary side terminal connected to the first AC output terminal and the second AC output terminal;
A converter section in which the secondary side terminal of the isolation transformer is connected to the input side, and the output side is connected to the gate drive circuit section;
The power conversion device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
リアクトルを介してスター結線またはデルタ結線され、
前記結線した接続点が系統に各々連系されること
を特徴とする請求項１から５記載のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The plurality of single-phase arm portions,
Star connection or delta connection via reactor,
The power conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein each of the connected connection points is connected to a system.
前記インバータセルの運転・停止に関わらず、前記ゲート駆動回路部に給電可能なように構成される
を特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The power feeding circuit unit,
The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is configured to be capable of supplying power to the gate drive circuit unit regardless of whether the inverter cell is operated or stopped.
前記インバータ部に直流電力を供給するコンデンサ部と、
を更に含み、
前記給電回路部は、
前記インバータセルが運転中の際は、前記インバータセルの出力電力に応じて前記コンバータ部を制御し、
前記インバータセルが停止中の際は、前記系統の電圧値と、前記直流コンデンサ部の電圧値に応じて前記コンバータ部を制御すること
を特徴とする請求項６または７のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The inverter cell is
A capacitor section for supplying DC power to the inverter section;
Further including,
The power feeding circuit unit,
When the inverter cell is in operation, the converter unit is controlled according to the output power of the inverter cell,
The converter unit is controlled according to the voltage value of the system and the voltage value of the DC capacitor unit when the inverter cell is stopped. Power converter.
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