JP6933558B2 - 電力変換器および電力変換装置 - Google Patents
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図1は、第1実施形態の電力変換器および電力変換装置の構成を概略的に示す図である。
ここでは、たとえば、負側アーム20の2つの隣接する単位変換器22、23の蓄電部C5、C6の電圧をバランスさせる方法を説明する。コントローラ200は、隣接する単位変換器22、23の蓄電部C5、C6の正側端子同士および負側端子同士が接続されるように、補助スイッチング素子SC4を動作させる。これにより、負側アーム20の隣接する蓄電部C5、C6の電圧を一致させることができる。
例えば、負側アーム20の端部(低電位側の主回路)と電気的に接続された単位変換器21の蓄電部C4は、他相において端部と接続された単位変換器の蓄電部と並列接続されている。これにより、複数相において負側アーム20の端部と接続された、複数の単位変換器21の蓄電部C4同士は、電圧が等しくなる。
図3のように、各相で発生する交流周波数の成分をもつ電圧脈動は、U相とV相とW相とで位相が120度ずつずれている。各相のコンデンサを並列に接続すると、この電圧脈動がそれぞれ打ち消し合うことになるため、複数相にて正側アーム10および負側アーム20の端部と接続された単位変換器11、21の蓄電部C1、C4の電圧脈動は相殺される。
図4は、第2実施形態の電力変換器および電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
図6は、第2実施形態の電力変換器および電力変換装置の隣接した単位変換器の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。
ここでは、隣接した単位変換器22、23、および、補助スイッチング素子SC4の動作について、一例として説明する。
図7は、上段にデューティ信号(信号波)と、キャリア信号(変調波)とを示し、中段に補助スイッチング素子のゲート信号を示し、下段にキャリア信号の周波数(スイッチング周波数)を示している。
Claims (6)
- 高電位側の主回路配線と、
低電位側の主回路配線と、
複数相の交流端子と、
前記高電位側の主回路配線と前記低電位側の主回路配線との間に直列に接続された正側アームおよび負側アームをそれぞれ備えた複数相のアームユニットと、を備え、
前記正側アームと前記負側アームとの接続部は対応する前記交流端子と電気的に接続し、
前記正側アームと前記負側アームとのそれぞれは、直列に接続された一対のスイッチング素子と、一対の前記スイッチング素子と並列に接続した蓄電部と、をそれぞれ備えた複数の単位変換器と、直列に接続された複数の前記単位変換器の隣接した前記蓄電部を並列に接続する経路に設けられた少なくとも1つの補助スイッチング素子と、を備え、
前記高電位側の主回路配線と接続した前記単位変換器の前記蓄電部は、他相のアームユニットの、前記高電位側の主回路配線と接続した前記単位変換器の前記蓄電部と並列に接続され、
前記低電位側の主回路配線と接続した前記単位変換器の前記蓄電部は、他相のアームユニットの、前記低電位側の主回路配線と接続した前記単位変換器の前記蓄電部と並列に接続されている、ことを特徴とする電力変換器。 - 前記正側アームは、第1単位変換器と、前記第1単位変換器の負側に隣接した第2単位変換器と、を備え、
前記第1単位変換器の前記蓄電部と前記第2単位変換器の前記蓄電部とは、前記補助スイッチング素子と、前記第1単位変換器の正側の前記スイッチング素子とを介して並列に接続可能であり、
前記負側アームは、第3単位変換器と、前記第3単位変換器の正側に隣接した第4単位変換器と、を備え、
前記第3単位変換器の前記蓄電部と前記第4単位変換器の前記蓄電部とは、前記補助スイッチング素子と、前記第3単位変換器の負側の前記スイッチング素子とを介して並列に接続可能である、ことを特徴とする請求項1記載の電力変換器。 - 複数相の前記アームユニットのそれぞれは、前記補助スイッチング素子と直列に接続した限流素子を更に備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電力変換器。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の電力変換器と、
外部から供給された前記電力変換器のデューティ信号に基づいて、複数相の前記アームユニットの前記スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のゲート信号を生成して出力するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、直列に接続された複数の前記単位変換器の隣接した前記蓄電部を並列に接続する経路に介在する前記スイッチング素子がオンであるときに、前記補助スイッチング素子をオンとし、直列に接続された複数の前記単位変換器の隣接した前記蓄電部を並列に接続する経路に介在する前記スイッチング素子がオフであるときに、前記補助スイッチング素子をオフとする、ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項3記載の電力変換器と、
外部から供給された前記電力変換器のデューティ信号に基づいて、複数相の前記アームユニットの前記スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のゲート信号を生成して出力するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、直列に接続された複数の前記単位変換器の隣接した前記蓄電部を並列に接続する経路に介在する前記スイッチング素子がオンであるときに、前記補助スイッチング素子をオンとし、直列に接続された複数の前記単位変換器の隣接した前記蓄電部を並列に接続する経路に介在する前記スイッチング素子がオフであるときに、前記補助スイッチング素子をオフとし、直列に接続された複数の前記単位変換器の隣接した前記蓄電部が並列に接続される期間を一定とする、ことを特徴とする電力変換装置。 - 前記期間は、前記限流素子と前記蓄電部とで構成される共振回路の共振周期の1/2である、ことを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。
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