JP2021191068A - Power conversion apparatus and inspection method of the power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、主回路給電方式を採用した電力変換装置および電力変換装置の検査方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a power conversion device that employs a main circuit power supply method and a method for inspecting the power conversion device.
主回路給電方式は、電力変換器の主回路に接続されたコンデンサに蓄積されたエネルギを主回路の動作およびその制御のために利用する電源方式である。コンデンサに蓄積されたエネルギは、主回路給電回路によって適切な形式の電源に変換されて、電力変換器の駆動回路等へ供給される。 The main circuit power supply system is a power supply system that uses the energy stored in the capacitor connected to the main circuit of the power converter for the operation and control of the main circuit. The energy stored in the capacitor is converted into a power supply of an appropriate type by the main circuit power supply circuit and supplied to the drive circuit of the power converter or the like.
このような主回路給電方式では、主回路給電回路自体が故障した場合には、駆動回路や制御回路等への電源供給ができなくなる。駆動回路や制御回路等が動作不能になると、電力変換器の動作を安全に停止し、電力変換器を適切に保護したい場合であっても、停止状態や所望の保護動作を継続することが困難になるおそれがある。 In such a main circuit power supply system, if the main circuit power supply circuit itself fails, power cannot be supplied to the drive circuit, the control circuit, or the like. When the drive circuit or control circuit becomes inoperable, it is difficult to safely stop the operation of the power converter and continue the stopped state or the desired protection operation even if the power converter is to be properly protected. There is a risk of becoming.
実施形態は、主回路給電回路(第2電源回路)が故障時であっても、安全かつ確実に電力変換器を保護できる電力変換装置を提供する。 The embodiment provides a power converter that can safely and reliably protect the power converter even when the main circuit power supply circuit (second power supply circuit) fails.
実施形態に係る電力変換装置は、複数のスイッチング素子によってコンデンサを充電し、放電して、電力変換する変換回路と、前記複数のスイッチング素子を制御する制御回路と、前記複数のスイッチング素子を冷却する冷却媒体を通流する配管と、前記配管内を通流する前記冷却媒体によってタービンを駆動して発電電力を生成する発電機と、前記発電電力を入力し前記発電電力にもとづいて第1電圧を生成して前記制御回路に供給する第1電源回路と、前記コンデンサに蓄積されたエネルギを入力し蓄積された前記エネルギにもとづいて第2電圧を生成して前記制御回路に供給する第2電源回路と、を備える。前記制御回路は、前記変換回路の起動時および前記第2電源回路の故障時に前記第1電圧で動作し、前記変換回路の起動時および前記第2電源回路の故障時以外の場合には前記第2電圧で動作する。 The power conversion device according to the embodiment cools a conversion circuit that charges and discharges a capacitor by a plurality of switching elements to convert power, a control circuit that controls the plurality of switching elements, and the plurality of switching elements. A pipe through which a cooling medium flows, a generator in which a turbine is driven by the cooling medium flowing in the pipe to generate generated power, and a first voltage is input based on the generated power by inputting the generated power. A first power supply circuit that is generated and supplied to the control circuit, and a second power supply circuit that inputs the energy stored in the capacitor and generates a second voltage based on the stored energy and supplies it to the control circuit. And. The control circuit operates at the first voltage at the time of starting the conversion circuit and at the time of failure of the second power supply circuit, and is the first except when the conversion circuit is started and at the time of failure of the second power supply circuit. Operates at 2 voltages.
実施形態では、主回路給電回路(第2電源回路)が故障時であっても、安全かつ確実に電力変換器を保護できる電力変換装置が実現される。 In the embodiment, a power conversion device capable of safely and surely protecting the power converter is realized even when the main circuit power supply circuit (second power supply circuit) fails.
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.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the sizes between the parts, and the like are not always the same as the actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be different from each other depending on the drawing.
In addition, in the present specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the above-mentioned figures are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be 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模式的なブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の電力変換装置10は、変換回路20と、発電機30と、補助電源回路40と、制御回路50と、コンデンサ60と、主回路給電回路70と、を備える。電力変換装置10は、交流を直流に変換し、あるいは、直流を交流に変換して、変換回路20に接続された負荷等に電力を供給する。変換回路は、交流−直流間の電力変換に限らず、交流−交流間の電力変換や、直流−直流間の電力変換を行うものであってもよい。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating the power conversion device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、電力変換装置10は、主回路給電方式を採用した電力変換装置である。主回路給電方式とは、変換回路に接続されたエネルギ蓄積デバイス(この例では、コンデンサ60)から電力供給を受けて動作する電源回路を備えた電力変換装置をいうものとする。この例では、エネルギ蓄積デバイスは、コンデンサ60であり、エネルギ蓄積デバイスによって動作する電源回路は、主回路給電回路70である。
In the present embodiment, the
変換回路20は、たとえば電源と負荷との間に接続される。上述のような電力変換の形式にしたがって、変換回路20は、供給された電源の電力変換を行って、負荷に供給する。
The
変換回路20の回路形式は、並列に接続されたコンデンサ60に、外部の回路から充電し、外部に放電することができるように構成されている。変換回路20の回路形式は、たとえばハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路である。コンデンサ60は、これらのブリッジ回路を構成するスイッチング素子を介して、充電され、放電される。
The circuit type of the
変換回路20は、ハーフブリッジ回路等を構成する複数のスイッチング素子を有している。スイッチング素子は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等である。変換回路20は、スイッチング素子を冷却するために、冷却システムに接続されている。
The
冷却システムは、配管36,37と電磁弁32,34とを含んでいる。冷却媒体は、配管36,37中を流れる。冷却媒体は、たとえば純水である。冷却媒体を純水とすることによって、メンテナンス等を容易にするとともに、十分な絶縁耐量を有することができる。以下では、冷却媒体は、純水であるものとし、冷却水と呼ぶことがある。
The cooling system includes
配管36(第1配管)の一部は、変換回路20内でスイッチング素子等の発熱部品に熱的に結合するように設けられている。たとえば、変換回路20内の配管36の一部は、ヒートシンクに熱的に結合されている。ヒートシンクは、スイッチング素子等の発熱部品に熱的に結合されている。
A part of the pipe 36 (first pipe) is provided so as to be thermally coupled to a heat generating component such as a switching element in the
配管36は、図示しないポンプによって冷却水を循環させる。冷却水を通流する配管36は、配管36に熱的に結合されたヒートシンクおよびスイッチング素子を冷却する。
The
配管36には、発電機30が設けられている。発電機30は、たとえばこの例のように、配管36の変換回路20からの出側に設けられる。発電機30は、水力発電用の発電機であり、配管36中を流れる冷却水によって回転するタービンを有する。タービンは、冷却水によって回転し、タービンの回転数に応じた交流電力を発電する。
A
発電機30が設けられた配管36には、発電機30をバイパスする配管37(第2配管)が設けられている。配管36,37には、電磁弁32,34がそれぞれ設けられている。電磁弁32,34の開閉は、排他的に制御される。つまり、発電機30によって交流電力を発電する場合には、電磁弁32を開けて、電磁弁34を閉じる。発電機30による発電を停止する場合には、電磁弁32を閉じて、電磁弁34を開ける。電磁弁32,34の開閉制御は、たとえば、図示しない制御装置によって行われる。
The
補助電源回路(第1電源回路)40は、発電機30の交流出力に電気的に接続されている。補助電源回路40の出力は、制御回路50に接続されている。補助電源回路40の出力は、主回路給電回路70に接続されている。補助電源回路40は、発電機30が出力する交流電圧を、制御回路50および主回路給電回路70が動作するための適切な直流電圧(第1電圧)に変換する。補助電源回路40は、発電機30が交流電力を発電し出力している場合には、制御回路50および主回路給電回路70に電源をそれぞれ供給する。
The auxiliary power supply circuit (first power supply circuit) 40 is electrically connected to the AC output of the
制御回路50は、変換回路20のスイッチング素子等を制御するための制御信号を生成する。また、この例や以下で説明する他の例については、制御回路50は、電圧値や電流値等を検出する検出器や、制御信号にもとづいて、スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路等を含むものとする。
The
制御回路50は、補助電源回路40または主回路給電回路70から電源の供給を受けて動作する。補助電源回路40は、電力変換装置10の起動時および主回路給電回路70の故障時に制御回路50に電源を供給する。主回路給電回路70は、起動後および通常の動作時に制御回路50に電源を供給する。
The
主回路給電回路(第2電源回路)70は、コンデンサ60に接続されている。主回路給電回路70は、コンデンサ60に蓄積されたエネルギを入力して、直流電圧(第2電圧)に変換して出力する。出力された直流電圧は、制御回路50に供給される。
The main circuit power supply circuit (second power supply circuit) 70 is connected to the
本実施形態では、主回路給電回路70は、補助電源回路40が動作することによって、起動する。一般的な主回路給電回路は、たとえば、起動回路を有しており、主回路給電回路に設けられた起動回路は、変換回路およびコンデンサを介して、主回路給電回路70を起動する。本実施形態では、補助電源回路40を設けることによって、主回路給電回路における起動回路を削減することができる。
In the present embodiment, the main circuit
このように、制御回路50は、いかなる場合であっても、電源供給が遮断されることがないので、変換回路20を正常に動作させ、安全かつ確実に保護動作を実行することができる。
As described above, since the power supply is not cut off in any case, the
本実施形態の電力変換装置10の動作について詳細に説明する。
図2〜図4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的なブロック図である。
図2〜図4のいずれの場合についても、冷却システムは、稼働しており、冷却水は、配管36または配管36,37中を循環している。図2〜図4では、冷却水が通流している配管を太実線で表しており、冷却水が通流していない配管を太破線で示している。
図2は、電力変換装置10の起動時の電源供給の状態を表す図である。
図3は、起動後の電源供給の状態を表す図である。
図4は、主回路給電回路70が故障した場合の電源供給の状態を表す図である。
The operation of the
2 to 4 are schematic block diagrams for explaining the operation of the power conversion device of the present embodiment.
In any of the cases of FIGS. 2 to 4, the cooling system is operating and the cooling water circulates in the
FIG. 2 is a diagram showing a state of power supply at the time of starting the
FIG. 3 is a diagram showing a state of power supply after startup.
FIG. 4 is a diagram showing a state of power supply when the main circuit
図2に示すように、電力変換装置10の起動時には、電磁弁32が開かれ、電磁弁34が閉じられる。そのため、図の太実線で示したように、冷却水は、配管36を通流して、発電機30のタービンを駆動する。なお、配管37の破線は、冷却水が通流していないことを示している。したがって、発電機30は、交流電力を発電し、太実線で示したように、補助電源回路40に発電した交流電力を供給する。
As shown in FIG. 2, when the
太実線で示したように、補助電源回路40は、主回路給電回路70を起動し、制御回路50に電源を供給する。補助電源回路40が主回路給電回路70に電源を供給することによって、主回路給電回路70を起動することができる。
As shown by the thick solid line, the auxiliary
図3に示すように、主回路給電回路70が起動した後には、電磁弁32が閉じられ、電磁弁34が開かれる。そのため、太実線で示したように、冷却水は、配管37にバイパスされ、発電機30のタービンは停止する。
As shown in FIG. 3, after the main
破線で示したように、発電機30による電源供給が停止したことによって、補助電源回路40は、制御回路50および主回路給電回路70への電源供給を停止する。制御回路50への電源供給は、太実線で示したように、主回路給電回路70が担うことになる。
As shown by the broken line, when the power supply by the
図4に示すように、主回路給電回路70が故障した場合には、主回路給電回路70は、故障したことを表す故障信号を図示しない制御装置に送信する。制御装置は、故障信号を受信し、故障信号にもとづいて、電磁弁32を開き、電磁弁34を閉じる。そのため、太実線で示したように、冷却水は、配管36を介して発電機30のタービンを駆動する。これによって、発電機30は、交流電力を発電する。
As shown in FIG. 4, when the main circuit
太実線で示したように、補助電源回路40は、発電機30から電源供給を受けて、制御回路50に電源を供給する。このとき、たとえば制御装置は、故障信号にもとづいて、補助電源回路40に主回路給電回路70への電源供給を禁止させる禁止信号を補助電源回路40に送信する。補助電源回路40は、禁止信号にもとづいて、主回路給電回路70への電源供給を停止する。主回路給電回路70への電源供給遮断の方法は、このほか、補助電源回路40と主回路給電回路70との間に設けたスイッチを故障信号または禁止信号にもとづいて開放する等してもよい。
As shown by the thick solid line, the auxiliary
制御回路50は、補助電源回路40からの電源供給を受けて、動作を継続し、たとえば、変換回路20がコンデンサ60の放電を停止し、保護動作を継続するように動作する。保護動作は、たとえば、ハーフブリッジ回路の低電圧側のスイッチング素子のオン状態を維持し、高電圧側のスイッチング素子のオフ状態を維持すること等である。
The
上述したように、起動時や主回路給電回路70の故障時には、配管36の冷却水は、発電機30のタービンを駆動する。そのため、冷却システムにはヘッドロスが生じ、冷却水の流量が低下して、発熱部品の冷却効果は低下する。一方で、電力変換装置10の起動時や主回路給電回路70の故障時には、変換回路20内のスイッチング素子等の発熱部品は、一般的に、正常運転時に比べて、発熱が少ない。そのため、一時的にヘッドロスが生じても、放熱不足等の問題は生じない。
As described above, the cooling water of the
なお、上述では、電磁弁を2つ設けて、一方を開いたときには、他方を閉じるように制御することとしたが、電磁弁を1つにして、より簡素にしてもよい。たとえば、電磁弁32を配管36に設け、配管37には電磁弁を設けずに、常時通流の状態とした場合には、電磁弁32は、起動時や主回路給電回路70の故障時に開放し、その他の場合に閉じるようにしてもよい。
In the above description, two solenoid valves are provided, and when one is opened, the other is controlled to be closed. However, the number of solenoid valves may be one to make it simpler. For example, when the
本実施形態の電力変換装置10の効果について説明する。
本実施形態の電力変換装置10では、冷却システムに設けられた発電機30によって、発電し、電源を確保することができる。
The effect of the
In the
補助電源回路40は、主回路給電回路70を起動する。補助電源回路40は、スイッチング制御方式等とすることによって、小型化が可能である。一方、一般的な主回路給電回路における起動回路は、抵抗器やコンデンサ等の受動部品等によって構成される。変換回路が扱う電力容量が大きい場合には、起動回路の許容電力も大きくなり、構成部品が大型化する等の問題がある。本実施形態では、補助電源回路40によって、主回路給電回路70を起動することができるので、大型部品からなる起動回路を削減することが可能になり、装置の小型化、省スペース化等を図ることができる。
The auxiliary
発電機30は、主回路給電回路70の故障時にも発電させて、補助電源回路40を介して、制御回路50に給電することができる。そのため、制御回路50の動作を継続することができ、必要な保護動作を維持することができる。
The
電力変換器を複数台、カスケード接続してアームを構成するモジュラーマルチレベルコンバータ(MMC)の場合には、複数の電力変換器は互いに冗長構成とされている。いずれかの電力変換器が故障した場合には、故障した電力変換器は、バイパスされ、コンデンサはアームから切り離される。 In the case of a modular multi-level converter (MMC) in which a plurality of power converters are connected in cascade to form an arm, the plurality of power converters are redundantly configured with each other. If either power converter fails, the failed power converter is bypassed and the capacitor is disconnected from the arm.
電力変換器のバイパス状態は、低電圧側のスイッチング素子を駆動回路によってオン状態に維持する必要がある。駆動回路によってスイッチング素子のオン状態を維持するために、駆動回路には、電源の供給が必要となる。この場合に、主回路給電方式を採用した電力変換器では、電力変換器がバイパスによって、コンデンサを他の電力変換器から切り離しているので、駆動回路や制御回路等に電力供給し続けることができなくなる。そのため、従来、他の電力変換器のための主回路給電回路から電源供給したり、駆動時に電源供給の必要のないノーマリオン型のリレーを用いたりする必要がある。 In the bypass state of the power converter, it is necessary to keep the switching element on the low voltage side in the on state by the drive circuit. In order to keep the switching element on by the drive circuit, the drive circuit needs to be supplied with power. In this case, in the power converter that adopts the main circuit power supply method, the power converter separates the capacitor from other power converters by bypass, so that power can be continuously supplied to the drive circuit, control circuit, and the like. It disappears. Therefore, conventionally, it is necessary to supply power from the main circuit power supply circuit for other power converters, or to use a normalion type relay that does not require power supply at the time of driving.
本実施形態の電力変換装置10では、故障を検出した場合に、発電機30を用いて電源を生成し、制御回路50に電源供給することができる。そのため、複雑な冗長電源方式にすることなく、また、追加部品となるリレー等を用いることなく、制御回路50に電源供給することができる。
In the
MMCでは、多段に接続された電力変換器ごとの冷却用配管に発電機30を設けることが好ましい。電力変換器ごとに発電機を設けることによって、バイパス動作等の保護動作している電力変換器以外の冷却能力を低下させることなく、確実に保護動作を行うことができる。
In MMC, it is preferable to provide a
本実施形態では、電力変換装置10は、発電機30による発電の有無選択用に、バイパス用の配管37および配管36,37の選択用の電磁弁32,34を有しており、制御装置によって、これらを適時に切り替えることができる。冷却水によって発電機30のタービンを駆動すると、ヘッドロスを生じるが、起動時や主回路給電回路70の故障時等以外の通常の運転では、発電機30のタービンの駆動を停止することができる。そのため、ヘッドロスの増加は抑制される。したがって、変換回路20内の発熱部品の発熱状況に応じて冷却することが可能である。
In the present embodiment, the
(変形例1)
図5は、本実施形態の変形例に係る電力変換装置を例示するブロック図である。
本実施形態では、発電機30aの構成が上述の実施形態の場合と相違する。
図5に示すように、電力変換装置10aは、発電機30aを備える。発電機30aは、配管36に設けられている。発電機30aを設ける配管36の位置は、上述の実施形態の場合と同様に変換回路20からの出側とすることができる。
(Modification 1)
FIG. 5 is a block diagram illustrating a power conversion device according to a modified example of the present embodiment.
In this embodiment, the configuration of the generator 30a is different from that of the above-described embodiment.
As shown in FIG. 5, the
発電機30aは、図示しない制御装置からの指令によって、発電し、発電を停止することができる。本変形例では、発電機30aのタービンは、冷却水の水流に対する角度を可変とする羽根を有している。発電機30aのタービンの羽根は、アクチュエータによって水流に対する角度を切り替えることができる。 The generator 30a can generate power and stop power generation by a command from a control device (not shown). In this modification, the turbine of the generator 30a has blades that make the angle of the cooling water variable with respect to the water flow. The blades of the turbine of the generator 30a can switch the angle with respect to the water flow by an actuator.
発電機30aが制御装置からの発電有効化の指令を受けたときには、アクチュエータは、タービンの羽根を、水流に対して角度を有するように設定する。したがって、タービンは水流によって駆動され、発電機30aは、交流電力を発電する。発電機30aが制御装置からの発電無効化の指令を受けたときには、アクチュエータは、タービンの羽根を水流に対して角度をほぼ0になるように設定する。そのため、タービンは停止し、発電は停止する。 When the generator 30a receives a command to enable power generation from the control device, the actuator sets the blades of the turbine to have an angle with respect to the water flow. Therefore, the turbine is driven by a stream of water, and the generator 30a generates AC power. When the generator 30a receives a command for disabling power generation from the control device, the actuator sets the blades of the turbine so that the angle with respect to the water flow is almost zero. Therefore, the turbine stops and power generation stops.
本変形例においても、起動時や主回路給電回路70の故障時に発電機30aを運転し、その他の場合には発電機30aの運転を停止する。発電機30aの運転停止時には、タービンの回転によるヘッドロスはほとんど生じないため、変換回路20内の発熱部品に対する冷却効果を損なうことはない。この例では、上述の実施形態の場合のようなバイパス用の配管37(図1)を設ける必要がないので、既存の配管の設置状況を変えることなく、少ない変更で導入することが可能である。
Also in this modification, the generator 30a is operated at the time of starting or when the main circuit
(変形例2)
図6は、本実施形態の他の変形例に係る電力変換装置を例示するブロック図である。
図6に示すように、本変形例の電力変換装置10bは、電源選択回路42を備える。電源選択回路42は、補助電源回路40の出力および主回路給電回路70の出力にそれぞれ接続され、これらの出力は、電源選択回路42を介して、制御回路50に接続されている。電源選択回路42は、この例では、制御回路50への給電に補助電源回路40の出力と、主回路給電回路70の出力とのワイアードORをとるように構成されている。
(Modification 2)
FIG. 6 is a block diagram illustrating a power conversion device according to another modification of the present embodiment.
As shown in FIG. 6, the
電源選択回路42は、たとえばこの例のように、ダイオードのカソード端子を突き合せたダイオードOR回路である。電源選択回路42の一方のダイオードのアノード端子には、補助電源回路40の出力が接続されている。電源選択回路42の他方のダイオードのアノード端子には、主回路給電回路70の出力が接続されている。
The power
補助電源回路40の制御回路50への電源出力の電圧値は、主回路給電回路70の電源出力の電圧値よりも低く設定されている。好ましくは、補助電源回路40の制御回路50への電源出力の電圧値は、電源選択回路42のダイオードの順方向電圧分、主回路給電回路70の電源出力の電圧値よりも低く設定されている。
The voltage value of the power supply output to the
電力変換装置10bの起動時には、主回路給電回路70の出力は立ち上がっていない。一方、補助電源回路40の出力は、発電機30による発電電力によって、制御回路50を動作させるだけの電圧値を出力している。
When the
主回路給電回路70の出力電圧が立ち上り、補助電源回路40の出力電圧を上回ると、制御回路50への電源供給は、主回路給電回路70からされる。補助電源回路40の出力は、ほぼ無負荷となる。
When the output voltage of the main circuit
したがって、発電機30の出力もほぼ無負荷となる。そのため、発電機30のタービンの駆動による冷却水のヘッドロスは低減される。
Therefore, the output of the
本変形例では、電源選択回路42を備えているので、発電機30は、常時運転するように構成されている。補助電源回路40も発電機30の発電電力を受けて、常時動作するように構成されている。
In this modification, since the power
したがって、本変形例では、発電機の発電有無を設定する機構を必要としないため、簡便にシステムを構築することができるとのメリットがある。 Therefore, in this modification, there is no need for a mechanism for setting the presence or absence of power generation of the generator, so that there is an advantage that the system can be easily constructed.
(第2の実施形態)
冷却システムを用いた電力変換装置では、冷却システムに発電機を追加することによって、必要な電力を容易に得ることができる。本実施形態は、電力変換装置を新たに設置した場合や、電力変換装置の運転を一時的に停止して機能的な検査等を行う検査方法を提供するものである。
図7は、本実施形態の電力変換装置の検査方法を説明するためのフローチャートの例である。
なお、本実施形態では、電力変換装置の構成は、上述した第1の実施形態あるいはその変形例のいずれであってもよい。
図7に示すように、ステップS1において、冷却システムは、運転を開始する。図1に示した第1の実施形態の場合には、制御装置によって、電磁弁32を開き、電磁弁34を閉じる。
(Second embodiment)
In a power conversion device using a cooling system, the required power can be easily obtained by adding a generator to the cooling system. The present embodiment provides an inspection method in which a power conversion device is newly installed or the operation of the power conversion device is temporarily stopped to perform a functional inspection or the like.
FIG. 7 is an example of a flowchart for explaining an inspection method of the power conversion device of the present embodiment.
In this embodiment, the configuration of the power conversion device may be either the first embodiment described above or a modification thereof.
As shown in FIG. 7, in step S1, the cooling system starts operation. In the case of the first embodiment shown in FIG. 1, the
ステップS2において、発電機30は、冷却水の通流によって発電し、補助電源回路40に電力を供給する。補助電源回路40は、制御回路50に電力を供給する。なお、制御装置は、補助電源回路40に対して、主回路給電回路70への電力供給を停止するように禁止信号を供給するようにしてもよい。つまり、本実施形態は、変換回路20には、高電圧の電源入力することなく、制御回路50の動作確認を行うものである。
In step S2, the
ステップS3において、制御装置は、テストモードに設定される。テストモードは、制御回路50を動作させて、変換回路20の運転確認のためのテストパターンを実行する。たとえば、あらかじめ設定された直流電力指令値に対する制御信号や駆動信号の動作波形等を確認する等である。
In step S3, the control device is set to the test mode. In the test mode, the
ステップS4において、制御回路50は、たとえば制御装置あるいは制御回路50内の記憶回路にあらかじめ格納され、設定されたテストパターンによって運転確認動作する。テスト結果は、たとえば、制御回路50内の記憶回路に記憶される。制御装置内の記憶回路に記憶させるようにしてもよい。
In step S4, the
本実施形態の電力変換装置の効果について説明する。
本実施形態では、冷却システムを運転し、発電機30による電力供給によって制御回路50を動作させる。主回路給電回路70を動作させることがないので、コンデンサ60に高電圧となり得る電圧を充電することなく、安全に電力変換装置の検査を行うことができる。
The effect of the power conversion device of this embodiment will be described.
In the present embodiment, the cooling system is operated and the
コンデンサ60は、非常に大きな静電容量を有する場合があり、検査のたびごとに充電していたのでは、検査時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。また、MMCの場合には、多数の電力変換器を順次検査するのに、変換回路20ごとにコンデンサ60を充電し、安全のために検査終了ごとにコンデンサ60を放電させていたのでは、さらに検査時間が長くなってしまう。
The
さらに、本実施形態では、制御回路50に直接電力供給して、制御回路50を動作させることができるので、コンデンサ60をテストのたびに充電することを省略することができる。また、電力変換器のテストにおいては、コンデンサ60等のような高電圧に充電される部品への充放電等は、手動で行われる場合があり、手順の誤り等による不測の事故等を生じるおそれがある。本実施形態では、コンデンサ60等への充放電等することなく制御回路50のテストを行うことができるので、不測の事故等を防止することもできる。
Further, in the present embodiment, since the
本実施形態では、コンデンサ60を充電することなく、制御回路50を動作させることができるので、MMCのような多数の変換回路20を検査する場合であっても、効率よく安全に検査を行うことができる。
In the present embodiment, since the
以上説明した実施形態によれば、主回路給電回路が故障時であっても、安全かつ確実に電力変換器を保護できる電力装置を実現することができる。 According to the embodiment described above, it is possible to realize a power device capable of safely and surely protecting the power converter even when the main circuit power supply circuit 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 embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist 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 and its equivalents described in the claims. In addition, each of the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
10,10a,10b 電力変換装置、20 変換回路、30,30a 発電機、32,34 電磁弁、36,37 配管、40 補助電源回路、42 電源選択回路、50 制御回路、60 コンデンサ、70 主回路給電回路 10,10a,10b power converter, 20 conversion circuit, 30,30a generator, 32,34 solenoid valve, 36,37 piping, 40 auxiliary power supply circuit, 42 power supply selection circuit, 50 control circuit, 60 condenser, 70 main circuit Power supply circuit
Claims (6)
前記複数のスイッチング素子を制御する制御回路と、
前記複数のスイッチング素子を冷却する冷却媒体を通流する配管と、
前記配管内を通流する前記冷却媒体によってタービンを駆動して発電電力を生成する発電機と、
前記発電電力を入力し前記発電電力にもとづいて第1電圧を生成して前記制御回路に供給する第1電源回路と、
前記コンデンサに蓄積されたエネルギを入力し蓄積された前記エネルギにもとづいて第2電圧を生成して前記制御回路に供給する第2電源回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記変換回路の起動時および前記第2電源回路の故障時に前記第1電圧で動作し、前記変換回路の起動時および前記第2電源回路の故障時以外の場合には前記第2電圧で動作する電力変換装置。 A conversion circuit that charges a capacitor with multiple switching elements, discharges it, and converts power.
A control circuit that controls the plurality of switching elements,
A pipe through which a cooling medium for cooling the plurality of switching elements is passed,
A generator that drives a turbine by the cooling medium that flows through the piping to generate electric power.
A first power supply circuit that inputs the generated power, generates a first voltage based on the generated power, and supplies the first voltage to the control circuit.
A second power supply circuit that inputs the energy stored in the capacitor, generates a second voltage based on the stored energy, and supplies the second voltage to the control circuit.
Equipped with
The control circuit operates at the first voltage at the time of starting the conversion circuit and at the time of failure of the second power supply circuit, and is the first except when the conversion circuit is started and at the time of failure of the second power supply circuit. A power converter that operates at two voltages.
前記変換回路の起動時および前記第2電源回路の故障時に前記冷却媒体を前記第1配管に通流させ、
前記変換回路の起動時および前記第2電源回路の故障時以外の場合には、前記冷却媒体を前記第2配管に通流させる請求項1記載の電力変換装置。 The pipe includes a first pipe provided with the generator and a second pipe provided so as to bypass the generator.
When the conversion circuit is started and when the second power supply circuit fails, the cooling medium is passed through the first pipe.
The power conversion device according to claim 1, wherein the cooling medium is passed through the second pipe except when the conversion circuit is started and when the second power supply circuit fails.
をさらに備えた請求項2記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2, further comprising a first solenoid valve provided so as to allow the cooling medium to flow through the first pipe when the conversion circuit is started and when the second power supply circuit fails.
前記羽根は、
前記変換回路の起動時および前記第2電源回路の故障時に前記冷却媒体の通流を受ける角度に設定されて回転し、
前記変換回路の起動時および前記第2電源回路の故障時以外の場合には、前記冷却媒体の通流を受けない角度に設定されて回転を停止する請求項1記載の電力変換装置。 The turbine comprises blades that receive the flow of the cooling medium and convert it into rotation.
The blade is
When the conversion circuit is started and when the second power supply circuit fails, the cooling medium is set to an angle to receive the flow of the cooling medium and is rotated.
The power conversion device according to claim 1, wherein the rotation is stopped by setting the angle so as not to receive the flow of the cooling medium except when the conversion circuit is started and when the second power supply circuit fails.
前記第1出力電圧の値が前記第2出力電圧の値以上の場合には、前記第1電圧を前記制御回路に供給し、
前記第1電圧の値が前記第2出力電圧の値よりも低い場合には、前記第2電圧を前記制御回路に供給する電源選択回路と、
をさらに備えた請求項1記載の電力変換装置。 Comparing the values of the first output voltage and the second output voltage,
When the value of the first output voltage is equal to or higher than the value of the second output voltage, the first voltage is supplied to the control circuit.
When the value of the first voltage is lower than the value of the second output voltage, the power supply selection circuit that supplies the second voltage to the control circuit and the power supply selection circuit.
The power conversion device according to claim 1, further comprising.
前記複数のスイッチング素子を制御する制御回路と、
前記複数のスイッチング素子を冷却するための冷却媒体を通流する配管と、
前記配管内を通流する前記冷却媒体によってタービンを駆動して発電電力を生成する発電機と、
前記発電電力を入力し前記発電電力にもとづいて第1電圧を生成して前記制御回路に供給する第1電源回路と、
前記コンデンサに蓄積されたエネルギを入力し蓄積された前記エネルギにもとづいて第2電圧を生成して前記制御回路に供給する第2電源回路と、
を含む電力変換装置の検査方法であって、
前記配管に前記冷却媒体を通流して前記発電機によって前記発電電力を生成し、
前記発電電力を入力した前記第1電源回路によって前記第1電圧に生成し、
前記第1電圧を前記制御回路に供給して前記制御回路を動作させる電力変換装置の検査方法。 A conversion circuit that charges and discharges a capacitor with multiple switching elements to convert input power to output power,
A control circuit that controls the plurality of switching elements,
A pipe through which a cooling medium for cooling the plurality of switching elements is passed,
A generator that drives a turbine by the cooling medium that flows through the piping to generate electric power.
A first power supply circuit that inputs the generated power, generates a first voltage based on the generated power, and supplies the first voltage to the control circuit.
A second power supply circuit that inputs the energy stored in the capacitor, generates a second voltage based on the stored energy, and supplies the second voltage to the control circuit.
It is an inspection method of the power conversion device including
The cooling medium is passed through the pipe to generate the generated electric power by the generator.
The generated power is generated to the first voltage by the first power supply circuit to which the generated power is input.
A method for inspecting a power conversion device that supplies the first voltage to the control circuit to operate the control circuit.
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WO2023094953A1 (en) | 2021-11-25 | 2023-06-01 | Ricoh Company, Ltd. | Medium processing apparatus and image forming system incorporating same |
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