JP5732494B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
される電力変換装置において、各セルとの間で通信する情報量を低減することを課題とするものである。
また、カスケード接続された複数のセルを備える電力変換装置において、前記各セルに主回路から電力を供給する自給電源を備えたことを特徴とする電力変換装置(構成1)とするとする。
構成1の電力変換装置において、
中央制御装置と前記セルを制御するセル制御装置とを備え、
該セル制御装置の電源を前記自給電源から供給することを特徴とする電力変換装置(構成2)とする。
構成1、又は2の電力変換装置において、
前記セルは、スイッチング素子と直流コンデンサから構成された主回路と、
前記直流コンデンサの電圧を検出する直流電圧センサと、
前記中央制御装置からの信号を受信し、前記セル制御装置は前記スイッチング素子のゲートパルスを生成し、
前記セル制御装置からのゲートパルスを受信し、スイッチング素子をオン・オフさせるゲートドライバとを備え、
前記自給電源は前記セル制御装置とゲートドライバに電源を供給することを特徴とする電力変換装置(構成3)とする。
構成1乃至3のうちの1つの電力変換装置において、
前記中央制御装置と各セル制御装置は光ファイバーケーブルでデイジーチェーン接続されていることを特徴とする電力変換装置(構成4)とする。
構成1乃至3のうちの1つの電力変換装置において、
前記中央制御装置と各セル制御装置は光ファイバーケーブルでスター結線接続されていることを特徴とする電力変換装置(構成5)とする。
構成1乃至5のうちの1つの電力変換装置において、
前記セルの主回路は、スイッチング素子と直流コンデンサを備え、
前記セルの前記直流コンデンサまたはスイッチング素子が故障したことを判別する信号を中央制御装置とセル制御装置間で通信することを特徴とする電力変換装置(構成6)とする。
構成1乃至6のうちの1つの電力変換装置において、
前記中央制御装置は前記セル制御装置と通信ができなくなったことをもって、該セルの直流コンデンサまたはスイッチング素子の故障と判定することを特徴とする電力変換装置(構成7)とする。
構成1乃至7のうちの1つの電力変換装置において、
前記自給電源は直流コンデンサから供給することを特徴とする電力変換装置(構成8)とする。
構成1乃至7のうちの1つの電力変換装置において、
前記自給電源はスイッチング素子に印加される電圧から供給することを特徴とする電力変換装置(構成9)とする。
構成1乃至8のうちの1つの電力変換装置において、
前記自給電源は複数の分圧用給電コンデンサからなる直列体と、前記各分圧用給電コンデンサの電圧を調整する電圧調整回路を備え、該各電圧調整回路の出力が並列に接続されたことを特徴とする電力変換装置(構成10)とする。
構成10の電力変換装置において、
前記電圧調整回路は、各分圧用給電コンデンサの電圧を検出して、前記各電圧調整回路の出力を調整する機能を備えたことを特徴とする電力変換装置(構成11)とする。
構成1乃至9のうちの1つの電力変換装置において、
前記自給電源は電力を蓄積する給電コンデンサと、
該給電コンデンサの放電を防止する放電防止ダイオードと、
前記主回路から前記自給電源に流れ込む電流を制限する制限抵抗と、
前記給電コンデンサの電圧を一定に制御する電圧制限手段と、
前記給電コンデンサの電圧を調整する電圧調整回路を備えたことを特徴とする電力変換装置(構成12)とする。
構成1乃至12のうちの1つの電力変換装置において、
前記電圧調整回路は複数の出力端子を備え、該電圧調整回路の出力端子と並列にバックアップコンデンサを接続し、該バックアップコンデンサの放電時定数に差をつけたことを特徴とする電力変換装置(構成13)とする。
構成1乃至14のうちの1つの電力変換装置において、前記セルの出力端子にノーマリーオンの短絡スイッチを接続し、前記短絡スイッチの駆動電力を前記自給電源から供給することを特徴とする電力変換装置(構成14)とする。
構成4に記載の電力変換装置において、
前記中央制御装置は、各セルのうち一つが故障した場合、該故障したセルを特定する手段を備え、該故障したセル以外のセルに各セルのセル制御装置と中央制御装置との間の通信の伝送遅延時間をバランスさせる信号を伝送することを特徴とする電力変換装置(構成15)とする。
〔式1〕
TB(K)=(1−K/6N)・TD
〔式2〕
TB1(K)={2(H−1)−K}・TD/6N
〔式3〕
TB2(K)={18N−2(H+1)−K}・TD/6N
〔式5〕
CGD<[{PGD・(VCC)2}/PCC・(VGD)2]・CCC
102 変圧器
103,303 電力変換装置
104 変換器アーム
105 セル(単位変換器)
106 リアクトル
107 中央制御装置
108 交流電圧センサ
109 電流センサ
110,205 光トランシーバ
111 光ファイバーケーブル
112 負荷装置
201 ハイサイド・スイッチング素子
202 ローサイド・スイッチング素子
203 直流コンデンサ
204 セル制御装置
206,403,404 ゲートドライバ
207 直流電圧センサ
208,401,402,500,600 自給電源
209 短絡スイッチ
501,502,601,602,701,702 入力端子
503 放電防止ダイオード
504 制限抵抗
505 給電コンデンサ
506 電圧制限手段
507,604,703 電圧調整回路
508,509,605,706,707,708 出力端子
603 分圧給電コンデンサ
704,705 バックアップコンデンサ
Claims (8)
- カスケード接続された複数のセルを備える電力変換装置において、前記各セルは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の動作を制御するセル制御部と、主回路から前記セル制御装置に電力を供給する自給電源と、光ファイバーを介して指令値を受け取る受信部を有しており、前記セルのうちの少なくとも一部のセルは、他のセルに接続される光ファイバーを介して前記指令値を受け取るように構成されることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1の電力変換装置において、前記自給電源は直流コンデンサから供給することを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1乃至3のうちの1つの電力変換装置において、前記自給電源はスイッチング素子に印加される電圧から供給することを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1乃至3のうちの1つの電力変換装置において、前記自給電源は複数の分圧用給電コンデンサからなる直列体と、前記各分圧用給電コンデンサの電圧を調整する電圧調整回路を備え、該各電圧調整回路の出力が並列に接続されたことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項4の電力変換装置において、前記電圧調整回路は、各分圧用給電コンデンサの電圧を検出して、前記各電圧調整回路の出力を調整する機能を備えたことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1乃至3のうちの1つの電力変換装置において、前記自給電源は電力を蓄積する給電コンデンサと、該給電コンデンサの放電を防止する放電防止ダイオードと、前記主回路から前記自給電源に流れ込む電流を制限する制限抵抗と、前記給電コンデンサの電圧を一定に制御する電圧制限手段と、前記給電コンデンサの電圧を調整する電圧調整回路を備えたことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項4の電力変換装置において、前記電圧調整回路は複数の出力端子を備え、該電圧調整回路の出力端子と並列にバックアップコンデンサを接続し、該バックアップコンデンサの放電時定数に差をつけたことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1乃至3のうちの1つの電力変換装置において、前記セルの出力端子にノーマリーオンの短絡スイッチを接続し、前記短絡スイッチの駆動電力を前記自給電源から供給
することを特徴とする電力変換装置。
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