JP6213997B2

JP6213997B2 - Power converter

Info

Publication number: JP6213997B2
Application number: JP2014100565A
Authority: JP
Inventors: 木村　一秋; 一秋木村; 紀子川上; 由紀久飯島
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: JP2015220785A

Description

本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.

一般に、自励式電力変換装置として、ＭＭＣ(modular multilevel converter)が知られている。ＭＭＣは、複数のセル（単位変換器）で構成された電力変換装置である。ＭＭＣは、各セルに入力されるゲートパルス（ゲート信号）により制御される（例えば、特許文献１参照）。また、セルを駆動するゲート駆動回路の電源を自励式電力変換装置の主回路から供給する主回路給電方式がある。 In general, an MMC (modular multilevel converter) is known as a self-excited power converter. The MMC is a power conversion device configured with a plurality of cells (unit converters). The MMC is controlled by a gate pulse (gate signal) input to each cell (see, for example, Patent Document 1). In addition, there is a main circuit power feeding method in which a power source of a gate driving circuit for driving a cell is supplied from a main circuit of a self-excited power converter.

特開２０１１−２４３９３号公報JP 2011-24393 A

しかしながら、電力系統と連系する主回路給電方式の電力変換装置では、ゲート駆動回路の電源を確保するには、主回路のコンデンサに高圧の直流電圧を印加して、コンデンサを充電しなければならない。このような高圧の直流電圧を取り扱う作業には、安全に十分配慮する必要がある。このため、ゲートチェック等の試験をする場合でも、ゲート駆動回路の電源を入れる必要があるため、高圧での作業となり、試験を容易にすることができない。 However, in a power conversion device of a main circuit feeding method linked to a power system, in order to secure a power source for a gate drive circuit, a high-voltage DC voltage must be applied to the capacitor of the main circuit to charge the capacitor. . It is necessary to give sufficient consideration to safety when handling such high-voltage DC voltage. For this reason, even when a test such as a gate check is performed, it is necessary to turn on the power of the gate drive circuit.

そこで、本発明の目的は、試験を容易にすることのできる主回路給電方式の電力変換装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a main circuit power feeding type power converter that can facilitate the test.

本発明の観点に従った電力変換装置は、モジュラーマルチレベル変換方式の電力変換装置である。この電力変換装置は、主回路を構成するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を駆動するゲート駆動手段と、前記主回路から供給される電力を、前記ゲート駆動手段に電源供給する電力に変換する主回路給電用電源と、前記スイッチング素子を試験するために、前記ゲート駆動手段に電源供給する試験用電源とを備える。前記主回路給電用電源は、前記ゲート駆動手段と接続される第１端子を備え、前記試験用電源は、前記ゲート駆動手段と接続される第２端子を備え、前記ゲート駆動手段には、前記主回路給電用電源の前記第１端子と前記試験用電源の前記第２端子のいずれか一方を選択して着脱自在に接続可能な第３端子を備えることを特徴とする。 A power converter according to an aspect of the present invention is a modular multilevel conversion power converter. The power conversion device includes a switching element that constitutes a main circuit, a gate driving unit that drives the switching element, and a main circuit that converts power supplied from the main circuit into power supplied to the gate driving unit. A power supply for power supply and a test power supply for supplying power to the gate driving means for testing the switching element are provided. The power supply for main circuit power supply includes a first terminal connected to the gate drive means, the power supply for test includes a second terminal connected to the gate drive means, and the gate drive means includes the A third terminal is provided that can be detachably connected by selecting one of the first terminal of the main circuit power supply power source and the second terminal of the test power source.

本発明によれば、試験を容易にすることのできる主回路給電方式の電力変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device of the main circuit electric power feeding system which can make a test easy can be provided.

本発明の第１の実施形態に係る自励式電力変換装置の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the self-excitation power converter device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る自励式電力変換装置の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the self-excited power converter device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る自励式電力変換装置の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the self-excitation power converter device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る自励式電力変換装置１０の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。 (First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a self-excited power conversion device 10 according to the first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in drawing, the detailed description is abbreviate | omitted, and a different part is mainly described.

自励式電力変換装置１０は、直流電力を交流電力に変換する。自励式電力変換装置１０は、変換した交流電力を連系する電力系統に供給する。 Self-excited power conversion device 10 converts DC power into AC power. The self-excited power converter 10 supplies the converted AC power to a power system that is connected.

自励式電力変換装置１０は、変換器１、コンデンサ２、主回路給電用電源３、ゲート駆動回路４、及び試験用電源５を備える。 The self-excited power converter 10 includes a converter 1, a capacitor 2, a main circuit power supply 3, a gate drive circuit 4, and a test power supply 5.

変換器１は、スイッチング素子で構成された電力変換回路を含む機器である。変換器１の直流側には、主回路を構成するコンデンサ２が接続されている。変換器１は、コンデンサ２に印加される直流電力を交流電力に変換する。変換器１のスイッチング素子は、ゲート駆動回路４から出力されるゲート電圧（ゲート信号）Ｖｇにより駆動（スイッチング）する。 The converter 1 is a device including a power conversion circuit composed of switching elements. A capacitor 2 constituting the main circuit is connected to the DC side of the converter 1. The converter 1 converts DC power applied to the capacitor 2 into AC power. The switching element of the converter 1 is driven (switched) by a gate voltage (gate signal) Vg output from the gate drive circuit 4.

主回路給電用電源３は、主回路に供給される直流電力をゲート駆動回路４の電源用に低い電圧の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータである。主回路給電用電源３の変換器１側は、主回路のコンデンサ２に接続されている。主回路給電用電源３は、変換した直流電力をゲート駆動回路４に供給する。主回路給電用電源３には、ゲート駆動回路４と接続されるケーブル（配線）４２を接続するための端子３１が設けられている。端子３１は、ケーブル４２に設けられた端子４１と接続される。端子３１は、端子４１と着脱可能な構造である。これにより、主回路給電用電源３は、ゲート駆動回路４と接続及び切り離しが可能になる。 The main circuit power supply 3 is a DC / DC converter that converts DC power supplied to the main circuit into low voltage DC power for the gate drive circuit 4. The converter 1 side of the main circuit power supply 3 is connected to the capacitor 2 of the main circuit. The main circuit power supply 3 supplies the converted DC power to the gate drive circuit 4. The main circuit power supply 3 is provided with a terminal 31 for connecting a cable (wiring) 42 connected to the gate drive circuit 4. The terminal 31 is connected to a terminal 41 provided on the cable 42. The terminal 31 has a structure that can be attached to and detached from the terminal 41. Thereby, the main circuit power supply 3 can be connected to and disconnected from the gate drive circuit 4.

試験用電源５は、自励式電力変換装置１０の停止時（主回路が充電されていない時）に、ゲート駆動回路４に電源供給するための電源である。試験用電源５は、ゲート駆動回路４に電源として供給するために、外部電源から供給される電力を電圧の低い直流電力に変換する。試験用電源５は、ＤＣ／ＤＣコンバータでもよいし、交流電力を直流電力に変換するコンバータでもよい。試験用電源５には、ゲート駆動回路４と接続されるケーブル４２を接続するための端子５１が設けられている。端子５１は、ケーブル４２に設けられた端子４１と接続される。端子５１は、端子４１と着脱可能な構造である。これにより、試験用電源５は、ゲート駆動回路４と接続及び切り離しが可能になる。 The test power supply 5 is a power supply for supplying power to the gate drive circuit 4 when the self-excited power converter 10 is stopped (when the main circuit is not charged). The test power source 5 converts the power supplied from the external power source into DC power having a low voltage in order to supply the gate drive circuit 4 as a power source. The test power supply 5 may be a DC / DC converter or a converter that converts AC power into DC power. The test power supply 5 is provided with a terminal 51 for connecting a cable 42 connected to the gate drive circuit 4. The terminal 51 is connected to a terminal 41 provided on the cable 42. The terminal 51 has a structure that can be attached to and detached from the terminal 41. As a result, the test power supply 5 can be connected to and disconnected from the gate drive circuit 4.

ゲート駆動回路４は、制御装置から入力されたゲートパルスＧＰに基づいて、変換器１のスイッチング素子を駆動するためのゲート電圧Ｖｇを出力する。自励式電力変換装置１０の運用時は、ゲート駆動回路４は、主回路給電用電源３から電源供給を受ける。自励式電力変換装置１０の停止時は、試験用電源５から電源供給を受ける。 The gate drive circuit 4 outputs a gate voltage Vg for driving the switching element of the converter 1 based on the gate pulse GP input from the control device. During operation of the self-excited power conversion device 10, the gate drive circuit 4 receives power supply from the main circuit power supply 3. When the self-excited power converter 10 is stopped, power is supplied from the test power supply 5.

変換器１の試験（ゲートチェック）をする場合について説明する。 The case where the converter 1 is tested (gate check) will be described.

ゲート駆動回路４と接続されているケーブル４２を主回路給電用電源３から外して、試験用電源５に接続する。このとき、主回路のコンデンサ２は、充電されていない。試験用電源５からゲート駆動回路４に電源供給を行う。その後、ゲート駆動回路４にゲートパルスＧＰを与えることで、ゲート駆動回路４から変換器１を構成するスイッチング素子にゲート電圧Ｖｇが印加される。これにより、変換器１のゲートチェックを行う。変換器１のゲートチェックを終え、自励式電力変換装置１０を運用状態に戻す場合は、ケーブル４２を試験用電源５から外して、主回路給電用電源３に接続する。 The cable 42 connected to the gate drive circuit 4 is disconnected from the main circuit power supply 3 and connected to the test power supply 5. At this time, the capacitor 2 of the main circuit is not charged. Power is supplied from the test power supply 5 to the gate drive circuit 4. Thereafter, by applying a gate pulse GP to the gate drive circuit 4, the gate voltage Vg is applied from the gate drive circuit 4 to the switching elements constituting the converter 1. Thereby, the gate check of the converter 1 is performed. When the gate check of the converter 1 is completed and the self-excited power converter 10 is returned to the operating state, the cable 42 is disconnected from the test power supply 5 and connected to the main circuit power supply power supply 3.

本実施形態によれば、予め試験用電源５を用意し、ケーブル４２を繋ぎ替えられるように構成することで、ゲート駆動回路４を主回路給電用電源３と試験用電源５とで切り替えることができる。自励式電力変換装置１０を運用していない場合は、試験用電源５からゲート駆動回路４に電源供給することで、主回路を無電圧（０Ｖ）で、変換器１のゲートチェックなどの試験を行うことができる。これにより、ゲートチェック等で測定器を変換器１に接続する場合でも、主回路が充電されていないため、高電圧での作業とはならず、自励式電力変換装置１０の試験を容易にすることができる。 According to the present embodiment, the gate drive circuit 4 can be switched between the main circuit power supply power supply 3 and the test power supply 5 by preparing the test power supply 5 in advance and reconfiguring the cable 42. it can. When the self-excited power conversion device 10 is not operated, the main circuit is tested with no voltage (0 V) by performing power supply from the test power supply 5 to the gate drive circuit 4 and testing the converter 1 such as a gate check. It can be carried out. Thereby, even when the measuring instrument is connected to the converter 1 by a gate check or the like, the main circuit is not charged, so the operation of the self-excited power converter 10 is facilitated because the main circuit is not charged. be able to.

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る自励式電力変換装置１０Ａの構成を示す構成図である。 (Second Embodiment)
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a self-excited power conversion device 10A according to the second embodiment of the present invention.

自励式電力変換装置１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る自励式電力変換装置１０において、主回路給電用電源３及び試験用電源５からそれぞれ端子３１，５１を取り除き、ゲート駆動回路４から端子４１及びケーブル４２を取り除き、接続回路６を設けたものである。その他の点は、第１の実施形態に係る自励式電力変換装置１０と同様である。 The self-excited power conversion device 10A is the same as the self-excited power conversion device 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1, except that the terminals 31 and 51 are removed from the main circuit power supply power source 3 and the test power source 5, respectively. 4, the terminal 41 and the cable 42 are removed, and the connection circuit 6 is provided. Other points are the same as the self-excited power conversion device 10 according to the first embodiment.

接続回路６は、２つのダイオード６１，６２を突き合わせた回路である。２つのダイオード６１，６２のそれぞれのカソード側（出力側）は、互いに接続されている。２つのダイオード６１，６２が接続されたカソード側は、ゲート駆動回路４に接続されている。ダイオード６１のアノード（入力側）は、主回路給電用電源３に接続されている。ダイオード６２のアノード（入力側）は、試験用電源５に接続されている。 The connection circuit 6 is a circuit in which two diodes 61 and 62 are abutted. The cathode sides (output sides) of the two diodes 61 and 62 are connected to each other. The cathode side to which the two diodes 61 and 62 are connected is connected to the gate drive circuit 4. The anode (input side) of the diode 61 is connected to the main circuit power supply 3. The anode (input side) of the diode 62 is connected to the test power supply 5.

自励式電力変換装置１０Ａの運用時は、主回路給電用電源３から接続回路６のダイオード６１を介してゲート駆動回路４に電源供給される。自励式電力変換装置１０Ａの停止時は、試験用電源５の電源を入れることで、試験用電源５から接続回路６のダイオード６２を介してゲート駆動回路４に電源供給される。 During operation of the self-excited power converter 10A, power is supplied from the main circuit power supply 3 to the gate drive circuit 4 via the diode 61 of the connection circuit 6. When the self-excited power conversion device 10 </ b> A is stopped, power is supplied from the test power supply 5 to the gate drive circuit 4 via the diode 62 of the connection circuit 6 by turning on the power supply of the test power supply 5.

本実施形態によれば、接続回路６により、主回路給電用電源３と試験用電源５のいずれからでもゲート駆動回路４に電源供給される。これにより、自励式電力変換装置１０Ａの停止時に試験をする場合でも、試験用にゲート駆動回路４に電源を供給する回路を構成する必要がなくなる。従って、第１の実施形態よりも自励式電力変換装置１０Ａの試験を容易にすることができる。 According to the present embodiment, power is supplied to the gate drive circuit 4 from the main circuit power supply 3 and the test power supply 5 by the connection circuit 6. Thereby, even when the test is performed when the self-excited power converter 10A is stopped, it is not necessary to configure a circuit for supplying power to the gate drive circuit 4 for the test. Therefore, the test of the self-excited power conversion device 10A can be made easier than in the first embodiment.

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る自励式電力変換装置１０Ｂの構成を示す構成図である。 (Third embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a self-excited power conversion device 10B according to the third embodiment of the present invention.

自励式電力変換装置１０Ｂは、図１に示す第１の実施形態に係る自励式電力変換装置１０において、主回路給電用電源３及び試験用電源５からそれぞれ端子３１，５１を取り除き、ゲート駆動回路４から端子４１及びケーブル４２を取り除き、切替回路７を設けたものである。その他の点は、第１の実施形態に係る自励式電力変換装置１０と同様である。 The self-excited power conversion device 10B is the same as the self-excited power conversion device 10 according to the first embodiment shown in FIG. 4, the terminal 41 and the cable 42 are removed, and a switching circuit 7 is provided. Other points are the same as the self-excited power conversion device 10 according to the first embodiment.

切替回路７は、切替スイッチで構成されている。切替回路７には、２つの入力端子と１つの出力端子がある。切替回路７の一方の入力端子には、主回路給電用電源３が接続されている。切替回路７のもう一方の入力端子には、試験用電源５が接続されている。切替回路７の出力端子には、ゲート駆動回路４が接続されている。切替回路７は、入力される切替指令により、ゲート駆動回路４に接続される電源が、主回路給電用電源３と試験用電源５とで相互に切り替わる。切替指令には、自励式電力変換装置１０Ｂを運用状態にする指令と自励式電力変換装置１０Ｂを試験状態にする指令の２種類がある。 The changeover circuit 7 is constituted by a changeover switch. The switching circuit 7 has two input terminals and one output terminal. A main circuit power supply 3 is connected to one input terminal of the switching circuit 7. A test power supply 5 is connected to the other input terminal of the switching circuit 7. The gate drive circuit 4 is connected to the output terminal of the switching circuit 7. In the switching circuit 7, the power supply connected to the gate drive circuit 4 is switched between the main circuit power supply power supply 3 and the test power supply 5 according to the input switching command. There are two types of switching commands: a command for setting self-excited power conversion device 10B to an operating state and a command for setting self-excited power conversion device 10B to a test state.

自励式電力変換装置１０Ｂを運用状態にする場合には、主回路給電用電源３からゲート駆動回路４に電源供給するように、切替回路７が切り替わる。自励式電力変換装置１０Ｂを試験状態にする場合には、試験用電源５からゲート駆動回路４に電源供給するように、切替回路７が切り替わる。 When the self-excited power conversion device 10B is put into an operating state, the switching circuit 7 is switched so that power is supplied from the main circuit power supply 3 to the gate drive circuit 4. When the self-excited power converter 10 </ b> B is put in a test state, the switching circuit 7 is switched so that power is supplied from the test power supply 5 to the gate drive circuit 4.

本実施形態によれば、切替回路７を設けることで、主回路給電用電源３と試験用電源５のいずれかを切替指令により選択して、ゲート駆動回路４に電源供給することができる。これにより、自励式電力変換装置１０Ｂの停止時に試験をする場合でも、切替指令により運用するための構成から試験をするための構成に容易にすることができる。従って、第１の実施形態よりも自励式電力変換装置１０Ｂの試験を容易にすることができる。 According to the present embodiment, by providing the switching circuit 7, either the main circuit power supply power source 3 or the test power source 5 can be selected by the switching command, and the gate drive circuit 4 can be supplied with power. Thereby, even when the test is performed when the self-excited power conversion device 10B is stopped, the configuration for operating by the switching command can be easily changed to the configuration for testing. Therefore, the test of the self-excited power conversion device 10B can be made easier than in the first embodiment.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

１…変換器、２…コンデンサ、３…主回路給電用電源、４…ゲート駆動回路、５…試験用電源、１０…自励式電力変換装置、３１，４１，５１…端子、４２…ケーブル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Converter, 2 ... Capacitor, 3 ... Power supply for main circuit power supply, 4 ... Gate drive circuit, 5 ... Test power supply, 10 ... Self-excited power converter, 31, 41, 51 ... Terminal, 42 ... Cable.

Claims

A modular multi-level conversion power converter,
Switching elements constituting the main circuit;
Gate driving means for driving the switching element;
A main circuit power supply for converting the power supplied from the main circuit into power supplied to the gate driving means;
A test power supply for supplying power to the gate driving means for testing the switching element ;
The main circuit power supply includes a first terminal connected to the gate driving means,
The test power supply includes a second terminal connected to the gate driving means,
The said gate drive means, the Rukoto comprises a third terminal connectable detachably by selecting one of the first terminal and the second terminal of the test power supply of the main circuit power supply source A power conversion device.