JP7050391B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a power conversion device.

電力変換装置の保守点検時等には、電力変換装置の運転を停止して行う必要がある。電力変換装置は、大きな静電容量を有するコンデンサを備えていることが多く、運転の停止後に、安全に保守点検作業等を行うには、このコンデンサに蓄えられた電荷を十分に放電させる必要がある。 At the time of maintenance and inspection of the power conversion device, it is necessary to stop the operation of the power conversion device. Power converters are often equipped with a capacitor with a large capacitance, and it is necessary to sufficiently discharge the electric charge stored in this capacitor in order to safely perform maintenance and inspection work after the operation is stopped. be.

電力変換装置の変換器には、扱う電力や入出力の電圧の範囲等に応じて、さまざまな形式のものが用いられ、あるいは提案されている。自己消弧形の半導体スイッチング素子を用いることによって小型化をはかりつつ、大容量化を実現することができる電力変換方式として、モジュラーマルチレベルコンバータ(Modular Multilevel Converter、MMC)の実用化が進められている。 As the converter of the power converter, various types are used or proposed depending on the power to be handled, the range of the input / output voltage, and the like. Modular Multilevel Converter (MMC) has been put into practical use as a power conversion method that can realize a large capacity while reducing the size by using a self-extinguishing semiconductor switching element. There is.

MMC方式の電力変換器では、多数の単位変換器をカスケード接続して、各相のアームを構成する。単位変換器を含むモジュールが接地電位に対して高電位にあるため、各単位変換器を主回路として、制御電源を生成し、単位変換器を動作させている。 In the MMC type power converter, a large number of unit converters are connected in cascade to form an arm for each phase. Since the module including the unit converter is at a high potential with respect to the ground potential, each unit converter is used as the main circuit to generate a control power supply and operate the unit converter.

MMC方式の電力変換器では、単位変換器ごとに大容量のコンデンサを有しており、運転停止時に安全な電圧まで、各コンデンサの両端の電圧が低下していることを確認する必要がある。 The MMC type power converter has a large-capacity capacitor for each unit converter, and it is necessary to confirm that the voltage across each capacitor has dropped to a safe voltage when the operation is stopped.

高電圧の単位変換器に地上から電源を供給して、コンデンサの電圧が安全な範囲となったかどうかを確認する監視装置を設けることは困難である。各コンデンサに直接接続してコンデンサの電圧を確認する方法が現実的である。 It is difficult to provide a monitoring device that supplies power to a high-voltage unit converter from the ground and checks whether the voltage of the capacitor is within the safe range. It is realistic to connect directly to each capacitor and check the voltage of the capacitor.

そこで、半導体発光素子(LED)等の発光素子をコンデンサの両端に接続して、発光の有無によりコンデンサ電圧の低下を確認する方法が考えられる。この方法では、コンデンサの電圧が高い場合には、多数の発光素子を直列接続する必要がある。1つの発光素子が故障して開放状態になると、すべての発光素子が消灯してしまい、コンデンサの電圧が安全範囲に低下して消灯したのか、故障によって消灯したのか判断することができない。 Therefore, a method of connecting a light emitting element such as a semiconductor light emitting element (LED) to both ends of the capacitor and confirming a decrease in the capacitor voltage depending on the presence or absence of light emission can be considered. In this method, when the voltage of the capacitor is high, it is necessary to connect a large number of light emitting elements in series. When one light emitting element fails and becomes an open state, all the light emitting elements are turned off, and it cannot be determined whether the voltage of the capacitor drops to the safe range and the light is turned off or the light is turned off due to the failure.

特開平11-4534号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-4534

実施形態は、発光素子が故障してもコンデンサの電圧を確実に監視できる電力変換装置を提供する。 The embodiment provides a power conversion device capable of reliably monitoring the voltage of a capacitor even if a light emitting element fails.

実施形態に係る電力変換装置は、コンデンサと、前記コンデンサの電荷を放電するように設けられた放電回路と、前記コンデンサに並列に接続されたコンデンサ電圧監視回路と、を含む主回路を含む電力変換器を備える。前記コンデンサ電圧監視回路は、直列に接続された複数の第1発光素子を含む第1直列回路と、前記第1直列回路に並列に接続され、直列に接続された複数の第2発光素子を含む第2直列回路と、を含む。前記第1発光素子が発光する電流が流れたときの前記第1直列回路の両端の電圧の大きさは、前記第2発光素子が発光する電流が流れたときの前記第2直列回路の両端の電圧の大きさと異なる。前記コンデンサ電圧監視回路は、前記第1直列回路および前記第2直列回路をそれぞれ含む複数のブロックを有する。前記複数のブロックは、直列に接続されて前記コンデンサに並列に接続される。前記コンデンサの両端電圧は、前記電力変換器の通常の動作時に1000V以上に充電される。
The power conversion device according to the embodiment includes a main circuit including a capacitor, a discharge circuit provided to discharge the charge of the capacitor, and a capacitor voltage monitoring circuit connected in parallel to the capacitor. Equipped with a vessel. The capacitor voltage monitoring circuit includes a first series circuit including a plurality of first light emitting elements connected in series, and a plurality of second light emitting elements connected in parallel to the first series circuit and connected in series. Includes a second series circuit. The magnitude of the voltage across the first series circuit when the current emitted by the first light emitting element flows is the magnitude of the voltage across the second series circuit when the current emitted by the second light emitting element flows. It is different from the magnitude of the voltage. The capacitor voltage monitoring circuit has a plurality of blocks including the first series circuit and the second series circuit, respectively. The plurality of blocks are connected in series and connected in parallel to the capacitor. The voltage across the capacitor is charged to 1000V or higher during normal operation of the power converter.

本実施形態では、発光素子が故障してもコンデンサの電圧を確実に監視できる電力変換装置が実現される。 In the present embodiment, a power conversion device capable of reliably monitoring the voltage of the capacitor even if the light emitting element fails is realized.

第1の実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the power conversion apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図2(a)および図2(b)は、第1の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。2 (a) and 2 (b) are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device of the first embodiment. 第1の実施形態の電力変換装置の動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the operation of the power conversion apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の電力変換装置の使用方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the use method of the power conversion apparatus of 1st Embodiment. 図5(a)~図5(d)は、比較例の電力変換装置を例示するブロック図である。5 (a) to 5 (d) are block diagrams illustrating a power conversion device of a comparative example. 図6(a)および図6(b)は、第2の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。6 (a) and 6 (b) are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device of the second embodiment. 図7(a)および図7(b)は、第3の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。7 (a) and 7 (b) are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device of the third embodiment. 図8(a)および図8(b)は、第4の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。8 (a) and 8 (b) are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device of the fourth embodiment.

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.
It should be noted that 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 necessarily 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ブロック図である。
図1に示すように、電力変換装置10は、電力変換器20を備える。電力変換器20は、端子21a~21cを介して、交流回路1に接続される。交流回路1は、たとえば交流電源、交流送電線および交流負荷等を含むことができる。交流回路1は、たとえば交流の電力系統である。この例のように、電力変換装置10は、変圧器2を介して、交流回路1に接続されてもよい。電力変換器20は、端子21d,21eを介して、直流回路3に接続される。直流回路3は、たとえば直流電源、直流送電線および直流負荷等を含むことができる。直流回路3は、たとえば直流送電線であり、直流送電線の他端には、交流と直流とを相互に変換することができる電力変換装置が接続されることができる。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating an electric power conversion device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the power converter 10 includes a power converter 20. The power converter 20 is connected to the AC circuit 1 via the terminals 21a to 21c. The AC circuit 1 can include, for example, an AC power supply, an AC transmission line, an AC load, and the like. The AC circuit 1 is, for example, an AC power system. As in this example, the power conversion device 10 may be connected to the AC circuit 1 via the transformer 2. The power converter 20 is connected to the DC circuit 3 via the terminals 21d and 21e. The DC circuit 3 can include, for example, a DC power supply, a DC transmission line, a DC load, and the like. The DC circuit 3 is, for example, a DC transmission line, and a power conversion device capable of mutually converting AC and DC can be connected to the other end of the DC transmission line.

電力変換器20は、交流回路1の各相に対応したアーム22を含む。アーム22は、端子21d,21e間で直列に接続されレグを形成する。 The power converter 20 includes an arm 22 corresponding to each phase of the AC circuit 1. The arm 22 is connected in series between the terminals 21d and 21e to form a leg.

端子21d,21e間で直列に接続されるアーム22には、変圧器25がそれぞれ直列に接続されている。変圧器25に代えてバッファリアクトルを接続してもよい。 A transformer 25 is connected in series to the arm 22 which is connected in series between the terminals 21d and 21e. A buffer reactor may be connected instead of the transformer 25.

アーム22は、カスケードに接続された単位変換器30を含む。単位変換器30は、アーム22あたりM台接続されている。Mは1でもよいが、好ましくは、Mは2以上の整数である。 The arm 22 includes a unit converter 30 connected in cascade. The unit converter 30 is connected to M units per arm 22. M may be 1, but preferably M is an integer of 2 or more.

図2(a)および図2(b)は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。
図2(a)に示すように、単位変換器30は、主回路32と、コンデンサ電圧監視回路34と、を含む。単位変換器30は、端子31a,31bを含む。単位変換器30は、端子31a,31bによって、他の単位変換器30等と接続される。
2 (a) and 2 (b) are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device of the present embodiment.
As shown in FIG. 2A, the unit converter 30 includes a main circuit 32 and a capacitor voltage monitoring circuit 34. The unit converter 30 includes terminals 31a and 31b. The unit converter 30 is connected to another unit converter 30 or the like by terminals 31a and 31b.

主回路32は、スイッチング素子32aと、ダイオード32bと、コンデンサ32cと、抵抗器32dと、を含む。2つのスイッチング素子32aは、直列に接続されている。2つのダイオード32bは、2つのスイッチング素子32aにそれぞれ逆並列に接続されている。コンデンサ32cは、スイッチング素子32aの直列回路に並列に接続されている。抵抗器32dは、コンデンサ32cに並列に接続されている。 The main circuit 32 includes a switching element 32a, a diode 32b, a capacitor 32c, and a resistor 32d. The two switching elements 32a are connected in series. The two diodes 32b are connected to the two switching elements 32a in antiparallel. The capacitor 32c is connected in parallel to the series circuit of the switching element 32a. The resistor 32d is connected in parallel to the capacitor 32c.

なお、抵抗器32dは、コンデンサ32cに実質的に並列に接続されていればよく、たとえば、2つに分割されて2つのスイッチング素子32aにそれぞれ並列に接続されていてもよい。 The resistor 32d may be substantially connected in parallel to the capacitor 32c, and may be divided into two and connected in parallel to each of the two switching elements 32a, for example.

単位変換器30は、主回路32およびコンデンサ電圧監視回路34のほか、図示しない制御回路やゲート駆動回路等を含んでいる。単位変換器30では、図示しない制御装置によって生成された制御信号を制御回路で受信する。制御回路およびゲート駆動回路は、受信した制御信号にもとづいて、スイッチング素子32aのためのゲート駆動信号を生成し、スイッチング素子32aをオンオフしてコンデンサ32cを充放電し、コンデンサ32cの両端の電圧(以下、コンデンサ電圧という)を制御する。 The unit converter 30 includes a main circuit 32, a capacitor voltage monitoring circuit 34, a control circuit (not shown), a gate drive circuit, and the like. In the unit converter 30, a control circuit receives a control signal generated by a control device (not shown). The control circuit and the gate drive circuit generate a gate drive signal for the switching element 32a based on the received control signal, turn the switching element 32a on and off to charge and discharge the capacitor 32c, and the voltage across the capacitor 32c ( Hereinafter referred to as capacitor voltage).

なお、MMCでは、多くの場合、単位変換器30の制御回路およびゲート駆動回路等の動作のための電力の給電は、コンデンサ32cに蓄積された電力を用いて行われる。 In MMC, in many cases, power is supplied for the operation of the control circuit of the unit converter 30, the gate drive circuit, and the like, using the power stored in the capacitor 32c.

コンデンサ電圧監視回路34は、主回路32のコンデンサ32cの両方の端子に接続されている。つまり、コンデンサ電圧監視回路34は、コンデンサ32cに並列に接続されており、抵抗器32d、制御回路等(放電回路)とともに、コンデンサ32cに蓄積された電荷の放電経路となる。 The capacitor voltage monitoring circuit 34 is connected to both terminals of the capacitor 32c of the main circuit 32. That is, the capacitor voltage monitoring circuit 34 is connected in parallel to the capacitor 32c, and serves as a discharge path for the electric charge stored in the capacitor 32c together with the resistor 32d, the control circuit, and the like (discharge circuit).

コンデンサ電圧監視回路34は、発光素子35と、抵抗器36と、を含む。発光素子35および抵抗器36は、直列に接続されており、コンデンサ32cからの電力供給により電流が流れて、発光素子35が点灯する。抵抗器36は、発光素子35に流れる電流を制限し設定する。 The capacitor voltage monitoring circuit 34 includes a light emitting element 35 and a resistor 36. The light emitting element 35 and the resistor 36 are connected in series, and a current flows by the power supply from the capacitor 32c to light the light emitting element 35. The resistor 36 limits and sets the current flowing through the light emitting element 35.

コンデンサ電圧監視回路34は、複数のブロックを含み、各ブロックは直列に接続されている。この例では、N個のブロックが接続されている。直列に接続されたブロックは、抵抗器36を介して、コンデンサ32cの両方の端子に接続されている。 The capacitor voltage monitoring circuit 34 includes a plurality of blocks, and each block is connected in series. In this example, N blocks are connected. The blocks connected in series are connected to both terminals of the capacitor 32c via the resistor 36.

各ブロックは、2つの直列回路を含んでいる。2つの直列回路は並列に接続されている。この例では、一方の直列回路は直列接続された2個の発光素子35を含み、他方の直列回路は直列接続された3個の発光素子35を含んでいる。 Each block contains two series circuits. The two series circuits are connected in parallel. In this example, one series circuit includes two light emitting elements 35 connected in series, and the other series circuit includes three light emitting elements 35 connected in series.

電力変換装置10の運転が停止されると、コンデンサ電圧は、抵抗器32d、制御回路およびコンデンサ電圧監視回路34等による放電によって、継続的に低下する。コンデンサ電圧が低下することによって、発光素子35は消灯する。本実施形態では、発光素子が消灯するときのコンデンサ電圧は、保守点検等の際に安全に作業できる程度の値に設定され、たとえば50V程度である。 When the operation of the power conversion device 10 is stopped, the capacitor voltage is continuously lowered by the discharge by the resistor 32d, the control circuit, the capacitor voltage monitoring circuit 34, and the like. When the capacitor voltage drops, the light emitting element 35 goes out. In the present embodiment, the capacitor voltage when the light emitting element is turned off is set to a value that allows safe work during maintenance and inspection, and is, for example, about 50V.

この実施形態では、複数の発光素子35は、ほぼ同じ電流電圧特性(以下、単に特性ともいう)を有する。同じ特性とは、ほぼ同一の順電流を流したときに、ほぼ等しい順電圧を出力し、ほぼ等しい明るさで発光することをいう。 In this embodiment, the plurality of light emitting elements 35 have substantially the same current-voltage characteristics (hereinafter, also simply referred to as characteristics). The same characteristic means that when almost the same forward current is applied, almost the same forward voltage is output and light is emitted with almost the same brightness.

なお、2つの直列回路に含まれる発光素子35の個数は、上述の例に限られず、一方が1個、他方が2個であったり、一方が3個、他方が4個であったりしてもよいし、後述するように、一方の直列回路が2個、他方の直列回路が4個の発光素子35を含むようにしてもよい。一方の直列回路に電流が流れたときのその直列回路の両端の電圧の大きさが、他方の直列回路に電流が流れたときのその直列回路の両端の電圧の大きさよりも十分低ければよい。 The number of light emitting elements 35 included in the two series circuits is not limited to the above example, and one may be one and the other may be two, or one may be three and the other may be four. Alternatively, as will be described later, one series circuit may include two light emitting elements 35 and the other series circuit may include four light emitting elements 35. It is sufficient that the magnitude of the voltage across the series circuit when a current flows through one series circuit is sufficiently lower than the magnitude of the voltage across the series circuit when a current flows through the other series circuit.

本実施形態の電力変換装置10の動作について、説明する。
図2(a)および図2(b)には、コンデンサ32cおよびコンデンサ電圧監視回路34による閉回路の電流経路も示されている。
図2(a)には、すべての発光素子35が健全な状態の場合のコンデンサ32cおよびコンデンサ電圧監視回路34による閉回路の電流経路が太実線の矢印で示されている。
The operation of the power conversion device 10 of the present embodiment will be described.
2 (a) and 2 (b) also show the current path of the closed circuit by the capacitor 32c and the capacitor voltage monitoring circuit 34.
In FIG. 2A, the current path of the closed circuit by the capacitor 32c and the capacitor voltage monitoring circuit 34 when all the light emitting elements 35 are in a healthy state is shown by a thick solid arrow.

この例では、各発光素子35の特性はほぼ等しく、順電圧Vfはほぼ等しいので、コンデンサ電圧が十分高い場合には、発光素子35の直列数の少ない方の直列回路では、発光素子35が点灯し、発光素子35の直列数の多い方の直列回路では、発光素子35は消灯する。つまり、コンデンサ32cの一方の端子から流出した電流は、抵抗器36を介して、各ブロックの発光素子35の数の少ない方の直列回路を流れて、コンデンサ32cの他方の端子に流入する。 In this example, the characteristics of the light emitting elements 35 are almost the same, and the forward voltage Vf is almost the same. Therefore, when the capacitor voltage is sufficiently high, the light emitting element 35 is lit in the series circuit having the smaller number of series of the light emitting elements 35. However, in the series circuit having the larger number of light emitting elements 35 in series, the light emitting element 35 is turned off. That is, the current flowing out from one terminal of the capacitor 32c flows through the series circuit of the smaller number of light emitting elements 35 of each block through the resistor 36, and flows into the other terminal of the capacitor 32c.

図2(b)には、N個のブロックのうち、2番目のブロックであるブロック2の直列回路の2個の発光素子35のうち1つが故障し、開放状態となった場合の電流経路が太実線の矢印で示されている。図では、×印を付けた発光素子35が故障しているものとする。図2(b)に示すように、直列接続された発光素子35の数の少ない方の直列回路で、1つの発光素子35が故障して開放状態となると、この直列回路の全体は、コンデンサ32cとの接続が遮断される。 In FIG. 2B, the current path when one of the two light emitting elements 35 of the series circuit of the block 2 which is the second block out of the N blocks fails and is opened is shown. It is indicated by a thick solid arrow. In the figure, it is assumed that the light emitting element 35 marked with x is out of order. As shown in FIG. 2B, in a series circuit having a smaller number of light emitting elements 35 connected in series, when one light emitting element 35 fails and becomes an open state, the entire series circuit becomes a capacitor 32c. The connection with is cut off.

一方、発光素子35の数の多い方の直列回路のすべての発光素子35は導通可能である。そのため、ブロック2以外の各ブロックにおいては、発光素子35の数の少ない方の直列回路に電流が流れ、ブロック2においては、発光素子35の数の多い方の直列回路に電流が流れる。したがって、コンデンサ32cおよびコンデンサ電圧監視回路34による閉回路の電流経路は維持され、発光素子35は点灯することができる。 On the other hand, all the light emitting elements 35 of the series circuit having the larger number of light emitting elements 35 are conductive. Therefore, in each block other than the block 2, a current flows in the series circuit having a smaller number of light emitting elements 35, and in the block 2, a current flows in the series circuit having a larger number of light emitting elements 35. Therefore, the current path of the closed circuit by the capacitor 32c and the capacitor voltage monitoring circuit 34 is maintained, and the light emitting element 35 can be turned on.

図3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図である。
図3には、n個の発光素子35が直列に接続された場合の特性グラフが太い実線で表されている。n+1個の発光素子35を直列に接続された場合の特性グラフが一点鎖線で表されている。グラフの横軸はn個の発光素子(LED)35の順電圧であり、グラフの縦軸は発光素子(LED)35に流れる順電流である。この場合のLED順電圧は、n個の発光素子35の直列回路の両端の電圧である。図3には、抵抗値Rを有する抵抗器36が発光素子35に直列に接続された場合の負荷線が破線および二点鎖線で示されている。破線の負荷線は発光素子35がn個直列に接続された場合であり、二点鎖線は発光素子35がn+1個直列に接続された場合を表している。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the power conversion device of the present embodiment.
In FIG. 3, a characteristic graph when n light emitting elements 35 are connected in series is represented by a thick solid line. The characteristic graph when n + 1 light emitting elements 35 are connected in series is represented by a alternate long and short dash line. The horizontal axis of the graph is the forward voltage of n light emitting elements (LEDs) 35, and the vertical axis of the graph is the forward current flowing through the light emitting elements (LEDs) 35. The LED forward voltage in this case is the voltage across the series circuit of the n light emitting elements 35. In FIG. 3, the load line when the resistor 36 having the resistance value R is connected in series with the light emitting element 35 is shown by a broken line and a two-dot chain line. The dashed load line represents the case where n light emitting elements 35 are connected in series, and the two-dot chain line represents the case where n + 1 light emitting elements 35 are connected in series.

図3に示すように、1つあたりの発光素子35の順電圧をVfとすると、発光素子35がn個直列接続された場合には、太実線のように、順電圧がVf1=Vf×nとなるまでは、発光素子35は遮断状態である。順電圧がVf1を超えた後には、発光素子35は導通し、順電流が流れる。発光素子35は、順電流が流れることで、発光して、順電流に応じて明るさも増大する。なお、発光素子35は、動作抵抗を有するため、図示のように、順電流が大きいほど順電圧が増大する。 As shown in FIG. 3, assuming that the forward voltage of each light emitting element 35 is Vf, when n light emitting elements 35 are connected in series, the forward voltage is Vf1 = Vf × n as shown by the thick solid line. Until, the light emitting element 35 is in a cutoff state. After the forward voltage exceeds Vf1, the light emitting element 35 conducts and a forward current flows. The light emitting element 35 emits light when a forward current flows, and the brightness increases according to the forward current. Since the light emitting element 35 has an operating resistance, as shown in the figure, the larger the forward current, the higher the forward voltage.

破線の負荷線において、LED順電流軸と交わる電流は、発光素子35が短絡状態のときに抵抗器36に流れる電流を表している。この負荷線の傾きは、(-)1/Rである。この負荷線と発光素子35の特性曲線とが交わる点が動作点OP1である。動作点OP1における電圧は、電力変換器20が通常の運転をしているときのコンデンサ電圧に応じて決定される。 In the broken line load line, the current intersecting the LED forward current axis represents the current flowing through the resistor 36 when the light emitting element 35 is in the short-circuited state. The slope of this load line is (−) 1 / R. The operating point OP1 is the point where the load line intersects with the characteristic curve of the light emitting element 35. The voltage at the operating point OP1 is determined according to the capacitor voltage when the power converter 20 is in normal operation.

電力変換器20の運転停止によりコンデンサ電圧が低下するにしたがい、破線の負荷線は平行移動し、Vf1で電圧軸に交わるときに、発光素子35は消灯する。 As the capacitor voltage drops due to the shutdown of the power converter 20, the dashed load line moves in parallel, and the light emitting element 35 turns off when it intersects the voltage axis at Vf1.

図2(b)を用いて説明したように、発光素子35の数の少ない方の直列回路の発光素子35が開放された場合には、図3の一点鎖線の特性曲線となる。一点鎖線の特性曲線では、Vf2=Vf×(n+1)以上で発光素子35が導通し、順電流の増大とともに明るさも増大する。 As described with reference to FIG. 2B, when the light emitting element 35 of the series circuit having the smaller number of light emitting elements 35 is opened, the characteristic curve of the alternate long and short dash line in FIG. 3 is obtained. In the characteristic curve of the alternate long and short dash line, the light emitting element 35 conducts when Vf2 = Vf × (n + 1) or more, and the brightness increases as the forward current increases.

発光素子35の少ない方の直列回路の発光素子35が故障して、発光素子35の多い方の直列回路に電流が流れる場合には、動作点はOP2に移動する。動作点OP2における電圧は、発光素子35の数が多くなった分、増大し、動作点OP2における電流は、LED順電圧が増大した分、低下する。動作点は、コンデンサ電圧の低下とともに一点鎖線の特性曲線に沿って下方へ移動し、順電圧がVf2となったところで発光素子35は消灯する。 When the light emitting element 35 of the series circuit having the smaller number of light emitting elements 35 fails and a current flows through the series circuit having the larger number of light emitting elements 35, the operating point moves to OP2. The voltage at the operating point OP2 increases as the number of light emitting elements 35 increases, and the current at the operating point OP2 decreases as the LED forward voltage increases. The operating point moves downward along the characteristic curve of the alternate long and short dash line as the capacitor voltage drops, and the light emitting element 35 is turned off when the forward voltage reaches Vf2.

このように、並列に接続された発光素子35の直列回路において、発光素子35の直列数をそれぞれで異ならせることによって、一方の発光素子35の故障に対して、他方の発光素子35で電流経路を冗長化することができる。電流経路を冗長化することによって、発光素子35の故障による消灯を回避して、発光素子35の消灯がコンデンサ電圧の十分な低下であることを判定することができる。 In this way, in the series circuit of the light emitting elements 35 connected in parallel, by making the number of series of the light emitting elements 35 different from each other, the current path in the other light emitting element 35 for the failure of one light emitting element 35. Can be made redundant. By making the current path redundant, it is possible to avoid turning off the light due to the failure of the light emitting element 35 and to determine that the light emitting element 35 is turned off sufficiently due to a decrease in the capacitor voltage.

図4は、本実施形態の電力変換装置の使用方法を説明するための模式図である。
図4に示すように、電力変換装置の電力変換器20は、変電所等の床面Eに絶縁架台50を介して、設置される。絶縁架台50は、絶縁性の材料によって構成されており、電力変換器20の各単位変換器(図ではモジュールと表記)30は、床面Eから電気的に絶縁されている。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining how to use the power conversion device of the present embodiment.
As shown in FIG. 4, the power converter 20 of the power converter is installed on the floor surface E of a substation or the like via an insulating frame 50. The insulating pedestal 50 is made of an insulating material, and each unit converter (denoted as a module in the figure) 30 of the power converter 20 is electrically insulated from the floor surface E.

各単位変換器30は、絶縁架台50上を図示しない絶縁性の柱状部材等により床面Eから上方に積み上げられるように配置される。コンデンサ電圧監視回路は、単位変換器30の外周面近傍に設けられ、発光素子35は、単位変換器30の外周面から外側を向くように配置されている。したがって、発光素子35の点灯状態あるいは消灯状態は、外部から視認することができる。 Each unit converter 30 is arranged so as to be stacked upward from the floor surface E by an insulating columnar member or the like (not shown) on the insulating frame 50. The capacitor voltage monitoring circuit is provided in the vicinity of the outer peripheral surface of the unit converter 30, and the light emitting element 35 is arranged so as to face outward from the outer peripheral surface of the unit converter 30. Therefore, the lighting state or the extinguishing state of the light emitting element 35 can be visually recognized from the outside.

直流送電等の基幹電力系統に用いられるMMCでは、単位変換器30のコンデンサ電圧は、数1000Vにもおよび、電力変換器20が入出力する電圧は、数10kV~数100kVに達する場合がある。そのため、電力変換器20の通常の運転時においては、作業者Wが接近すると放電して作業者Wが感電するおそれがある。作業者Wが運転中に電力変換器20に近づけないように、電力変換器20から距離L1離れたところに防護フェンスFが設けられている。距離L1は、電力変換器20の扱う電圧等にもとづいて決定され、高圧の直流送電設備等では、数10mにおよぶ場合もある。 In MMC used for a backbone power system such as DC power transmission, the capacitor voltage of the unit converter 30 may reach several thousand V, and the voltage input / output by the power converter 20 may reach several tens of kV to several hundred kV. Therefore, during normal operation of the power converter 20, when the worker W approaches, the electric power converter 20 may be discharged and the worker W may receive an electric shock. A protective fence F is provided at a distance L1 from the power converter 20 so that the worker W does not approach the power converter 20 during operation. The distance L1 is determined based on the voltage handled by the power converter 20, and may reach several tens of meters in a high-voltage DC power transmission facility or the like.

通常の運転時にコンデンサ電圧が数1000Vとなる場合には、運転停止後、相当の時間が経過し、数100V程度まで経過した後、作業者Wは、防護フェンスFよりも電力変換器20に接近することができる。作業者Wは、距離L1よりも短い距離L2まで電力変換器20に接近することができる。コンデンサ電圧が数100Vの場合には、たとえばL2は、1m程度とすることができる。 When the capacitor voltage becomes several thousand V during normal operation, a considerable amount of time has elapsed since the operation was stopped, and after several hundred V have elapsed, the worker W approaches the power converter 20 rather than the protective fence F. can do. The worker W can approach the power converter 20 up to a distance L2 shorter than the distance L1. When the capacitor voltage is several hundred V, for example, L2 can be about 1 m.

コンデンサ電圧が数1000Vから数100Vに低下すると、発光素子35に流れる電流も通常運転時の1/10程度に低下する。そのため、発光素子35の明るさも低下するので、発光の有無を確認するのには、作業者Wは、電力変換器20に十分接近して発光素子35を視認する必要がある。 When the capacitor voltage drops from several thousand V to several hundred V, the current flowing through the light emitting element 35 also drops to about 1/10 of the normal operation. Therefore, the brightness of the light emitting element 35 also decreases, so that the operator W needs to visually recognize the light emitting element 35 sufficiently close to the power converter 20 in order to confirm the presence or absence of light emission.

作業者Wが電力変換器20の保守点検等に安全に作業するためには、コンデンサ電圧は50V程度まで低下する必要がある。コンデンサ電圧が数100Vから50V程度まで低下すると、発光素子35に流れる電流もさらに低下し、作業者Wは、単位変換器30ごとの発光素子35のより接近する必要がある。 In order for the worker W to work safely for maintenance and inspection of the power converter 20, the capacitor voltage needs to be lowered to about 50V. When the capacitor voltage drops from several 100V to about 50V, the current flowing through the light emitting element 35 also drops further, and the worker W needs to be closer to the light emitting element 35 for each unit converter 30.

そこで、作業者Wは、安全接近が可能な距離L2まで近づくことができる電圧まで低下した後には、この例のように、リフタLF等を用いて、上方の単位変換器30に対応する発光素子35に十分接近して発光有無を視認する。十分接近した上で発光素子35の発光有無を視認して、発光素子35の消灯が確認された場合には、作業者Wは、コンデンサ電圧が50V程度に低下したと判断する。 Therefore, after the voltage is lowered to a voltage that can approach the distance L2 that can be safely approached, the worker W uses a lifter LF or the like as in this example to generate a light emitting element corresponding to the upper unit converter 30. Close enough to 35 and visually check the presence or absence of light emission. When the presence or absence of light emission of the light emitting element 35 is visually confirmed after being sufficiently close to each other and it is confirmed that the light emitting element 35 is turned off, the operator W determines that the capacitor voltage has dropped to about 50 V.

発光素子35の消灯が確認された単位変換器30から点検作業等を開始してもよいし、すべての発光素子35の消灯が確認された後に、点検作業等を開始するようにしてもよい。 The inspection work or the like may be started from the unit converter 30 in which the extinguishing of the light emitting element 35 is confirmed, or the inspection work or the like may be started after the extinguishing of all the light emitting elements 35 is confirmed.

本実施形態の電力変換装置10の効果について、比較例の電力変換装置と比較しつつ説明する。
図5(a)~図5(d)は、比較例の電力変換装置を例示するブロック図である。
図5(a)および図5(b)は、1つの直列回路に複数の発光素子35が直列接続されている場合である。
図5(a)に示すように、比較例の電力変換装置の単位変換器130aは、コンデンサ電圧監視回路134aを含む。コンデンサ電圧監視回路134aは、主回路32のコンデンサ32cに抵抗器32dとともに並列に接続されている。
The effect of the power conversion device 10 of the present embodiment will be described while comparing with the power conversion device of the comparative example.
5 (a) to 5 (d) are block diagrams illustrating a power conversion device of a comparative example.
5 (a) and 5 (b) show a case where a plurality of light emitting elements 35 are connected in series in one series circuit.
As shown in FIG. 5A, the unit converter 130a of the power conversion device of the comparative example includes a capacitor voltage monitoring circuit 134a. The capacitor voltage monitoring circuit 134a is connected to the capacitor 32c of the main circuit 32 in parallel with the resistor 32d.

このコンデンサ電圧監視回路134aは、直列に接続された複数の発光素子35を有する。すべての発光素子35が健全である場合には、コンデンサ電圧、抵抗器36の抵抗値および発光素子35の直列数に応じて電流が流れ、発光素子35は発光し、コンデンサ電圧が低下すると、電流が遮断されて発光素子35は消灯する。 The capacitor voltage monitoring circuit 134a has a plurality of light emitting elements 35 connected in series. When all the light emitting elements 35 are sound, a current flows according to the capacitor voltage, the resistance value of the resistor 36 and the number of series of the light emitting elements 35, the light emitting element 35 emits light, and when the capacitor voltage drops, the current flows. Is shut off and the light emitting element 35 is turned off.

図5(b)に示すように、発光素子35の直列回路中の1つの発光素子35が故障して開放状態となると、コンデンサ電圧監視回路134a自体が解放され、コンデンサ32cから切り離される。そのため、発光素子35は、コンデンサ電圧によらずに消灯する。コンデンサ32cが高いコンデンサ電圧を維持しているにもかかわらず、発光素子35が消灯したことをもって、コンデンサ電圧が安全電圧以下に低下したと判断して、保守点検作業を実施すると、作業者が危険な状態にさらされることとなる。 As shown in FIG. 5B, when one light emitting element 35 in the series circuit of the light emitting element 35 fails and becomes an open state, the capacitor voltage monitoring circuit 134a itself is released and disconnected from the capacitor 32c. Therefore, the light emitting element 35 is turned off regardless of the capacitor voltage. Even though the capacitor 32c maintains a high capacitor voltage, it is dangerous for the operator to perform maintenance and inspection work by judging that the capacitor voltage has dropped below the safe voltage because the light emitting element 35 is turned off. Will be exposed to various conditions.

図5(c)および図5(d)では、コンデンサ電圧監視回路134bは、冗長化のために並列に接続された2つの直列回路を含む。2つの直列回路は、同じ数の発光素子35がそれぞれ直列に接続されている。発光素子35は、すべて同じ特性を有しており、ほぼ同じ順電流を流したときにほぼ同じ順電圧を出力する。 In FIGS. 5 (c) and 5 (d), the capacitor voltage monitoring circuit 134b includes two series circuits connected in parallel for redundancy. In the two series circuits, the same number of light emitting elements 35 are connected in series. The light emitting elements 35 all have the same characteristics, and output substantially the same forward voltage when a substantially same forward current is applied.

図5(c)に示すように、並列に接続された2つの直列回路の発光素子35は、すべてほぼ同じ順電圧を有しているので、コンデンサ32cの一方の端子から流出した電流は、抵抗器36に流入した後、2つの直列回路に分流する。つまり、1つの直列回路に流れる順電流は、分流することによって抵抗器36を流れる電流のほぼ1/2となる。 As shown in FIG. 5C, since the light emitting elements 35 of the two series circuits connected in parallel all have substantially the same forward voltage, the current flowing out from one terminal of the capacitor 32c is a resistance. After flowing into the vessel 36, the current is divided into two series circuits. That is, the forward current flowing through one series circuit becomes approximately ½ of the current flowing through the resistor 36 by dividing the current.

上述したように、数1000Vから50V程度の範囲で発光素子35の発光有無を視認できる程度とするためには、消灯直前の視認できる限界近くで、コンデンサ電圧が50V程度に達するようにする必要がある。そのため、この比較例の場合では、2つの直列回路に分流する分だけ、通常動作時の順電流を大きくなるように設定する必要がある。したがって、この比較例の場合には、コンデンサ電圧監視回路134bでの消費電力が増大することとなる。 As described above, in order to be able to visually recognize the presence or absence of light emission of the light emitting element 35 in the range of several 1000 V to 50 V, it is necessary to make the capacitor voltage reach about 50 V near the visible limit immediately before turning off the light. be. Therefore, in the case of this comparative example, it is necessary to set the forward current during normal operation to be larger by the amount of the distribution to the two series circuits. Therefore, in the case of this comparative example, the power consumption in the capacitor voltage monitoring circuit 134b will increase.

本実施形態では、コンデンサ電圧監視回路34は、2つの直列回路を含み、これら2つの直列回路が並列接続され、それぞれの直列回路で異なる直列個数の発光素子35を含んでいる。そのため、コンデンサ32cを流出した電流は、分流することなく、2つの直列回路のうち発光素子35の直列個数の少ない方の直列回路に流れる。そのため、コンデンサ電圧がたとえば50V程度近くに低下した場合でも、点灯状態を維持することができる。 In the present embodiment, the capacitor voltage monitoring circuit 34 includes two series circuits, the two series circuits are connected in parallel, and each series circuit includes a different number of light emitting elements 35 in series. Therefore, the current flowing out of the capacitor 32c flows to the series circuit of the two series circuits, which has the smaller number of light emitting elements 35 in series, without being divided. Therefore, even if the capacitor voltage drops to about 50 V, for example, the lighting state can be maintained.

直列個数の少ない方の直列回路の発光素子35が故障した場合には、これに並列に接続された直列回路に電流が流れることによって、発光素子35の点灯状態を維持することができる。 When the light emitting element 35 of the series circuit having the smaller number in series fails, the lighting state of the light emitting element 35 can be maintained by flowing a current through the series circuit connected in parallel to the light emitting element 35.

コンデンサ電圧監視回路34では、ブロックを直列に接続することによって、各ブロックは、ブロック数に応じて分圧されたコンデンサ電圧を監視することができる。2つの直列回路は、分圧されたより低い電圧間に接続されるので、それぞれの発光素子35の直列数を異ならせた場合に、導通時の順電圧の差を大きくすることができる。そのため、2つの直列回路に電流が分流して発光素子35の明るさが低下するのを防止することができる。 In the capacitor voltage monitoring circuit 34, by connecting blocks in series, each block can monitor the capacitor voltage divided according to the number of blocks. Since the two series circuits are connected between the divided lower voltages, the difference in the forward voltage at the time of conduction can be increased when the number of series of the respective light emitting elements 35 is different. Therefore, it is possible to prevent the current from being divided into the two series circuits and the brightness of the light emitting element 35 from being lowered.

発光素子35の直列回路をブロックに分割することによって、たとえば1つのブロックを1つの基板にモジュールのように回路を形成することができる。発光素子35の故障時等に交換作業をブロック単位で行うことができ、迅速な修繕を行うことができる。 By dividing the series circuit of the light emitting element 35 into blocks, for example, one block can be formed on one substrate like a module. When the light emitting element 35 fails or the like, the replacement work can be performed in block units, and quick repair can be performed.

(第2の実施形態)
並列に接続された2つの直列回路は、一方に2個の発光素子35を含み、他方に3個の発光素子35を含む場合に限らない。
図6(a)および図6(b)は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。
本実施形態では、直列数の少ない一方の直列回路の発光素子35の直列数は2個であり、直列数の多い他方の直列回路の発光素子35の直列は4個である。
図6(a)に示すように、単位変換器230は、上述の他の実施形態とは異なるコンデンサ電圧監視回路234を含む。このコンデンサ電圧監視回路234は、複数のブロックを含み、これらのブロックは直列に接続されている。ブロックは、並列に接続された2つの直列回路を含む。一方の直列回路は、2個の発光素子35を含み、他方の直列回路は、4個の発光素子35を含んでいる。
(Second embodiment)
The two series circuits connected in parallel are not limited to the case where one contains two light emitting elements 35 and the other contains three light emitting elements 35.
6 (a) and 6 (b) are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device of the present embodiment.
In the present embodiment, the number of series of the light emitting elements 35 of one series circuit having a small number of series is two, and the number of series of the light emitting elements 35 of the other series circuit having a large number of series is four.
As shown in FIG. 6A, the unit converter 230 includes a capacitor voltage monitoring circuit 234 that is different from the other embodiments described above. The capacitor voltage monitoring circuit 234 includes a plurality of blocks, and these blocks are connected in series. The block contains two series circuits connected in parallel. One series circuit includes two light emitting elements 35, and the other series circuit includes four light emitting elements 35.

すべての発光素子35が健全な場合には、図の太実線の矢印のように、発光素子35の直列数の少ない方の直列回路に電流が流れて、発光素子35が点灯する。 When all the light emitting elements 35 are sound, a current flows through the series circuit having the smaller number of series of the light emitting elements 35 as shown by the thick solid line arrow in the figure, and the light emitting element 35 lights up.

図6(b)に示すように、ブロック2の直列回路のうち、発光素子35の数の少ない直列回路の発光素子35が故障により開放された場合には、電流は、ブロック2の発光素子35の数の多い方の直列回路に流れる。そのため、コンデンサ32cから流出する電流は、コンデンサ電圧監視回路234に流れ続けて、発光素子35は点灯状態を維持することができる。 As shown in FIG. 6B, when the light emitting element 35 of the series circuit having a small number of light emitting elements 35 among the series circuits of the block 2 is released due to a failure, the current is generated by the light emitting element 35 of the block 2. It flows to the series circuit with the larger number of. Therefore, the current flowing out from the capacitor 32c continues to flow in the capacitor voltage monitoring circuit 234, and the light emitting element 35 can maintain the lighting state.

一方の直列回路は2個に限らず、他方の直列回路は3個(第1の実施形態)、4個(第2の実施形態)に限らない。2つの直列回路に含まれる発光素子35の特性が同じ場合には、発光素子35の直列数を異ならせることによって、電流経路の冗長化をはかることができる。 One series circuit is not limited to two, and the other series circuit is not limited to three (first embodiment) and four (second embodiment). When the characteristics of the light emitting elements 35 included in the two series circuits are the same, the current path can be made redundant by making the number of light emitting elements 35 in series different.

(第3の実施形態)
並列に接続される直列回路に含まれる発光素子の直列数を異ならせる場合に限らず、発光素子の導通時の直列回路の両端の電圧を異ならせるようにしてもよい。
(Third embodiment)
Not limited to the case where the number of series of light emitting elements included in the series circuit connected in parallel is different, the voltage across the series circuit at the time of conduction of the light emitting elements may be different.

図7(a)および図7(b)は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。
図7(a)に示すように、単位変換器330は、上述の他の実施形態とは異なるコンデンサ電圧監視回路334を含む。コンデンサ電圧監視回路334は、複数のブロックを含み、これらのブロックは直列に接続されている。ブロックは、並列に接続された2つの直列回路を含む。一方の直列回路は、2個の発光素子35を含み、他方の直列回路は、2個の発光素子335を含んでいる。ここで、発光素子335は、発光素子35よりも高い順電圧を有している。
7 (a) and 7 (b) are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device of the present embodiment.
As shown in FIG. 7A, the unit converter 330 includes a capacitor voltage monitoring circuit 334 that is different from the other embodiments described above. The capacitor voltage monitoring circuit 334 includes a plurality of blocks, and these blocks are connected in series. The block contains two series circuits connected in parallel. One series circuit includes two light emitting elements 35, and the other series circuit includes two light emitting elements 335. Here, the light emitting element 335 has a higher forward voltage than the light emitting element 35.

発光素子35,335の順電圧の大きさの差は、大きい方が好ましい。たとえば、発光素子35,335は異なる種類の半導体発光ダイオードである。異なる種類とは、たとえば、発光素子を構成する半導体材料の組成が異なっている場合である。たとえば、順電圧が低い方の発光素子35は、一般的な赤色発光ダイオードで、順電圧は2V程度である。順電圧が高い方の発光素子335は、一般的な白色ダイオードで、順電圧は3.5V~4V程度である。異なる種類の半導体発光ダイオードに限らず、同じ種類の半導体発光ダイオードであっても、順電圧が低めのものと高めのものとをあらかじめ選別して使い分けてもよい。 It is preferable that the difference in the magnitude of the forward voltage between the light emitting elements 35 and 335 is large. For example, the light emitting devices 35 and 335 are different types of semiconductor light emitting diodes. The different types are, for example, cases where the composition of the semiconductor material constituting the light emitting device is different. For example, the light emitting element 35 having the lower forward voltage is a general red light emitting diode, and the forward voltage is about 2V. The light emitting element 335 having the higher forward voltage is a general white diode, and the forward voltage is about 3.5V to 4V. Not limited to different types of semiconductor light emitting diodes, even if the same type of semiconductor light emitting diode is used, one having a low forward voltage and one having a high forward voltage may be selected in advance and used properly.

図7(b)に示すように、ブロック2の直列回路のうち、順電圧が低い方の発光素子35が故障により開放された場合には、電流は、ブロック2の順電圧が高い方の発光素子335に流れる。そのため、コンデンサ32cから流出する電流は、コンデンサ電圧監視回路334に流れ続けて、発光素子35,335は点灯状態を維持することができる。 As shown in FIG. 7B, when the light emitting element 35 having the lower forward voltage of the series circuit of the block 2 is opened due to a failure, the current is the light emitted by the one having the higher forward voltage of the block 2. It flows to the element 335. Therefore, the current flowing out from the capacitor 32c continues to flow in the capacitor voltage monitoring circuit 334, and the light emitting elements 35 and 335 can maintain the lighting state.

一方の直列回路に電流が流れたときの両端の電圧と、他方の直列回路に電流が流れたときの両端の電圧との間に十分な差があれば、コンデンサ32cから流出した電流が2つの直列回路に分流することがないので、発光素子35,335を十分な明るさで発光させることができる。 If there is a sufficient difference between the voltage across the one series circuit when the current flows and the voltage across the other series circuit when the current flows, the two currents flowing out from the capacitor 32c will be two. Since the current is not divided into the series circuit, the light emitting elements 35 and 335 can be made to emit light with sufficient brightness.

図8(a)および図8(b)は、第4の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的な回路図である。
図8(a)に示すように、単位変換器430は、上述の他の実施形態とは異なるコンデンサ電圧監視回路434を含む。コンデンサ電圧監視回路434は、複数のブロックを含み、これらのブロックは直列に接続されている。ブロックは、並列に接続された2つの直列回路を含む。一方の直列回路は、2個の発光素子35を含み、他方の直列回路は、2個の発光素子35およびインピーダンス素子435を含んでいる。ここで、2つの直列回路において、それぞれの発光素子35は、同じ数でもよいし、異なっていてもよい。発光素子35の数が異なる場合には、好ましくは、インピーダンス素子435が含まれる直列回路の発光素子35の数が、インピーダンス素子435が含まれない直列回路の発光素子35の数よりも多い。
8 (a) and 8 (b) are schematic circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device of the fourth embodiment.
As shown in FIG. 8A, the unit converter 430 includes a capacitor voltage monitoring circuit 434 that is different from the other embodiments described above. The capacitor voltage monitoring circuit 434 includes a plurality of blocks, and these blocks are connected in series. The block contains two series circuits connected in parallel. One series circuit includes two light emitting elements 35, and the other series circuit includes two light emitting elements 35 and an impedance element 435. Here, in the two series circuits, the number of each light emitting element 35 may be the same or may be different. When the number of light emitting elements 35 is different, preferably, the number of light emitting elements 35 of the series circuit including the impedance element 435 is larger than the number of light emitting elements 35 of the series circuit not including the impedance element 435.

インピーダンス素子435は、たとえば整流器(ダイオード)や、定電圧ダイオード(ツェナーダイオード)、ダイアック等の非線形半導体素子である。インピーダンス素子435は、電流が流れたときに、直列回路の両端の電圧が他方の側の直列回路の両端の電圧よりも高くなればよいので、非線形素子に限らず、線形素子であってもよい。インピーダンス素子435は、たとえば抵抗器であり、抵抗器36の抵抗値よりも十分小さい抵抗値を有する。 The impedance element 435 is a non-linear semiconductor element such as a rectifier (diode), a constant voltage diode (zener diode), or a DIAC. The impedance element 435 is not limited to a non-linear element but may be a linear element as long as the voltage across the series circuit becomes higher than the voltage across the series circuit on the other side when a current flows. .. The impedance element 435 is, for example, a resistor and has a resistance value sufficiently smaller than the resistance value of the resistor 36.

図8(b)に示すように、ブロック2の直列回路のうち、インピーダンス素子435がない方の直列回路の発光素子35が故障により開放された場合には、電流は、ブロック2のインピーダンス素子435がある方の直列回路に流れる。そのため、コンデンサ32cから流出する電流は、コンデンサ電圧監視回路434に流れ続けて、発光素子35は点灯状態を維持することができる。 As shown in FIG. 8B, when the light emitting element 35 of the series circuit of the series circuit of the block 2 without the impedance element 435 is released due to a failure, the current is transferred to the impedance element 435 of the block 2. It flows to the series circuit of the one. Therefore, the current flowing out from the capacitor 32c continues to flow in the capacitor voltage monitoring circuit 434, and the light emitting element 35 can maintain the lighting state.

この実施形態では、2つの直列回路のそれぞれに電流が流れたときに発生する直列回路の両端の電圧の大きさが十分相違していればよいので、2つの直列回路の両方にインピーダンス素子を挿入し、発光素子35の数を適切に調整してもよい。 In this embodiment, it is sufficient that the magnitudes of the voltages across the series circuits generated when a current flows through each of the two series circuits are sufficiently different, so an impedance element is inserted in both of the two series circuits. Then, the number of the light emitting elements 35 may be adjusted appropriately.

上述した各実施形態において、2つの直列回路において、一方の直列回路に含まれる発光素子と他方の直列回路に含まれる発光素子とで、異なる発光色としてもよい。いずれかの直列回路の発光素子が点灯しているときの発光色によって、どちらの直列回路の発光素子が点灯しているかを識別することができる。たとえば、点灯している発光素子の発光色によって、導通時の両端の電圧が低い方の直列回路の発光素子が故障していることを事前に認識することができるので、次の定期保守点検時等に故障した発光素子を交換することができ、確実なコンデンサ電圧監視を実現することができる。 In each of the above-described embodiments, in the two series circuits, the light emitting element included in one series circuit and the light emitting element included in the other series circuit may have different emission colors. It is possible to identify which series circuit light emitting element is lit by the emission color when the light emitting element of any series circuit is lit. For example, depending on the emission color of the lit light emitting element, it is possible to recognize in advance that the light emitting element of the series circuit with the lower voltage at both ends during conduction is out of order. It is possible to replace the light emitting element that has failed due to the above, and to realize reliable capacitor voltage monitoring.

上述の各実施形態では、それぞれ単独の場合に限らず、複数の実施形態の要素を組み合わせてもよい。たとえば、2つの直列回路の発光素子の直列数を異ならせるとともに、発光素子の特性も異ならせるようにしてもよい。さらに、いずれかの直列回路あるいは両方の直列回路にインピーダンス素子を挿入してもよい。 In each of the above-described embodiments, the elements of a plurality of embodiments may be combined, not limited to the case of each alone. For example, the number of light emitting elements in the two series circuits may be different, and the characteristics of the light emitting elements may be different. Further, an impedance element may be inserted in either one series circuit or both series circuits.

上述の各実施形態では、1つのブロックは、並列に接続された2つの直列回路を含むものとしたが、3つ以上の直列回路を並列に接続するようにしてもよい。並列数を増やすことによって、冗長度が高まり、よりメンテナンスフリーに近づけることができる。ただし、並列に接続される直列回路の両端の電圧は、直列回路に電流が流れたときに十分相違している必要がある。 In each of the above-described embodiments, one block includes two series circuits connected in parallel, but three or more series circuits may be connected in parallel. By increasing the number of parallels, the redundancy can be increased and the maintenance-free approach can be achieved. However, the voltage across the series circuit connected in parallel must be sufficiently different when a current flows through the series circuit.

上述の各実施形態では、MMCの各単位変換器に適用されるのが好ましいが、適用される変換器は、MMCに限らず、コンデンサを有する主回路を有する電力変換器であってももちろんかまわない。 In each of the above embodiments, it is preferable to apply to each unit converter of MMC, but the converter to be applied is not limited to MMC, and of course, it may be a power converter having a main circuit having a capacitor. not.

以上説明した実施形態によれば、発光素子が故障してもコンデンサの電圧を確実に監視できる電力変換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 conversion device that can reliably monitor the voltage of the capacitor even if the light emitting element 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.

1 交流回路、2 変圧器、3 直流回路、10 電力変換装置、20 電力変換器、22 アーム、30,230,330,430 単位変換器、32 主回路、32a スイッチング素子、32b ダイオード、32c コンデンサ、32d 抵抗器、34,234,334,434 コンデンサ電圧監視回路、35,335 発光素子、36 抵抗器、435 インピーダンス素子 1 AC circuit, 2 transformer, 3 DC circuit, 10 power converter, 20 power converter, 22 arm, 30, 230, 330, 430 unit converter, 32 main circuit, 32a switching element, 32b diode, 32c capacitor, 32d resistor, 34,234,334,434 capacitor voltage monitoring circuit, 35,335 light emitting element, 36 resistor, 435 impedance element

Claims (5)

コンデンサと、前記コンデンサの電荷を放電するように設けられた放電回路と、前記コンデンサに並列に接続されたコンデンサ電圧監視回路と、を含む主回路を含む電力変換器を備え、
前記コンデンサ電圧監視回路は、
直列に接続された複数の第1発光素子を含む第1直列回路と、
前記第1直列回路に並列に接続され、直列に接続された複数の第2発光素子を含む第2直列回路と、
を含み、
前記第1発光素子が発光する電流が流れたときの前記第1直列回路の両端の電圧の大きさは、前記第2発光素子が発光する電流が流れたときの前記第2直列回路の両端の電圧の大きさと異なり、
前記コンデンサ電圧監視回路は、前記第1直列回路および前記第2直列回路をそれぞれ含む複数のブロックを有し、
前記複数のブロックは、直列に接続されて前記コンデンサに並列に接続され、
前記コンデンサの両端電圧は、前記電力変換器の通常の動作時に1000V以上に充電される電力変換装置。
A power converter comprising a main circuit including a capacitor, a discharge circuit provided to discharge the charge of the capacitor, and a capacitor voltage monitoring circuit connected in parallel to the capacitor.
The capacitor voltage monitoring circuit is
A first series circuit including a plurality of first light emitting elements connected in series,
A second series circuit connected in parallel to the first series circuit and including a plurality of second light emitting elements connected in series, and a second series circuit.
Including
The magnitude of the voltage across the first series circuit when the current emitted by the first light emitting element flows is the magnitude of the voltage across the second series circuit when the current emitted by the second light emitting element flows. Unlike the magnitude of the voltage
The capacitor voltage monitoring circuit has a plurality of blocks including the first series circuit and the second series circuit, respectively.
The plurality of blocks are connected in series and connected in parallel to the capacitor.
A power converter in which the voltage across the capacitor is charged to 1000 V or higher during normal operation of the power converter.
前記第1発光素子および前記第2発光素子は、同一の電流電圧特性を有し、
前記第1発光素子の直列数は、前記第2発光素子の直列数と異なる請求項1記載の電力変換装置。
The first light emitting element and the second light emitting element have the same current-voltage characteristics, and the first light emitting element and the second light emitting element have the same current-voltage characteristics.
The power conversion device according to claim 1, wherein the number of series of the first light emitting element is different from the number of series of the second light emitting element.
前記第1発光素子は、前記第2発光素子とは異なる電流電圧特性を有する請求項1または2に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein the first light emitting element has a current-voltage characteristic different from that of the second light emitting element. 前記第1直列回路または前記第2直列回路の少なくともいずれかは、前記第1発光素子および前記第2発光素子と電流電圧特性の異なるインピーダンス素子を含む請求項1~3のいずれか1つに記載の電力変換装置。 The first series circuit or at least one of the second series circuit according to any one of claims 1 to 3, which includes the first light emitting element and an impedance element having a current-voltage characteristic different from that of the second light emitting element. Power converter. 前記電力変換器は、カスケード接続された複数の前記主回路を含む請求項1~のいずれか1つに記載の電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 4 , wherein the power converter includes a plurality of cascaded main circuits.
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