JP7043607B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
本発明における電力変換装置は、直流出力側の正側端子である第一の直流出力端子、直流出力側の負側端子である第二の直流出力端子、および直流出力側の中性端子である第三の直流出力端子を有し、一相が接地された接地相である三相交流電力を直流電力に変換して出力する交流直流変換部と、一端が第一の直流出力端子と接続され、他端が第三の直流出力端子と接続される第一のコンデンサと、一端が第三の直流出力端子と接続され、他端が第二の直流出力端子と接続される第二のコンデンサと、第一の直流出力端子と接続される第一の直流入力端子、第二の直流出力端子と接続される第二の直流入力端子、および第三の直流出力端子と接続される第三の直流入力端子、正側端子である第四の直流出力端子、負側端子である第五の直流出力端子、および中性端子である第六の直流出力端子を有し、第一から第三の直流入力端子から入力された直流電力を電力変換して出力するチョッパ回路と、一端が第四の直流出力端子と接続される第一の直流フィルタリアクトルと、一端が第五の直流出力端子と接続される第二の直流フィルタリアクトルと、一端が第一の直流フィルタリアクトルの他端と接続され、他端が第六の直流出力端子に接続される第一の直流フィルタコンデンサと、一端が第六の直流出力端子と接続され、他端が第二の直流フィルタリアクトルの他端と接続される第二の直流フィルタコンデンサと、交流直流変換部の直流側における地絡を検出する地絡判定手段と、を備え、チョッパ回路は、複数の半導体スイッチを有し、一端が第一の直流入力端子と接続され、他端が第三の直流入力端子と接続される第一のハーフブリッジと、複数の半導体スイッチを有し、一端が第三の直流入力端子と接続され、他端が第二の直流入力端子と接続される第二のハーフブリッジと、を有し、第四の直流出力端子は、第一のハーフブリッジを構成する複数の半導体スイッチの接続点から引き出され、第五の直流出力端子は、第二のハーフブリッジを構成する複数の半導体スイッチの接続点から引き出され、第三の直流出力端子および第六の直流出力端子は、接地相と同電位であり、第一のハーフブリッジと第二のハーフブリッジとは、第一の直流出力端子と第二の出力端子との間に直列に接続され、地絡判定手段は、交流直流変換部の直流側または交流側の少なくともいずれか一方で電流を検出する電流検出部と、電流検出部で検出された検出電流値に基づいて地絡を判定する地絡判定部と、を有し、電流検出部は接地相を流れる電流または、接地相を接地している線路の電流の少なくとも一方を検出し、地絡判定部は、電流検出部により検出された検出電流値が予め定められた値を超過したときに地絡したと判定する。
本発明における電力変換装置は、直流出力側の正側端子である第一の直流出力端子、直流出力側の負側端子である第二の直流出力端子、および直流出力側の中性端子である第三の直流出力端子を有し、一相が接地された接地相である三相交流電力を直流電力に変換して出力する交流直流変換部と、一端が第一の直流出力端子と接続され、他端が第三の直流出力端子と接続される第一のコンデンサと、一端が第三の直流出力端子と接続され、他端が第二の直流出力端子と接続される第二のコンデンサと、交流直流変換部の直流側における地絡を検出する地絡判定手段と、を備え、第三の直流出力端子は、接地相と同電位であり、地絡判定手段は、接地相を流れる電流または、接地相を接地している線路の電流の少なくとも一方を検出する電流検出部と、電流検出部により検出された検出電流値が予め定められた値を超過したときに地絡したと判定する地絡判定部と、を有する。
図1は、本発明の実施の形態1における電力変換装置の回路図である。本発明の実施の形態1における電力変換装置100は、三相交流電力と直流電力との電力変換を行う交流直流変換部1と、コンデンサ21(第一のコンデンサ)と、コンデンサ22(第二のコンデンサ)と、で構成される。
従来、交流電圧を整流する整流器と直流電力の変換回路とで構成され、複数の出力端子をもち、必要電圧に適した電圧を供給する例がある(例えば、特開2012-95450公報(図2))。しかしながら、このような例においても直流側の回路が地絡した場合、地絡電流が流れる経路が無いため、地絡検出できないという課題があり、さらには複数の電圧出力に対応する場合には構成要素が増加する課題もあった。これらの課題を解決するための形態を本発明の実施の形態2において説明する。
図7は本発明の実施の形態3における交流直流変換部1の回路図である。図8は本発明の実施の形態3における交流直流変換部1の変更例を示す回路図である。実施の形態1および実施の形態2と構成および動作の異なる部分のみを説明する。
本発明の実施の形態1から実施の形態3で示したように、本発明の実施の形態における各電力変換装置では直流出力側で地絡した場合において、交流直流変換部1の交流側または直流側で地絡を検出することが容易となる。
図12における地絡判定手段60は、電流検出部63と地絡判定部70を有する。これは、図11に示す構成から、電流検出部62および64を省略したものである。
本発明の実施の形態2において、チョッパ回路3を備えた電力変換装置101について図5および図6を用いて説明した。本発明の実施の形態5においては、チョッパ回路3の各ハーフブリッジのスイッチングタイミングの制御について説明する。
Claims (13)
- 直流出力側の正側端子である第一の直流出力端子、直流出力側の負側端子である第二の直流出力端子、および直流出力側の中性端子である第三の直流出力端子を有し、一相が接地された接地相である三相交流電力を直流電力に変換して出力する交流直流変換部と、
一端が前記第一の直流出力端子と接続され、他端が前記第三の直流出力端子と接続される第一のコンデンサと、
一端が前記第三の直流出力端子と接続され、他端が前記第二の直流出力端子と接続される第二のコンデンサと、
前記第一の直流出力端子と接続される第一の直流入力端子、前記第二の直流出力端子と接続される第二の直流入力端子、および前記第三の直流出力端子と接続される第三の直流入力端子、正側端子である第四の直流出力端子、負側端子である第五の直流出力端子、および中性端子である第六の直流出力端子を有し、前記第一から第三の直流入力端子から入力された直流電力を電力変換して出力するチョッパ回路と、
一端が前記第四の直流出力端子と接続される第一の直流フィルタリアクトルと、
一端が前記第五の直流出力端子と接続される第二の直流フィルタリアクトルと、
一端が前記第一の直流フィルタリアクトルの他端と接続され、他端が前記第六の直流出力端子に接続される第一の直流フィルタコンデンサと、
一端が前記第六の直流出力端子と接続され、他端が前記第二の直流フィルタリアクトルの他端と接続される第二の直流フィルタコンデンサと、
前記交流直流変換部の直流側における地絡を検出する地絡判定手段と、
を備え、
前記チョッパ回路は、
複数の半導体スイッチを有し、一端が前記第一の直流入力端子と接続され、他端が前記第三の直流入力端子と接続される第一のハーフブリッジと、
複数の半導体スイッチを有し、一端が前記第三の直流入力端子と接続され、他端が前記第二の直流入力端子と接続される第二のハーフブリッジと、
を有し、
前記第四の直流出力端子は、前記第一のハーフブリッジを構成する前記複数の半導体スイッチの接続点から引き出され、
前記第五の直流出力端子は、前記第二のハーフブリッジを構成する前記複数の半導体スイッチの接続点から引き出され、前記第三の直流出力端子および前記第六の直流出力端子は、前記接地相と同電位であり、
前記第六の直流出力端子に対する前記第四の直流出力端子の電圧と、前記第五の直流出力端子に対する前記第六の直流出力端子の電圧と、が互いに等しくなるように前記チョッパ回路の動作が制御され、
前記地絡判定手段は、前記交流直流変換部の直流側または交流側の少なくともいずれか一方で電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出された検出電流値に基づいて地絡を判定する地絡判定部と、を有し、
前記電流検出部は前記接地相を流れる電流または、前記接地相を接地している線路の電流の少なくとも一方を検出し、前記地絡判定部は、前記電流検出部により検出された前記検出電流値が予め定められた値を超過したときに地絡したと判定する、電力変換装置。 - 前記第三の直流出力端子に対する前記第一の直流出力端子の電圧と、前記第二の直流出力端子に対する前記第三の直流出力端子の電圧と、は互いに等しくなるように前記交流直流変換部の動作が制御され、
前記第三の直流出力端子に対する前記第一の直流出力端子の電圧が前記第六の直流出力端子に対する前記第四の直流出力端子の電圧と異なり、かつ前記第二の直流出力端子に対する前記第三の直流出力端子の電圧が前記第五の直流出力端子に対する前記第六の直流出力端子の電圧と異なるように、前記チョッパ回路の動作が制御される請求項1に記載の電力変換装置。 - 直流出力側の正側端子である第一の直流出力端子、直流出力側の負側端子である第二の直流出力端子、および直流出力側の中性端子である第三の直流出力端子を有し、一相が接地された接地相である三相交流電力を直流電力に変換して出力する交流直流変換部と、
一端が前記第一の直流出力端子と接続され、他端が前記第三の直流出力端子と接続される第一のコンデンサと、
一端が前記第三の直流出力端子と接続され、他端が前記第二の直流出力端子と接続される第二のコンデンサと、
前記第一の直流出力端子と接続される第一の直流入力端子、前記第二の直流出力端子と接続される第二の直流入力端子、および前記第三の直流出力端子と接続される第三の直流入力端子、正側端子である第四の直流出力端子、負側端子である第五の直流出力端子、および中性端子である第六の直流出力端子を有し、前記第一から第三の直流入力端子から入力された直流電力を電力変換して出力するチョッパ回路と、
一端が前記第四の直流出力端子と接続される第一の直流フィルタリアクトルと、
一端が前記第五の直流出力端子と接続される第二の直流フィルタリアクトルと、
一端が前記第一の直流フィルタリアクトルの他端と接続され、他端が前記第六の直流出力端子に接続される第一の直流フィルタコンデンサと、
一端が前記第六の直流出力端子と接続され、他端が前記第二の直流フィルタリアクトルの他端と接続される第二の直流フィルタコンデンサと、
前記交流直流変換部の直流側における地絡を検出する地絡判定手段と、
を備え、
前記チョッパ回路は、
複数の半導体スイッチを有し、一端が前記第一の直流入力端子と接続され、他端が前記第三の直流入力端子と接続される第一のハーフブリッジと、
複数の半導体スイッチを有し、一端が前記第三の直流入力端子と接続され、他端が前記第二の直流入力端子と接続される第二のハーフブリッジと、
を有し、
前記第四の直流出力端子は、前記第一のハーフブリッジを構成する前記複数の半導体スイッチの接続点から引き出され、
前記第五の直流出力端子は、前記第二のハーフブリッジを構成する前記複数の半導体スイッチの接続点から引き出され、前記第三の直流出力端子および前記第六の直流出力端子は、前記接地相と同電位であり、
前記第一のハーフブリッジと前記第二のハーフブリッジとは、前記第一の直流出力端子と前記第二の直流出力端子との間に直列に接続され、
前記地絡判定手段は、前記交流直流変換部の直流側または交流側の少なくともいずれか一方で電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出された検出電流値に基づいて地絡を判定する地絡判定部と、を有し、
前記電流検出部は前記接地相を流れる電流または、前記接地相を接地している線路の電流の少なくとも一方を検出し、前記地絡判定部は、前記電流検出部により検出された前記検出電流値が予め定められた値を超過したときに地絡したと判定する、電力変換装置。 - 前記第一のハーフブリッジと前記第二のハーフブリッジは、前記接地相と同電位である端子に対して対称に設けられる請求項3に記載の電力変換装置。
- 前記第一の直流フィルタリアクトルと前記第二の直流フィルタリアクトルおよび前記第一の直流フィルタコンデンサと前記第二の直流フィルタコンデンサはそれぞれ前記接地相と同電位である端子に対して対称に設けられる請求項3または請求項4に記載の電力変換装置。
- 前記チョッパ回路を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記第一のハーフブリッジと前記第二のハーフブリッジのスイッチタイミングが揃うように制御する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記チョッパ回路を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記第一のハーフブリッジと前記第二のハーフブリッジのスイッチタイミングをずらして制御する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記チョッパ回路を制御する制御部を有し、
前記制御部は、地絡が発生したときに、前記チョッパ回路のスイッチングを停止する制御を行う、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記チョッパ回路と、前記第一および第二の直流フィルタリアクトルと、前記第一および第二の直流フィルタコンデンサと、をそれぞれ複数有し、複数の前記チョッパ回路の各直流入力端子は並列に接続され、
複数の前記チョッパ回路の各前記第六の直流出力端子が互いに接続される請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記交流直流変換部の交流側に遮断器を備え、地絡が発生したときに前記遮断器を遮断する請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記交流直流変換部は、
前記第三の直流出力端子が前記接地相と接続され、
2つの半導体素子を直列接続した半導体素子で構成された第三のハーフブリッジと、
2つの半導体素子を直列接続した半導体素子で構成された第四のハーフブリッジを有し、
前記第三のハーフブリッジの正側端子と前記第四のハーフブリッジの正側端子が前記第一の直流出力端子と接続され、
前記第三のハーフブリッジの負側端子と前記第四のハーフブリッジの負側端子が前記第二の直流出力端子と接続され、
前記第三のハーフブリッジを構成する各半導体素子の接続点が、前記接地相以外の一相と接続され、
前記第四のハーフブリッジを構成する各半導体素子の接続点が、前記接地相および前記一相と異なる相と接続された請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第三のハーフブリッジおよび前記第四のハーフブリッジは、それぞれ2つの半導体スイッチが直列接続されている、または、それぞれ2つのダイオードが直列接続されている請求項11に記載の電力変換装置。
- 直流出力側の正側端子である第一の直流出力端子、直流出力側の負側端子である第二の直流出力端子、および直流出力側の中性端子である第三の直流出力端子を有し、一相が接地された接地相である三相交流電力を直流電力に変換して出力する交流直流変換部と、
一端が前記第一の直流出力端子と接続され、他端が前記第三の直流出力端子と接続される第一のコンデンサと、
一端が前記第三の直流出力端子と接続され、他端が前記第二の直流出力端子と接続される第二のコンデンサと、
前記交流直流変換部の直流側における地絡を検出する地絡判定手段と、
を備え、
前記第三の直流出力端子は、前記接地相と同電位であり、
前記地絡判定手段は、
前記接地相を流れる電流または、前記接地相を接地している線路の電流の少なくとも一方を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出された検出電流値が予め定められた値を超過したときに地絡したと判定する地絡判定部と、を有する電力変換装置。
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A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C13 | Notice of reasons for refusal |
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