JP2020102905A

JP2020102905A - Power conversion device

Info

Publication number: JP2020102905A
Application number: JP2018237963A
Authority: JP
Inventors: 将生森田; Masao Morita
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: JP7050391B2

Abstract

To provide a power conversion device capable of surely monitoring a voltage of a capacitor even in a case where a light-emitting element is failed.SOLUTION: A power conversion device comprises: a capacitor; and a power converter including a main circuit including a discharge circuit which is provided to discharge electric charge of the capacitor, and a capacitor voltage monitoring circuit which is connected in parallel to the capacitor. The capacitor voltage monitoring circuit includes: a first series circuit including multiple first light-emitting elements which are connected in series; and a second series circuit connected in parallel to the first series circuit and including multiple second light-emitting elements which are connected in series. A magnitude of a voltage across the first series circuit at a time when a current to emit the first light-emitting elements flows is different from a magnitude of a voltage across the second series circuit at a time when a current to emit the second light-emitting elements flows.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a power conversion device.

電力変換装置の保守点検時等には、電力変換装置の運転を停止して行う必要がある。電力変換装置は、大きな静電容量を有するコンデンサを備えていることが多く、運転の停止後に、安全に保守点検作業等を行うには、このコンデンサに蓄えられた電荷を十分に放電させる必要がある。 During maintenance and inspection of the power converter, it is necessary to stop the operation of the power converter. Power converters are often equipped with a capacitor having a large electrostatic capacity, and it is necessary to sufficiently discharge the electric charge stored in this capacitor in order to safely perform maintenance and inspection work after the operation is stopped. is there.

電力変換装置の変換器には、扱う電力や入出力の電圧の範囲等に応じて、さまざまな形式のものが用いられ、あるいは提案されている。自己消弧形の半導体スイッチング素子を用いることによって小型化をはかりつつ、大容量化を実現することができる電力変換方式として、モジュラーマルチレベルコンバータ（Modular Multilevel Converter、ＭＭＣ）の実用化が進められている。 Various types of converters have been used or proposed according to the power to be handled and the input/output voltage range, etc. A modular multilevel converter (MMC) has been put into practical use as a power conversion method that can realize a large capacity while achieving downsizing by using a self-extinguishing type semiconductor switching element. There is.

ＭＭＣ方式の電力変換器では、多数の単位変換器をカスケード接続して、各相のアームを構成する。単位変換器を含むモジュールが接地電位に対して高電位にあるため、各単位変換器を主回路として、制御電源を生成し、単位変換器を動作させている。 In the MMC type power converter, a large number of unit converters are connected in cascade to form an arm for each phase. Since the module including the unit converter is at a high potential with respect to the ground potential, each unit converter is used as a main circuit to generate control power and operate the unit converter.

ＭＭＣ方式の電力変換器では、単位変換器ごとに大容量のコンデンサを有しており、運転停止時に安全な電圧まで、各コンデンサの両端の電圧が低下していることを確認する必要がある。 In the MMC type power converter, each unit converter has a large-capacity capacitor, and it is necessary to confirm that the voltage across each capacitor has dropped to a safe voltage when the operation is stopped.

高電圧の単位変換器に地上から電源を供給して、コンデンサの電圧が安全な範囲となったかどうかを確認する監視装置を設けることは困難である。各コンデンサに直接接続してコンデンサの電圧を確認する方法が現実的である。 It is difficult to provide a monitoring device that supplies power from the ground to the high-voltage unit converter and confirms whether the voltage of the capacitor is within the safe range. A practical method is to directly connect each capacitor and check the capacitor voltage.

そこで、半導体発光素子（ＬＥＤ）等の発光素子をコンデンサの両端に接続して、発光の有無によりコンデンサ電圧の低下を確認する方法が考えられる。この方法では、コンデンサの電圧が高い場合には、多数の発光素子を直列接続する必要がある。１つの発光素子が故障して開放状態になると、すべての発光素子が消灯してしまい、コンデンサの電圧が安全範囲に低下して消灯したのか、故障によって消灯したのか判断することができない。 Therefore, a method is conceivable in which a light emitting element such as a semiconductor light emitting element (LED) is connected to both ends of a capacitor and a decrease in the capacitor voltage is confirmed by the presence or absence of light emission. In this method, when the voltage of the capacitor is high, it is necessary to connect many light emitting elements in series. When one light emitting element fails and is opened, all the light emitting elements are extinguished, and it cannot be determined whether the voltage of the capacitor has fallen to a safe range and extinguished, or whether the extinction has occurred.

特開平１１−４５３４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-4534

実施形態は、発光素子が故障してもコンデンサの電圧を確実に監視できる電力変換装置を提供する。 Embodiments provide a power converter that can reliably monitor the voltage of a capacitor even if a light emitting element fails.

実施形態に係る電力変換装置は、コンデンサと、前記コンデンサの電荷を放電するように設けられた放電回路と、前記コンデンサに並列に接続されたコンデンサ電圧監視回路と、を含む主回路を含む電力変換器を備える。前記コンデンサ電圧監視回路は、直列に接続された複数の第１発光素子を含む第１直列回路と、前記第１直列回路に並列に接続され、直列に接続された複数の第２発光素子を含む第２直列回路と、を含む。前記第１発光素子が発光する電流が流れたときの前記第１直列回路の両端の電圧の大きさは、前記第２発光素子が発光する電流が流れたときの前記第２直列回路の両端の電圧の大きさと異なる。 A power conversion device according to an embodiment includes a main circuit including a capacitor, a discharge circuit provided to discharge the electric charge of the capacitor, and a capacitor voltage monitoring circuit connected in parallel to the capacitor. Equipped with a vessel. The capacitor voltage monitoring circuit includes a first series circuit including a plurality of first light emitting elements connected in series, and a plurality of second light emitting elements connected in parallel to the first series circuit and connected in series. A second series circuit. The magnitude of the voltage across the first series circuit when the current for emitting light from the first light emitting element flows depends on the magnitude of the voltage across the second series circuit when the current for emitting light from the second light emitting element flows. Different from the voltage magnitude.

本実施形態では、発光素子が故障してもコンデンサの電圧を確実に監視できる電力変換装置が実現される。 In the present embodiment, a power conversion device that can reliably monitor the voltage of the capacitor even if the light emitting element fails is realized.

第１の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 device which concerns on 1st Embodiment. 図２（ａ）および図２（ｂ）は、第１の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。2A and 2B are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device according to the first embodiment. 第１の実施形態の電力変換装置の動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating operation|movement of the power converter device of 1st Embodiment. 第１の実施形態の電力変換装置の使用方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the usage method of the power converter device of 1st Embodiment. 図５（ａ）〜図５（ｄ）は、比較例の電力変換装置を例示するブロック図である。5A to 5D are block diagrams illustrating power conversion devices of comparative examples. 図６（ａ）および図６（ｂ）は、第２の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。6A and 6B are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device according to the second embodiment. 図７（ａ）および図７（ｂ）は、第３の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。FIG. 7A and FIG. 7B are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device according to the third embodiment. 図８（ａ）および図８（ｂ）は、第４の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。FIG. 8A and FIG. 8B are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device according to the fourth embodiment.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
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を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each portion, the size ratio between the portions, and the like are not always the same as the actual ones. Even if the same portion is shown, the dimensions and ratios may be different depending on the drawings.
In the specification and the drawings of the application, components similar to those described in regard to a drawing thereinabove are marked with like reference numerals, and a detailed description is omitted as appropriate.

（第１の実施形態）
図１は、本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。
図１に示すように、電力変換装置１０は、電力変換器２０を備える。電力変換器２０は、端子２１ａ〜２１ｃを介して、交流回路１に接続される。交流回路１は、たとえば交流電源、交流送電線および交流負荷等を含むことができる。交流回路１は、たとえば交流の電力系統である。この例のように、電力変換装置１０は、変圧器２を介して、交流回路１に接続されてもよい。電力変換器２０は、端子２１ｄ，２１ｅを介して、直流回路３に接続される。直流回路３は、たとえば直流電源、直流送電線および直流負荷等を含むことができる。直流回路３は、たとえば直流送電線であり、直流送電線の他端には、交流と直流とを相互に変換することができる電力変換装置が接続されることができる。 (First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a power conversion device according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the power conversion device 10 includes a power converter 20. The power converter 20 is connected to the AC circuit 1 via the terminals 21a to 21c. The AC circuit 1 can include, for example, an AC power supply, an AC power transmission line, an AC load, and the like. The AC circuit 1 is, for example, an AC power system. As in this example, the power conversion device 10 may be connected to the AC circuit 1 via the transformer 2. The power converter 20 is connected to the DC circuit 3 via the terminals 21d and 21e. DC circuit 3 can include, for example, a DC power supply, a DC transmission line, a DC load, and the like. The DC circuit 3 is, for example, a DC power transmission line, and a power conversion device capable of mutually converting AC and DC can be connected to the other end of the DC power transmission line.

電力変換器２０は、交流回路１の各相に対応したアーム２２を含む。アーム２２は、端子２１ｄ，２１ｅ間で直列に接続されレグを形成する。 Power converter 20 includes an arm 22 corresponding to each phase of AC circuit 1. The arm 22 is connected in series between the terminals 21d and 21e to form a leg.

端子２１ｄ，２１ｅ間で直列に接続されるアーム２２には、変圧器２５がそれぞれ直列に接続されている。変圧器２５に代えてバッファリアクトルを接続してもよい。 A transformer 25 is connected in series to each arm 22 that is connected in series between the terminals 21d and 21e. A buffer reactor may be connected instead of the transformer 25.

アーム２２は、カスケードに接続された単位変換器３０を含む。単位変換器３０は、アーム２２あたりＭ台接続されている。Ｍは１でもよいが、好ましくは、Ｍは２以上の整数である。 The arm 22 includes unit converters 30 connected in cascade. M unit converters 30 are connected per arm 22. M may be 1, but preferably M is an integer of 2 or more.

図２（ａ）および図２（ｂ）は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。
図２（ａ）に示すように、単位変換器３０は、主回路３２と、コンデンサ電圧監視回路３４と、を含む。単位変換器３０は、端子３１ａ，３１ｂを含む。単位変換器３０は、端子３１ａ，３１ｂによって、他の単位変換器３０等と接続される。 2A and 2B are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 2A, the unit converter 30 includes a main circuit 32 and a capacitor voltage monitoring circuit 34. The unit converter 30 includes terminals 31a and 31b. The unit converter 30 is connected to other unit converters 30 and the like via terminals 31a and 31b.

主回路３２は、スイッチング素子３２ａと、ダイオード３２ｂと、コンデンサ３２ｃと、抵抗器３２ｄと、を含む。２つのスイッチング素子３２ａは、直列に接続されている。２つのダイオード３２ｂは、２つのスイッチング素子３２ａにそれぞれ逆並列に接続されている。コンデンサ３２ｃは、スイッチング素子３２ａの直列回路に並列に接続されている。抵抗器３２ｄは、コンデンサ３２ｃに並列に接続されている。 The main circuit 32 includes a switching element 32a, a diode 32b, a capacitor 32c, and a resistor 32d. The two switching elements 32a are connected in series. The two diodes 32b are respectively connected in antiparallel to the two switching elements 32a. The capacitor 32c is connected in parallel to the series circuit of the switching element 32a. The resistor 32d is connected in parallel with the capacitor 32c.

なお、抵抗器３２ｄは、コンデンサ３２ｃに実質的に並列に接続されていればよく、たとえば、２つに分割されて２つのスイッチング素子３２ａにそれぞれ並列に接続されていてもよい。 The resistor 32d may be connected to the capacitor 32c substantially in parallel, and may be divided into two and connected to the two switching elements 32a in parallel, for example.

単位変換器３０は、主回路３２およびコンデンサ電圧監視回路３４のほか、図示しない制御回路やゲート駆動回路等を含んでいる。単位変換器３０では、図示しない制御装置によって生成された制御信号を制御回路で受信する。制御回路およびゲート駆動回路は、受信した制御信号にもとづいて、スイッチング素子３２ａのためのゲート駆動信号を生成し、スイッチング素子３２ａをオンオフしてコンデンサ３２ｃを充放電し、コンデンサ３２ｃの両端の電圧（以下、コンデンサ電圧という）を制御する。 The unit converter 30 includes a main circuit 32 and a capacitor voltage monitoring circuit 34, as well as a control circuit, a gate drive circuit, and the like not shown. In the unit converter 30, the control circuit receives a control signal generated by a control device (not shown). The control circuit and the gate drive circuit generate a gate drive signal for the switching element 32a based on the received control signal, turn on/off the switching element 32a to charge/discharge the capacitor 32c, and to generate a voltage across the capacitor 32c ( Hereinafter, referred to as a capacitor voltage).

なお、ＭＭＣでは、多くの場合、単位変換器３０の制御回路およびゲート駆動回路等の動作のための電力の給電は、コンデンサ３２ｃに蓄積された電力を用いて行われる。 Note that in many cases, in the MMC, power supply for the operation of the control circuit and the gate drive circuit of the unit converter 30 is performed using the power stored in the capacitor 32c.

コンデンサ電圧監視回路３４は、主回路３２のコンデンサ３２ｃの両方の端子に接続されている。つまり、コンデンサ電圧監視回路３４は、コンデンサ３２ｃに並列に接続されており、抵抗器３２ｄ、制御回路等（放電回路）とともに、コンデンサ３２ｃに蓄積された電荷の放電経路となる。 The capacitor voltage monitoring circuit 34 is connected to both terminals of the capacitor 32c of the main circuit 32. That is, the capacitor voltage monitoring circuit 34 is connected in parallel to the capacitor 32c and serves as a discharge path for the electric charge accumulated in the capacitor 32c together with the resistor 32d, the control circuit and the like (discharge circuit).

コンデンサ電圧監視回路３４は、発光素子３５と、抵抗器３６と、を含む。発光素子３５および抵抗器３６は、直列に接続されており、コンデンサ３２ｃからの電力供給により電流が流れて、発光素子３５が点灯する。抵抗器３６は、発光素子３５に流れる電流を制限し設定する。 The capacitor voltage monitoring circuit 34 includes a light emitting element 35 and a resistor 36. The light emitting element 35 and the resistor 36 are connected in series, and a current flows by the power supply from the capacitor 32c, so that the light emitting element 35 is turned on. The resistor 36 limits and sets the current flowing through the light emitting element 35.

コンデンサ電圧監視回路３４は、複数のブロックを含み、各ブロックは直列に接続されている。この例では、Ｎ個のブロックが接続されている。直列に接続されたブロックは、抵抗器３６を介して、コンデンサ３２ｃの両方の端子に接続されている。 The capacitor voltage monitoring circuit 34 includes a plurality of blocks, and each block is connected in series. In this example, N blocks are connected. The blocks connected in series are connected to both terminals of the capacitor 32c via the resistor 36.

各ブロックは、２つの直列回路を含んでいる。２つの直列回路は並列に接続されている。この例では、一方の直列回路は直列接続された２個の発光素子３５を含み、他方の直列回路は直列接続された３個の発光素子３５を含んでいる。 Each block contains two series circuits. The two series circuits are connected in parallel. In this example, one series circuit includes two light emitting elements 35 connected in series, and the other series circuit includes three light emitting elements 35 connected in series.

電力変換装置１０の運転が停止されると、コンデンサ電圧は、抵抗器３２ｄ、制御回路およびコンデンサ電圧監視回路３４等による放電によって、継続的に低下する。コンデンサ電圧が低下することによって、発光素子３５は消灯する。本実施形態では、発光素子が消灯するときのコンデンサ電圧は、保守点検等の際に安全に作業できる程度の値に設定され、たとえば５０Ｖ程度である。 When the operation of the power conversion device 10 is stopped, the capacitor voltage continuously decreases due to discharge by the resistor 32d, the control circuit, the capacitor voltage monitoring circuit 34, and the like. The light emitting element 35 is turned off due to the decrease in the capacitor voltage. In this embodiment, the capacitor voltage when the light emitting element is turned off is set to a value that allows safe work during maintenance and inspection, and is, for example, about 50V.

この実施形態では、複数の発光素子３５は、ほぼ同じ電流電圧特性（以下、単に特性ともいう）を有する。同じ特性とは、ほぼ同一の順電流を流したときに、ほぼ等しい順電圧を出力し、ほぼ等しい明るさで発光することをいう。 In this embodiment, the plurality of light emitting elements 35 have substantially the same current-voltage characteristics (hereinafter, also simply referred to as characteristics). The same characteristic means that when substantially the same forward current is passed, substantially equal forward voltages are output and light is emitted with substantially equal brightness.

なお、２つの直列回路に含まれる発光素子３５の個数は、上述の例に限られず、一方が１個、他方が２個であったり、一方が３個、他方が４個であったりしてもよいし、後述するように、一方の直列回路が２個、他方の直列回路が４個の発光素子３５を含むようにしてもよい。一方の直列回路に電流が流れたときのその直列回路の両端の電圧の大きさが、他方の直列回路に電流が流れたときのその直列回路の両端の電圧の大きさよりも十分低ければよい。 The number of the light emitting elements 35 included in the two series circuits is not limited to the above example, and one may be one and the other may be two, or one may be three and the other may be four. Alternatively, as will be described later, one series circuit may include two light-emitting elements 35 and the other series circuit may include four light-emitting elements 35. It suffices that the magnitude of the voltage across the series circuit when a current flows in one of the series circuits is sufficiently lower than the magnitude of the voltage across the series circuit when a current flows in the other series circuit.

本実施形態の電力変換装置１０の動作について、説明する。
図２（ａ）および図２（ｂ）には、コンデンサ３２ｃおよびコンデンサ電圧監視回路３４による閉回路の電流経路も示されている。
図２（ａ）には、すべての発光素子３５が健全な状態の場合のコンデンサ３２ｃおよびコンデンサ電圧監視回路３４による閉回路の電流経路が太実線の矢印で示されている。 The operation of the power conversion device 10 of this embodiment will be described.
2A and 2B also show a closed-circuit current path formed by the capacitor 32c and the capacitor voltage monitoring circuit 34.
In FIG. 2A, the current path of the closed circuit by the capacitor 32c and the capacitor voltage monitoring circuit 34 when all the light emitting elements 35 are in a healthy state is shown by a thick solid arrow.

この例では、各発光素子３５の特性はほぼ等しく、順電圧Ｖｆはほぼ等しいので、コンデンサ電圧が十分高い場合には、発光素子３５の直列数の少ない方の直列回路では、発光素子３５が点灯し、発光素子３５の直列数の多い方の直列回路では、発光素子３５は消灯する。つまり、コンデンサ３２ｃの一方の端子から流出した電流は、抵抗器３６を介して、各ブロックの発光素子３５の数の少ない方の直列回路を流れて、コンデンサ３２ｃの他方の端子に流入する。 In this example, since the characteristics of the respective light emitting elements 35 are substantially equal and the forward voltage Vf is substantially the same, when the capacitor voltage is sufficiently high, the light emitting element 35 is turned on in the series circuit having the smaller number of series of the light emitting elements 35. However, the light emitting element 35 is turned off in the series circuit having the larger number of the light emitting elements 35 in series. That is, the current flowing out from one terminal of the capacitor 32c flows through the resistor 36 in the series circuit having the smaller number of the light emitting elements 35 in each block and flows into the other terminal of the capacitor 32c.

図２（ｂ）には、Ｎ個のブロックのうち、２番目のブロックであるブロック２の直列回路の２個の発光素子３５のうち１つが故障し、開放状態となった場合の電流経路が太実線の矢印で示されている。図では、×印を付けた発光素子３５が故障しているものとする。図２（ｂ）に示すように、直列接続された発光素子３５の数の少ない方の直列回路で、１つの発光素子３５が故障して開放状態となると、この直列回路の全体は、コンデンサ３２ｃとの接続が遮断される。 FIG. 2B shows a current path when one of the two light emitting elements 35 in the series circuit of the block 2 which is the second block of the N blocks fails and is in an open state. It is indicated by a thick solid arrow. In the figure, it is assumed that the light emitting element 35 marked with an X has a failure. As shown in FIG. 2B, when one light emitting element 35 fails and is opened in the series circuit having the smaller number of light emitting elements 35 connected in series, the entire series circuit includes the capacitor 32c. The connection with is disconnected.

一方、発光素子３５の数の多い方の直列回路のすべての発光素子３５は導通可能である。そのため、ブロック２以外の各ブロックにおいては、発光素子３５の数の少ない方の直列回路に電流が流れ、ブロック２においては、発光素子３５の数の多い方の直列回路に電流が流れる。したがって、コンデンサ３２ｃおよびコンデンサ電圧監視回路３４による閉回路の電流経路は維持され、発光素子３５は点灯することができる。 On the other hand, all the light emitting elements 35 of the series circuit having the larger number of the light emitting elements 35 can be conducted. Therefore, in each block other than the block 2, the current flows through the series circuit having the smaller number of the light emitting elements 35, and in the block 2, the current flows through the series circuit having the larger number of the light emitting elements 35. Therefore, the closed circuit current path by the capacitor 32c and the capacitor voltage monitoring circuit 34 is maintained, and the light emitting element 35 can be turned on.

図３は、本実施形態の電力変換装置の動作を説明するための模式図である。
図３には、ｎ個の発光素子３５が直列に接続された場合の特性グラフが太い実線で表されている。ｎ＋１個の発光素子３５を直列に接続された場合の特性グラフが一点鎖線で表されている。グラフの横軸はｎ個の発光素子（ＬＥＤ）３５の順電圧であり、グラフの縦軸は発光素子（ＬＥＤ）３５に流れる順電流である。この場合のＬＥＤ順電圧は、ｎ個の発光素子３５の直列回路の両端の電圧である。図３には、抵抗値Ｒを有する抵抗器３６が発光素子３５に直列に接続された場合の負荷線が破線および二点鎖線で示されている。破線の負荷線は発光素子３５がｎ個直列に接続された場合であり、二点鎖線は発光素子３５がｎ＋１個直列に接続された場合を表している。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the power conversion device of this embodiment.
In FIG. 3, a characteristic graph when the n light emitting elements 35 are connected in series is represented by a thick solid line. A characteristic graph in the case where n+1 light emitting elements 35 are connected in series is shown by a dashed line. The horizontal axis of the graph is the forward voltage of the n light emitting elements (LEDs) 35, and the vertical axis of the graph is the forward current flowing through the light emitting elements (LEDs) 35. The LED forward voltage in this case is the voltage across the series circuit of the n light emitting elements 35. In FIG. 3, the load line in the case where the resistor 36 having the resistance value R is connected to the light emitting element 35 in series is shown by a broken line and a two-dot chain line. The dashed load line represents the case where n light emitting elements 35 are connected in series, and the two-dot chain line represents the case where n+1 light emitting elements 35 are connected in series.

図３に示すように、１つあたりの発光素子３５の順電圧をＶｆとすると、発光素子３５がｎ個直列接続された場合には、太実線のように、順電圧がＶｆ１＝Ｖｆ×ｎとなるまでは、発光素子３５は遮断状態である。順電圧がＶｆ１を超えた後には、発光素子３５は導通し、順電流が流れる。発光素子３５は、順電流が流れることで、発光して、順電流に応じて明るさも増大する。なお、発光素子３５は、動作抵抗を有するため、図示のように、順電流が大きいほど順電圧が増大する。 As shown in FIG. 3, assuming that the forward voltage of each light emitting element 35 is Vf, when n light emitting elements 35 are connected in series, the forward voltage is Vf1=Vf×n as indicated by a thick solid line. Until it becomes, the light emitting element 35 is in the cutoff state. After the forward voltage exceeds Vf1, the light emitting element 35 becomes conductive and a forward current flows. When the forward current flows, the light emitting element 35 emits light, and the brightness also increases according to the forward current. Since the light emitting element 35 has an operating resistance, the forward voltage increases as the forward current increases as illustrated.

破線の負荷線において、ＬＥＤ順電流軸と交わる電流は、発光素子３５が短絡状態のときに抵抗器３６に流れる電流を表している。この負荷線の傾きは、（−）１／Ｒである。この負荷線と発光素子３５の特性曲線とが交わる点が動作点ＯＰ１である。動作点ＯＰ１における電圧は、電力変換器２０が通常の運転をしているときのコンデンサ電圧に応じて決定される。 In the dashed load line, the current intersecting the LED forward current axis represents the current flowing through the resistor 36 when the light emitting element 35 is in the short-circuited state. The slope of this load line is (-)1/R. The point where this load line and the characteristic curve of the light emitting element 35 intersect is the operating point OP1. The voltage at the operating point OP1 is determined according to the capacitor voltage when the power converter 20 is operating normally.

電力変換器２０の運転停止によりコンデンサ電圧が低下するにしたがい、破線の負荷線は平行移動し、Ｖｆ１で電圧軸に交わるときに、発光素子３５は消灯する。 As the capacitor voltage decreases due to the operation stop of the power converter 20, the broken load line moves in parallel, and when the voltage axis crosses at Vf1, the light emitting element 35 is turned off.

図２（ｂ）を用いて説明したように、発光素子３５の数の少ない方の直列回路の発光素子３５が開放された場合には、図３の一点鎖線の特性曲線となる。一点鎖線の特性曲線では、Ｖｆ２＝Ｖｆ×（ｎ＋１）以上で発光素子３５が導通し、順電流の増大とともに明るさも増大する。 As described with reference to FIG. 2B, when the light emitting element 35 of the serial circuit having the smaller number of light emitting elements 35 is opened, the characteristic curve indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3 is obtained. In the characteristic curve indicated by the alternate long and short dash line, the light emitting element 35 becomes conductive at Vf2=Vf×(n+1) or more, and the brightness increases as the forward current increases.

発光素子３５の少ない方の直列回路の発光素子３５が故障して、発光素子３５の多い方の直列回路に電流が流れる場合には、動作点はＯＰ２に移動する。動作点ＯＰ２における電圧は、発光素子３５の数が多くなった分、増大し、動作点ＯＰ２における電流は、ＬＥＤ順電圧が増大した分、低下する。動作点は、コンデンサ電圧の低下とともに一点鎖線の特性曲線に沿って下方へ移動し、順電圧がＶｆ２となったところで発光素子３５は消灯する。 When the light emitting element 35 of the series circuit with the smaller number of light emitting elements 35 fails and a current flows through the series circuit with the larger number of light emitting elements 35, the operating point moves to OP2. The voltage at the operating point OP2 increases as the number of the light emitting elements 35 increases, and the current at the operating point OP2 decreases as the LED forward voltage increases. The operating point moves downward along the dashed-dotted characteristic curve as the capacitor voltage decreases, and the light emitting element 35 is turned off when the forward voltage reaches Vf2.

このように、並列に接続された発光素子３５の直列回路において、発光素子３５の直列数をそれぞれで異ならせることによって、一方の発光素子３５の故障に対して、他方の発光素子３５で電流経路を冗長化することができる。電流経路を冗長化することによって、発光素子３５の故障による消灯を回避して、発光素子３５の消灯がコンデンサ電圧の十分な低下であることを判定することができる。 As described above, in the series circuit of the light emitting elements 35 connected in parallel, by making the number of series of the light emitting elements 35 different, the failure of one of the light emitting elements 35 causes a current path in the other light emitting element 35. Can be made redundant. By making the current paths redundant, it is possible to avoid extinguishing due to a failure of the light emitting element 35 and determine that extinguishing of the light emitting element 35 is a sufficient decrease in the capacitor voltage.

図４は、本実施形態の電力変換装置の使用方法を説明するための模式図である。
図４に示すように、電力変換装置の電力変換器２０は、変電所等の床面Ｅに絶縁架台５０を介して、設置される。絶縁架台５０は、絶縁性の材料によって構成されており、電力変換器２０の各単位変換器（図ではモジュールと表記）３０は、床面Ｅから電気的に絶縁されている。 FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of using the power conversion device of this embodiment.
As shown in FIG. 4, the power converter 20 of the power converter is installed on a floor surface E of a substation or the like via an insulating mount 50. The insulating frame 50 is made of an insulating material, and each unit converter (denoted as a module in the drawing) 30 of the power converter 20 is electrically insulated from the floor surface E.

各単位変換器３０は、絶縁架台５０上を図示しない絶縁性の柱状部材等により床面Ｅから上方に積み上げられるように配置される。コンデンサ電圧監視回路は、単位変換器３０の外周面近傍に設けられ、発光素子３５は、単位変換器３０の外周面から外側を向くように配置されている。したがって、発光素子３５の点灯状態あるいは消灯状態は、外部から視認することができる。 The unit converters 30 are arranged so as to be stacked above the floor E by an insulating columnar member or the like (not shown) on the insulating mount 50. The capacitor voltage monitoring circuit is provided near the outer peripheral surface of the unit converter 30, and the light emitting element 35 is arranged so as to face outward from the outer peripheral surface of the unit converter 30. Therefore, the lighting state or the extinguishing state of the light emitting element 35 can be visually recognized from the outside.

直流送電等の基幹電力系統に用いられるＭＭＣでは、単位変換器３０のコンデンサ電圧は、数１０００Ｖにもおよび、電力変換器２０が入出力する電圧は、数１０ｋＶ〜数１００ｋＶに達する場合がある。そのため、電力変換器２０の通常の運転時においては、作業者Ｗが接近すると放電して作業者Ｗが感電するおそれがある。作業者Ｗが運転中に電力変換器２０に近づけないように、電力変換器２０から距離Ｌ１離れたところに防護フェンスＦが設けられている。距離Ｌ１は、電力変換器２０の扱う電圧等にもとづいて決定され、高圧の直流送電設備等では、数１０ｍにおよぶ場合もある。 In an MMC used for a backbone power system such as DC power transmission, the capacitor voltage of the unit converter 30 may reach several tens of volts, and the voltage input and output by the power converter 20 may reach several tens kV to several hundreds kV. Therefore, during normal operation of the power converter 20, if the worker W approaches, there is a risk that the worker W will be discharged and receive an electric shock. A protective fence F is provided at a distance L1 from the power converter 20 so that the worker W does not approach the power converter 20 during driving. The distance L1 is determined based on the voltage or the like handled by the power converter 20, and may be several tens of meters in a high-voltage DC transmission facility or the like.

通常の運転時にコンデンサ電圧が数１０００Ｖとなる場合には、運転停止後、相当の時間が経過し、数１００Ｖ程度まで経過した後、作業者Ｗは、防護フェンスＦよりも電力変換器２０に接近することができる。作業者Ｗは、距離Ｌ１よりも短い距離Ｌ２まで電力変換器２０に接近することができる。コンデンサ電圧が数１００Ｖの場合には、たとえばＬ２は、１ｍ程度とすることができる。 When the capacitor voltage is several thousand V during normal operation, the worker W approaches the power converter 20 more than the protective fence F after a considerable time elapses after the operation is stopped and several hundred V has passed. can do. The worker W can approach the power converter 20 up to a distance L2 shorter than the distance L1. When the capacitor voltage is several 100V, L2 can be set to about 1 m, for example.

コンデンサ電圧が数１０００Ｖから数１００Ｖに低下すると、発光素子３５に流れる電流も通常運転時の１／１０程度に低下する。そのため、発光素子３５の明るさも低下するので、発光の有無を確認するのには、作業者Ｗは、電力変換器２０に十分接近して発光素子３５を視認する必要がある。 When the capacitor voltage drops from several 1000V to several 100V, the current flowing through the light emitting element 35 also drops to about 1/10 of that in normal operation. Therefore, the brightness of the light emitting element 35 also decreases, and therefore the worker W needs to be sufficiently close to the power converter 20 to visually recognize the light emitting element 35 in order to confirm the presence or absence of light emission.

作業者Ｗが電力変換器２０の保守点検等に安全に作業するためには、コンデンサ電圧は５０Ｖ程度まで低下する必要がある。コンデンサ電圧が数１００Ｖから５０Ｖ程度まで低下すると、発光素子３５に流れる電流もさらに低下し、作業者Ｗは、単位変換器３０ごとの発光素子３５のより接近する必要がある。 In order for the worker W to safely work on maintenance and inspection of the power converter 20, the capacitor voltage needs to be reduced to about 50V. When the capacitor voltage drops from several 100V to about 50V, the current flowing through the light emitting element 35 further decreases, and the worker W needs to be closer to the light emitting element 35 for each unit converter 30.

そこで、作業者Ｗは、安全接近が可能な距離Ｌ２まで近づくことができる電圧まで低下した後には、この例のように、リフタＬＦ等を用いて、上方の単位変換器３０に対応する発光素子３５に十分接近して発光有無を視認する。十分接近した上で発光素子３５の発光有無を視認して、発光素子３５の消灯が確認された場合には、作業者Ｗは、コンデンサ電圧が５０Ｖ程度に低下したと判断する。 Therefore, the worker W uses a lifter LF or the like to reduce the voltage that can approach the safe approachable distance L2 and then use the lifter LF or the like to emit light from the light emitting element corresponding to the unit converter 30 above. 35 is sufficiently close to visually check the presence or absence of light emission. When it is confirmed that the light emitting element 35 is turned off by visually checking whether the light emitting element 35 emits light after sufficiently approaching, the worker W determines that the capacitor voltage has dropped to about 50V.

発光素子３５の消灯が確認された単位変換器３０から点検作業等を開始してもよいし、すべての発光素子３５の消灯が確認された後に、点検作業等を開始するようにしてもよい。 The inspection work or the like may be started from the unit converter 30 in which it is confirmed that the light emitting elements 35 are turned off, or the inspection work or the like may be started after it is confirmed that all the light emitting elements 35 are turned off.

本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と比較しつつ説明する。
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、比較例の電力変換装置を例示するブロック図である。
図５（ａ）および図５（ｂ）は、１つの直列回路に複数の発光素子３５が直列接続されている場合である。
図５（ａ）に示すように、比較例の電力変換装置の単位変換器１３０ａは、コンデンサ電圧監視回路１３４ａを含む。コンデンサ電圧監視回路１３４ａは、主回路３２のコンデンサ３２ｃに抵抗器３２ｄとともに並列に接続されている。 The effects of the power conversion device 10 of the present embodiment will be described in comparison with a power conversion device of a comparative example.
5A to 5D are block diagrams illustrating power conversion devices of comparative examples.
5A and 5B show a case where a plurality of light emitting elements 35 are connected in series in one series circuit.
As shown in FIG. 5A, the unit converter 130a of the power converter of the comparative example includes a capacitor voltage monitoring circuit 134a. The capacitor voltage monitoring circuit 134a is connected in parallel with the capacitor 32c of the main circuit 32 together with the resistor 32d.

このコンデンサ電圧監視回路１３４ａは、直列に接続された複数の発光素子３５を有する。すべての発光素子３５が健全である場合には、コンデンサ電圧、抵抗器３６の抵抗値および発光素子３５の直列数に応じて電流が流れ、発光素子３５は発光し、コンデンサ電圧が低下すると、電流が遮断されて発光素子３５は消灯する。 The capacitor voltage monitoring circuit 134a has a plurality of light emitting elements 35 connected in series. When all the light emitting elements 35 are sound, a current flows according to the capacitor voltage, the resistance value of the resistor 36, and the number of the light emitting elements 35 in series, and the light emitting elements 35 emit light. Is cut off and the light emitting element 35 is turned off.

図５（ｂ）に示すように、発光素子３５の直列回路中の１つの発光素子３５が故障して開放状態となると、コンデンサ電圧監視回路１３４ａ自体が解放され、コンデンサ３２ｃから切り離される。そのため、発光素子３５は、コンデンサ電圧によらずに消灯する。コンデンサ３２ｃが高いコンデンサ電圧を維持しているにもかかわらず、発光素子３５が消灯したことをもって、コンデンサ電圧が安全電圧以下に低下したと判断して、保守点検作業を実施すると、作業者が危険な状態にさらされることとなる。 As shown in FIG. 5B, when one light emitting element 35 in the series circuit of the light emitting elements 35 fails and is opened, the capacitor voltage monitoring circuit 134a itself is released and disconnected from the capacitor 32c. Therefore, the light emitting element 35 is turned off regardless of the capacitor voltage. Even if the capacitor 32c maintains a high capacitor voltage, if the light emitting element 35 is turned off, it is determined that the capacitor voltage has dropped below the safe voltage, and maintenance work is performed. Will be exposed to such a state.

図５（ｃ）および図５（ｄ）では、コンデンサ電圧監視回路１３４ｂは、冗長化のために並列に接続された２つの直列回路を含む。２つの直列回路は、同じ数の発光素子３５がそれぞれ直列に接続されている。発光素子３５は、すべて同じ特性を有しており、ほぼ同じ順電流を流したときにほぼ同じ順電圧を出力する。 5(c) and 5(d), the capacitor voltage monitoring circuit 134b includes two series circuits connected in parallel for redundancy. The two series circuits have the same number of light emitting elements 35 connected in series. The light emitting elements 35 all have the same characteristics, and output substantially the same forward voltage when almost the same forward current flows.

図５（ｃ）に示すように、並列に接続された２つの直列回路の発光素子３５は、すべてほぼ同じ順電圧を有しているので、コンデンサ３２ｃの一方の端子から流出した電流は、抵抗器３６に流入した後、２つの直列回路に分流する。つまり、１つの直列回路に流れる順電流は、分流することによって抵抗器３６を流れる電流のほぼ１／２となる。 As shown in FIG. 5C, the light emitting elements 35 of the two series circuits connected in parallel all have substantially the same forward voltage, so that the current flowing out from one terminal of the capacitor 32c is After flowing into the container 36, it is divided into two series circuits. That is, the forward current that flows in one series circuit becomes approximately 1/2 of the current that flows in the resistor 36 by shunting.

上述したように、数１０００Ｖから５０Ｖ程度の範囲で発光素子３５の発光有無を視認できる程度とするためには、消灯直前の視認できる限界近くで、コンデンサ電圧が５０Ｖ程度に達するようにする必要がある。そのため、この比較例の場合では、２つの直列回路に分流する分だけ、通常動作時の順電流を大きくなるように設定する必要がある。したがって、この比較例の場合には、コンデンサ電圧監視回路１３４ｂでの消費電力が増大することとなる。 As described above, in order to make it possible to visually recognize the presence or absence of light emission of the light emitting element 35 in the range of several 1000V to 50V, it is necessary to make the capacitor voltage reach about 50V near the visible limit just before the light is turned off. is there. Therefore, in the case of this comparative example, it is necessary to set the forward current at the time of normal operation to be large by the amount of the shunt current to the two series circuits. Therefore, in the case of this comparative example, the power consumption in the capacitor voltage monitoring circuit 134b increases.

本実施形態では、コンデンサ電圧監視回路３４は、２つの直列回路を含み、これら２つの直列回路が並列接続され、それぞれの直列回路で異なる直列個数の発光素子３５を含んでいる。そのため、コンデンサ３２ｃを流出した電流は、分流することなく、２つの直列回路のうち発光素子３５の直列個数の少ない方の直列回路に流れる。そのため、コンデンサ電圧がたとえば５０Ｖ程度近くに低下した場合でも、点灯状態を維持することができる。 In the present embodiment, the capacitor voltage monitoring circuit 34 includes two series circuits, the two series circuits are connected in parallel, and each series circuit includes a different number of light emitting elements 35 in series. Therefore, the current flowing out of the capacitor 32c flows through the series circuit having the smaller number of the light emitting elements 35 in series out of the two series circuits without dividing the current. Therefore, the lighting state can be maintained even when the capacitor voltage drops to, for example, about 50V.

直列個数の少ない方の直列回路の発光素子３５が故障した場合には、これに並列に接続された直列回路に電流が流れることによって、発光素子３５の点灯状態を維持することができる。 When the light emitting element 35 of the series circuit having the smaller number of series circuits fails, a current flows through the series circuit connected in parallel with the light emitting element 35, so that the lighting state of the light emitting element 35 can be maintained.

コンデンサ電圧監視回路３４では、ブロックを直列に接続することによって、各ブロックは、ブロック数に応じて分圧されたコンデンサ電圧を監視することができる。２つの直列回路は、分圧されたより低い電圧間に接続されるので、それぞれの発光素子３５の直列数を異ならせた場合に、導通時の順電圧の差を大きくすることができる。そのため、２つの直列回路に電流が分流して発光素子３５の明るさが低下するのを防止することができる。 In the capacitor voltage monitoring circuit 34, by connecting the blocks in series, each block can monitor the capacitor voltage divided according to the number of blocks. Since the two series circuits are connected between the divided and lower voltages, it is possible to increase the difference in forward voltage during conduction when the number of series of the light emitting elements 35 is different. Therefore, it is possible to prevent the current from being shunted to the two series circuits to reduce the brightness of the light emitting element 35.

発光素子３５の直列回路をブロックに分割することによって、たとえば１つのブロックを１つの基板にモジュールのように回路を形成することができる。発光素子３５の故障時等に交換作業をブロック単位で行うことができ、迅速な修繕を行うことができる。 By dividing the series circuit of the light emitting elements 35 into blocks, for example, one block can form a circuit on one substrate like a module. When the light emitting element 35 is out of order, replacement work can be performed in block units, and quick repair can be performed.

（第２の実施形態）
並列に接続された２つの直列回路は、一方に２個の発光素子３５を含み、他方に３個の発光素子３５を含む場合に限らない。
図６（ａ）および図６（ｂ）は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。
本実施形態では、直列数の少ない一方の直列回路の発光素子３５の直列数は２個であり、直列数の多い他方の直列回路の発光素子３５の直列は４個である。
図６（ａ）に示すように、単位変換器２３０は、上述の他の実施形態とは異なるコンデンサ電圧監視回路２３４を含む。このコンデンサ電圧監視回路２３４は、複数のブロックを含み、これらのブロックは直列に接続されている。ブロックは、並列に接続された２つの直列回路を含む。一方の直列回路は、２個の発光素子３５を含み、他方の直列回路は、４個の発光素子３５を含んでいる。 (Second embodiment)
The two series circuits connected in parallel are not limited to one including two light emitting elements 35 and the other including three light emitting elements 35.
6A and 6B are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device according to the present embodiment.
In the present embodiment, the number of series of the light emitting elements 35 of one series circuit having a small number of series is two, and the series of the light emitting elements 35 of the other series circuit having a large number of series is four.
As shown in FIG. 6A, the unit converter 230 includes a capacitor voltage monitoring circuit 234 different from the other embodiments described above. The capacitor voltage monitoring circuit 234 includes a plurality of blocks, and these blocks are connected in series. The block comprises two series circuits connected in parallel. One series circuit includes two light emitting elements 35, and the other series circuit includes four light emitting elements 35.

すべての発光素子３５が健全な場合には、図の太実線の矢印のように、発光素子３５の直列数の少ない方の直列回路に電流が流れて、発光素子３５が点灯する。 When all the light emitting elements 35 are healthy, a current flows through the series circuit having the smaller number of series of the light emitting elements 35 as shown by the thick solid line arrow, and the light emitting elements 35 are turned on.

図６（ｂ）に示すように、ブロック２の直列回路のうち、発光素子３５の数の少ない直列回路の発光素子３５が故障により開放された場合には、電流は、ブロック２の発光素子３５の数の多い方の直列回路に流れる。そのため、コンデンサ３２ｃから流出する電流は、コンデンサ電圧監視回路２３４に流れ続けて、発光素子３５は点灯状態を維持することができる。 As shown in FIG. 6B, when the light emitting element 35 of the series circuit having a small number of the light emitting elements 35 in the series circuit of the block 2 is opened due to a failure, the current is the light emitting element 35 of the block 2. Flows to the series circuit with the larger number of. Therefore, the current flowing out from the capacitor 32c continues to flow to the capacitor voltage monitoring circuit 234, and the light emitting element 35 can maintain the lighting state.

一方の直列回路は２個に限らず、他方の直列回路は３個（第１の実施形態）、４個（第２の実施形態）に限らない。２つの直列回路に含まれる発光素子３５の特性が同じ場合には、発光素子３５の直列数を異ならせることによって、電流経路の冗長化をはかることができる。 One series circuit is not limited to two, and the other series circuit is not limited to three (first embodiment) and four (second embodiment). When the characteristics of the light emitting elements 35 included in the two series circuits are the same, the current paths can be made redundant by making the number of series of the light emitting elements 35 different.

（第３の実施形態）
並列に接続される直列回路に含まれる発光素子の直列数を異ならせる場合に限らず、発光素子の導通時の直列回路の両端の電圧を異ならせるようにしてもよい。 (Third Embodiment)
The number of series of light emitting elements included in the series circuit connected in parallel is not limited to the same, but the voltage across the series circuit when the light emitting elements are conductive may be different.

図７（ａ）および図７（ｂ）は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。
図７（ａ）に示すように、単位変換器３３０は、上述の他の実施形態とは異なるコンデンサ電圧監視回路３３４を含む。コンデンサ電圧監視回路３３４は、複数のブロックを含み、これらのブロックは直列に接続されている。ブロックは、並列に接続された２つの直列回路を含む。一方の直列回路は、２個の発光素子３５を含み、他方の直列回路は、２個の発光素子３３５を含んでいる。ここで、発光素子３３５は、発光素子３５よりも高い順電圧を有している。 7A and 7B are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 7A, the unit converter 330 includes a capacitor voltage monitoring circuit 334 different from the other embodiments described above. The capacitor voltage monitoring circuit 334 includes a plurality of blocks, and these blocks are connected in series. The block comprises two series circuits connected in parallel. One series circuit includes two light emitting elements 35, and the other series circuit includes two light emitting elements 335. Here, the light emitting element 335 has a higher forward voltage than the light emitting element 35.

発光素子３５，３３５の順電圧の大きさの差は、大きい方が好ましい。たとえば、発光素子３５，３３５は異なる種類の半導体発光ダイオードである。異なる種類とは、たとえば、発光素子を構成する半導体材料の組成が異なっている場合である。たとえば、順電圧が低い方の発光素子３５は、一般的な赤色発光ダイオードで、順電圧は２Ｖ程度である。順電圧が高い方の発光素子３３５は、一般的な白色ダイオードで、順電圧は３．５Ｖ〜４Ｖ程度である。異なる種類の半導体発光ダイオードに限らず、同じ種類の半導体発光ダイオードであっても、順電圧が低めのものと高めのものとをあらかじめ選別して使い分けてもよい。 It is preferable that the difference between the forward voltages of the light emitting elements 35 and 335 is large. For example, the light emitting devices 35 and 335 are different types of semiconductor light emitting diodes. The different types are, for example, different compositions of semiconductor materials forming the light emitting element. For example, the light emitting element 35 having a lower forward voltage is a general red light emitting diode and has a forward voltage of about 2V. The light emitting element 335 having the higher forward voltage is a general white diode, and the forward voltage is about 3.5V to 4V. Not only the semiconductor light emitting diodes of different types, but also the semiconductor light emitting diodes of the same type may be used in advance by selecting one having a low forward voltage and one having a high forward voltage.

図７（ｂ）に示すように、ブロック２の直列回路のうち、順電圧が低い方の発光素子３５が故障により開放された場合には、電流は、ブロック２の順電圧が高い方の発光素子３３５に流れる。そのため、コンデンサ３２ｃから流出する電流は、コンデンサ電圧監視回路３３４に流れ続けて、発光素子３５，３３５は点灯状態を維持することができる。 As shown in FIG. 7B, when the light emitting element 35 having a lower forward voltage in the series circuit of the block 2 is opened due to a failure, the current is the light emission of the block 2 having a higher forward voltage. It flows to the element 335. Therefore, the current flowing out from the capacitor 32c continues to flow to the capacitor voltage monitoring circuit 334, and the light emitting elements 35 and 335 can maintain the lighting state.

一方の直列回路に電流が流れたときの両端の電圧と、他方の直列回路に電流が流れたときの両端の電圧との間に十分な差があれば、コンデンサ３２ｃから流出した電流が２つの直列回路に分流することがないので、発光素子３５，３３５を十分な明るさで発光させることができる。 If there is a sufficient difference between the voltage between both ends when a current flows in one series circuit and the voltage between both ends when a current flows in the other series circuit, two currents flowing out from the capacitor 32c are detected. Since there is no shunt in the series circuit, the light emitting elements 35 and 335 can emit light with sufficient brightness.

図８（ａ）および図８（ｂ）は、第４の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。
図８（ａ）に示すように、単位変換器４３０は、上述の他の実施形態とは異なるコンデンサ電圧監視回路４３４を含む。コンデンサ電圧監視回路４３４は、複数のブロックを含み、これらのブロックは直列に接続されている。ブロックは、並列に接続された２つの直列回路を含む。一方の直列回路は、２個の発光素子３５を含み、他方の直列回路は、２個の発光素子３５およびインピーダンス素子４３５を含んでいる。ここで、２つの直列回路において、それぞれの発光素子３５は、同じ数でもよいし、異なっていてもよい。発光素子３５の数が異なる場合には、好ましくは、インピーダンス素子４３５が含まれる直列回路の発光素子３５の数が、インピーダンス素子４３５が含まれない直列回路の発光素子３５の数よりも多い。 FIG. 8A and FIG. 8B are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device according to the fourth embodiment.
As shown in FIG. 8A, the unit converter 430 includes a capacitor voltage monitoring circuit 434 different from the other embodiments described above. The capacitor voltage monitoring circuit 434 includes a plurality of blocks, and these blocks are connected in series. The block comprises two series circuits connected in parallel. One series circuit includes two light emitting elements 35, and the other series circuit includes two light emitting elements 35 and an impedance element 435. Here, in the two series circuits, the respective light emitting elements 35 may be the same or different. When the number of the light emitting elements 35 is different, the number of the light emitting elements 35 of the series circuit including the impedance element 435 is preferably larger than the number of the light emitting elements 35 of the series circuit including no impedance element 435.

インピーダンス素子４３５は、たとえば整流器（ダイオード）や、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）、ダイアック等の非線形半導体素子である。インピーダンス素子４３５は、電流が流れたときに、直列回路の両端の電圧が他方の側の直列回路の両端の電圧よりも高くなればよいので、非線形素子に限らず、線形素子であってもよい。インピーダンス素子４３５は、たとえば抵抗器であり、抵抗器３６の抵抗値よりも十分小さい抵抗値を有する。 The impedance element 435 is a non-linear semiconductor element such as a rectifier (diode), a constant voltage diode (zener diode), or a diac. Impedance element 435 is not limited to a non-linear element and may be a linear element, as the voltage across the series circuit may be higher than the voltage across the series circuit on the other side when a current flows. .. Impedance element 435 is, for example, a resistor and has a resistance value sufficiently smaller than the resistance value of resistor 36.

図８（ｂ）に示すように、ブロック２の直列回路のうち、インピーダンス素子４３５がない方の直列回路の発光素子３５が故障により開放された場合には、電流は、ブロック２のインピーダンス素子４３５がある方の直列回路に流れる。そのため、コンデンサ３２ｃから流出する電流は、コンデンサ電圧監視回路４３４に流れ続けて、発光素子３５は点灯状態を維持することができる。 As shown in FIG. 8B, when the light emitting element 35 of the series circuit in which the impedance element 435 is not included in the series circuit of the block 2 is opened due to a failure, the current is the impedance element 435 of the block 2. Flows to the serial circuit of the one with. Therefore, the current flowing out from the capacitor 32c continues to flow to the capacitor voltage monitoring circuit 434, and the light emitting element 35 can maintain the lighting state.

この実施形態では、２つの直列回路のそれぞれに電流が流れたときに発生する直列回路の両端の電圧の大きさが十分相違していればよいので、２つの直列回路の両方にインピーダンス素子を挿入し、発光素子３５の数を適切に調整してもよい。 In this embodiment, the magnitude of the voltage across the series circuit generated when a current flows through each of the two series circuits only needs to be sufficiently different, so an impedance element is inserted in both of the two series circuits. However, the number of light emitting elements 35 may be appropriately adjusted.

上述した各実施形態において、２つの直列回路において、一方の直列回路に含まれる発光素子と他方の直列回路に含まれる発光素子とで、異なる発光色としてもよい。いずれかの直列回路の発光素子が点灯しているときの発光色によって、どちらの直列回路の発光素子が点灯しているかを識別することができる。たとえば、点灯している発光素子の発光色によって、導通時の両端の電圧が低い方の直列回路の発光素子が故障していることを事前に認識することができるので、次の定期保守点検時等に故障した発光素子を交換することができ、確実なコンデンサ電圧監視を実現することができる。 In each of the above-described embodiments, in the two series circuits, the light emitting element included in one series circuit and the light emitting element included in the other series circuit may have different emission colors. It is possible to identify which series circuit the light emitting element is lighting by the color of light emitted when the light emitting element of any series circuit is lighting. For example, it is possible to recognize in advance that the light emitting element of the series circuit, which has the lower voltage at both ends when conducting, has a failure depending on the color of the light emitting element that is lit. It is possible to replace the light emitting element that has failed due to such reasons, and to realize reliable capacitor voltage monitoring.

上述の各実施形態では、それぞれ単独の場合に限らず、複数の実施形態の要素を組み合わせてもよい。たとえば、２つの直列回路の発光素子の直列数を異ならせるとともに、発光素子の特性も異ならせるようにしてもよい。さらに、いずれかの直列回路あるいは両方の直列回路にインピーダンス素子を挿入してもよい。 In each of the above-mentioned embodiments, the elements of a plurality of embodiments may be combined without being limited to a single case. For example, the number of series of light emitting elements in two series circuits may be different and the characteristics of the light emitting elements may be different. Further, the impedance element may be inserted in either series circuit or both series circuits.

上述の各実施形態では、１つのブロックは、並列に接続された２つの直列回路を含むものとしたが、３つ以上の直列回路を並列に接続するようにしてもよい。並列数を増やすことによって、冗長度が高まり、よりメンテナンスフリーに近づけることができる。ただし、並列に接続される直列回路の両端の電圧は、直列回路に電流が流れたときに十分相違している必要がある。 In each of the above embodiments, one block includes two series circuits connected in parallel, but three or more series circuits may be connected in parallel. By increasing the number of parallel connections, the degree of redundancy is increased and the maintenance-free approach can be achieved. However, the voltages across the series circuits connected in parallel need to be sufficiently different when a current flows through the series circuits.

上述の各実施形態では、ＭＭＣの各単位変換器に適用されるのが好ましいが、適用される変換器は、ＭＭＣに限らず、コンデンサを有する主回路を有する電力変換器であってももちろんかまわない。 In each of the above-described embodiments, it is preferable to apply to each unit converter of the MMC, but the applied converter is not limited to the MMC and may be a power converter having a main circuit having a capacitor. Absent.

以上説明した実施形態によれば、発光素子が故障してもコンデンサの電圧を確実に監視できる電力変換装置を実現することができる。 According to the embodiments described above, it is possible to realize a power conversion device that can reliably monitor the voltage of a capacitor even if a light emitting element fails.

以上、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、その他のさまざま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およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples 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 also included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described respective embodiments can be implemented in combination with each other.

１交流回路、２変圧器、３直流回路、１０電力変換装置、２０電力変換器、２２アーム、３０，２３０，３３０，４３０単位変換器、３２主回路、３２ａスイッチング素子、３２ｂダイオード、３２ｃコンデンサ、３２ｄ抵抗器、３４，２３４，３３４，４３４コンデンサ電圧監視回路、３５，３３５発光素子、３６抵抗器、４３５インピーダンス素子 1 AC circuit, 2 transformer, 3 DC circuit, 10 power converter, 20 power converter, 22 arm, 30,230,330,430 unit converter, 32 main circuit, 32a switching element, 32b diode, 32c capacitor, 32d resistor, 34, 234, 334, 434 capacitor voltage monitoring circuit, 35, 335 light emitting element, 36 resistor, 435 impedance element

Claims

A power converter including a main circuit including a capacitor, a discharge circuit provided to discharge the electric charge of the capacitor, and a capacitor voltage monitoring circuit connected in parallel to the capacitor,
The capacitor voltage monitoring circuit,
A first series circuit including a plurality of first light emitting elements connected in series;
A second series circuit including a plurality of second light emitting elements connected in parallel to the first series circuit and connected in series;
Including,
The magnitude of the voltage across the first series circuit when the current for emitting light from the first light emitting element flows depends on the magnitude of the voltage across the second series circuit when the current for emitting light from the second light emitting element flows. A power converter that differs from the magnitude of the voltage.

The first light emitting element and the second light emitting element have the same current-voltage characteristics,
The power conversion device according to claim 1, wherein the number of series of the first light emitting elements is different from the number of series of the second light emitting elements.

The power conversion device according to claim 1, wherein the first light emitting element has a current-voltage characteristic different from that of the second light emitting element.

The at least one of the first series circuit and the second series circuit includes an impedance element having a current-voltage characteristic different from that of the first light emitting element and the second light emitting element. Power converter.

The capacitor voltage monitoring circuit has a plurality of blocks each including the first series circuit and the second series circuit,
The power conversion device according to claim 1, wherein the plurality of blocks are connected in series and are connected in parallel to the capacitor.

The power converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the power converter includes a plurality of the main circuits connected in cascade.