JP7117818B2 - 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。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to power converters.

交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、主回路部の動作を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置が知られている。こうした電力変換装置において、制御装置を待機２重系で構成することが行われている。すなわち、運転系の制御装置と待機系の制御装置との２つの制御装置を設け、運転系の制御装置に異常などが発生した際に、待機系の制御装置に切り替えられるようにする。これにより、電力変換装置において、より安定した動作を得ることができる。 A power conversion device is known that includes a main circuit section that performs at least one of conversion from AC power to DC power and conversion from DC power to AC power, and a control device that controls the operation of the main circuit section. . In such a power conversion device, a control device is configured with a standby dual system. That is, two control devices, an operating control device and a standby control device, are provided so that when an abnormality occurs in the operating control device, the control device is switched to the standby control device. Thereby, more stable operation can be obtained in the power converter.

また、制御装置を待機２重系で構成する場合に、待機系の制御装置をホットスタンバイ構成とすることも検討されている。ホットスタンバイ構成では、運転系の制御装置及び待機系の制御装置が、主回路部の動作を制御するための制御信号と、運転系の制御信号を選択するための選択信号と、をそれぞれ主回路部に送信し、主回路部側で制御信号を選択させる。これにより、運転系の制御装置に異常などが発生した際に、即座に待機系の制御装置に切り替えることが可能になり、電力変換装置の動作をより安定させることができる。 Further, when configuring the control device in a standby duplex system, it is also being considered to configure the standby control device as a hot standby configuration. In the hot standby configuration, the control device of the operation system and the control device of the standby system send a control signal for controlling the operation of the main circuit unit and a selection signal for selecting the control signal for the operation system to the main circuit. section to select the control signal on the main circuit section side. As a result, when an abnormality or the like occurs in the operating system control device, it is possible to immediately switch to the standby system control device, and the operation of the power conversion device can be further stabilized.

待機系の制御装置をホットスタンバイ構成とする場合には、制御量の合わせ込みや制御信号を生成するためのキャリア波形の同期などを運転系の制御装置と行い、運転系と待機系のそれぞれの制御信号がほぼ一致するようにする。 When the standby system controller is configured to have a hot standby configuration, the operating system controller and the operating system controller synchronize carrier waveforms for generating control signals and matching the control amount. Make the control signals nearly identical.

しかしながら、制御信号を生成する回路の個体差や制御信号の伝送遅延などにより、運転系と待機系との制御信号は、完全には一致せず、誤差が発生する。この誤差のため、運転系の制御信号と待機系の制御信号との切り替えを瞬時に行うと、不要なジッタパルスが発生して不要なスイッチングを行ってしまう可能性などが生じてしまう。従って、運転系の制御信号と待機系の制御信号とを切り替える場合には、一時的に主回路部の動作を停止させる必要がある。一方で、運転系と待機系との切り替えのために主回路部の動作を停止させると、主回路部の出力に外乱が発生してしまう。 However, due to individual differences in circuits that generate control signals, transmission delays of control signals, and the like, the control signals of the operating system and the standby system do not match perfectly, and an error occurs. Due to this error, if switching between the control signal for the operating system and the control signal for the standby system is instantaneously performed, unnecessary jitter pulses may be generated and unnecessary switching may be performed. Therefore, when switching between the control signal for the operating system and the control signal for the standby system, it is necessary to temporarily stop the operation of the main circuit unit. On the other hand, if the operation of the main circuit unit is stopped for switching between the operating system and the standby system, disturbance will occur in the output of the main circuit unit.

このため、電力変換装置では、運転系の制御信号と待機系の制御信号との切り替えを行う場合にも、主回路部の動作の停止を抑制できるようにすることが望まれる。 Therefore, in the power conversion device, it is desirable to be able to suppress the stoppage of the operation of the main circuit unit even when switching between the control signal for the operating system and the control signal for the standby system.

特開２０１１－２４２８７号公報JP 2011-24287 A

本発明の実施形態は、運転系の制御信号と待機系の制御信号との切り替えを行う場合にも、主回路部の動作の停止を抑制できる電力変換装置を提供する。 An embodiment of the present invention provides a power conversion device that can suppress the stoppage of the operation of the main circuit unit even when switching between an operation-system control signal and a standby-system control signal.

本発明の実施形態によれば、複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子のオン・オフにより、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方の交直変換を行う主回路部と、前記主回路部の動作を制御する第１制御装置と、前記主回路部の動作を制御する第２制御装置と、を備え、前記第１制御装置及び前記第２制御装置は、一方を前記主回路部の動作を実際に制御する運転系とし、他方を前記運転系の予備の待機系とするとともに、前記運転系と前記待機系とを切り替えられるようにし、前記第１制御装置は、前記主回路部の動作を制御するための第１制御信号と、前記運転系及び前記待機系を識別するための第１選択信号と、を前記主回路部に送信し、前記第２制御装置は、前記主回路部の動作を制御するための第２制御信号と、前記運転系及び前記待機系を識別するための第２選択信号と、を前記主回路部に送信し、前記主回路部は、前記第１選択信号及び前記第２選択信号を基に、前記第１制御信号及び前記第２制御信号から前記運転系の制御信号を選択し、選択した前記運転系の前記制御信号に基づいて前記複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する制御回路を有し、前記第１選択信号及び前記第２選択信号は、前記運転系であることを示す運転状態と、前記待機系であることを示す待機状態と、を有し、前記第１制御装置及び前記第２制御装置は、前記運転系と前記待機系とを切り替える場合に、前記第１選択信号及び前記第２選択信号の双方を前記運転状態とするオーバーラップ期間を設け、前記制御回路は、前記オーバーラップ期間において、前記第１制御信号と前記第２制御信号とが同じ状態となった際に、前記運転系と前記待機系とを切り替える電力変換装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention, a plurality of switching elements are provided, and at least one of AC power to DC power conversion and DC power to AC power conversion is performed by turning on/off the plurality of switching elements. A main circuit unit that performs conversion, a first controller that controls operation of the main circuit unit, and a second controller that controls operation of the main circuit unit, wherein the first controller and the second controller are provided. The control device has one operating system for actually controlling the operation of the main circuit unit and the other operating system as a backup standby system for the operating system, and is capable of switching between the operating system and the standby system. a first control device for transmitting a first control signal for controlling the operation of the main circuit unit and a first selection signal for identifying the operating system and the standby system to the main circuit unit; The second control device transmits to the main circuit unit a second control signal for controlling the operation of the main circuit unit and a second selection signal for identifying the operating system and the standby system. , the main circuit unit selects a control signal for the operation system from the first control signal and the second control signal based on the first selection signal and the second selection signal, A control circuit for controlling on/off of the plurality of switching elements based on the control signal, wherein the first selection signal and the second selection signal are an operating state indicating the operating system; and a standby state indicating a standby system, wherein the first control device and the second control device receive the first selection signal and the second control device when switching between the operation system and the standby system. An overlap period is provided in which both of the selection signals are in the operating state, and the control circuit controls the operating state when the first control signal and the second control signal are in the same state during the overlap period. A power converter is provided that switches between a system and the standby system.

運転系の制御信号と待機系の制御信号との切り替えを行う場合にも、主回路部の動作の停止を抑制できる電力変換装置が提供される。 Provided is a power converter that can suppress the stoppage of the operation of the main circuit unit even when switching between the control signal for the operating system and the control signal for the standby system.

実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which represents typically the power converter device which concerns on embodiment. 変換器を模式的に表すブロック図である。1 is a block diagram schematically representing a converter; FIG. 第１制御装置及び第２制御装置を模式的に表すブロック図である。It is a block diagram which represents a 1st control apparatus and a 2nd control apparatus typically. 制御信号生成部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。4 is a graph diagram schematically showing an example of the operation of a control signal generator; FIG. 電力変換装置の動作の一例を模式的に表すタイミングチャートである。It is a timing chart which expresses an example of operation of a power converter typically. 電力変換装置の動作の参考例を模式的に表すタイミングチャートである。It is a timing chart which represents typically the reference example of operation|movement of a power converter device. 変換器の変形例を模式的に表すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram schematically showing a modified example of the converter;

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
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は適宜省略する。 Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each portion, the size ratio between portions, and the like are not necessarily the same as the actual ones. Also, even when the same parts are shown, the dimensions and ratios may be different depending on the drawing.
In addition, in the present specification and each figure, the same reference numerals are given to the same elements as those described above with respect to the already-appearing figures, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

図１は、実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、電力変換装置１０は、第１制御装置１１と、第２制御装置１２と、主回路部１４と、を備える。電力変換装置１０は、例えば、直流送電システムに用いられる。電力変換装置１０は、直流送電システムにおいて、交流電力系統２（交流回路）及び一対の直流送電線３、４（直流回路）に接続される。 FIG. 1 is a block diagram schematically showing a power conversion device according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the power conversion device 10 includes a first control device 11, a second control device 12, and a main circuit section . The power conversion device 10 is used, for example, in a DC power transmission system. The power converter 10 is connected to an AC power system 2 (AC circuit) and a pair of DC transmission lines 3 and 4 (DC circuit) in a DC power transmission system.

直流送電システムは、例えば、変圧器６を有する。電力変換装置１０の主回路部１４は、変圧器６を介して交流電力系統２に接続される。変圧器６は、交流電力系統２の交流電力を主回路部１４に対応した交流電力に変換する。変圧器６は、主回路部１４に合わせて交流電力の実効値を変化させる。変圧器６は、必要に応じて設けられ、省略可能である。主回路部１４には、交流電力系統２の交流電力を直接供給してもよい。 The DC power transmission system has a transformer 6, for example. A main circuit unit 14 of the power converter 10 is connected to the AC power system 2 via a transformer 6 . The transformer 6 converts the AC power of the AC power system 2 into AC power corresponding to the main circuit section 14 . The transformer 6 changes the effective value of AC power according to the main circuit section 14 . The transformer 6 is provided as required and can be omitted. The AC power of the AC power system 2 may be directly supplied to the main circuit unit 14 .

電力変換装置１０は、交流電力系統２から供給された交流電力を直流電力に変換し、変換後の直流電力を直流送電線３、４に供給する。また、電力変換装置１０は、直流送電線３、４から供給された直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を交流電力系統２に供給する。このように、電力変換装置１０は、交流から直流への交直変換、及び、直流から交流への交直変換を行う。 The power converter 10 converts AC power supplied from the AC power system 2 into DC power, and supplies the converted DC power to the DC transmission lines 3 and 4 . The power conversion device 10 also converts the DC power supplied from the DC transmission lines 3 and 4 into AC power, and supplies the converted AC power to the AC power system 2 . Thus, the power converter 10 performs AC-DC conversion from AC to DC and AC-DC conversion from DC to AC.

交流電力系統２の交流電力は、例えば、三相交流電力である。電力変換装置１０は、例えば、三相交流電力から直流電力への変換、及び、直流電力から三相交流電力への変換を行う。交流電力系統２の交流電力は、単相交流電力などでもよい。 The AC power of the AC power system 2 is, for example, three-phase AC power. The power converter 10 performs, for example, conversion from three-phase AC power to DC power and conversion from DC power to three-phase AC power. The AC power of the AC power system 2 may be single-phase AC power or the like.

例えば、直流送電線３は、直流電力の高圧側の送電線であり、直流送電線４は、直流電力の低圧側の送電線である。電力変換装置１０は、直流送電線３側が高圧、直流送電線４側が低圧となるように、変換後の直流電力を直流送電線３、４に出力する。 For example, the DC transmission line 3 is a transmission line on the high voltage side of DC power, and the DC transmission line 4 is a transmission line on the low voltage side of DC power. The power conversion device 10 outputs converted DC power to the DC transmission lines 3 and 4 so that the DC transmission line 3 side has a high voltage and the DC transmission line 4 side has a low voltage.

電力変換装置１０は、直流送電システムに限ることなく、交流から直流への変換及び直流から交流への変換が必要な他の任意のシステムなどに適用してもよい。電力変換装置１０による交直変換は、交流から直流及び直流から交流の双方に限ることなく、交流から直流又は直流から交流の一方のみでもよい。電力変換装置１０は、交流から直流及び直流から交流の少なくとも一方の交直変換を実行可能であればよい。また、この例では、交流電力系統２を交流回路、各直流送電線３、４を直流回路として示している。交流回路は、例えば、交流負荷や交流電力源などでもよい。直流回路は、例えば、直流負荷や直流電力源などでもよい。 The power conversion device 10 is not limited to a DC power transmission system, and may be applied to any other system that requires AC-to-DC conversion and DC-to-AC conversion. The AC/DC conversion by the power converter 10 is not limited to both AC to DC and DC to AC, but may be AC to DC or DC to AC. The power conversion device 10 may be capable of performing AC/DC conversion of at least one of AC to DC and DC to AC. Also, in this example, the AC power system 2 is shown as an AC circuit, and the DC transmission lines 3 and 4 are shown as DC circuits. The AC circuit may be, for example, an AC load, an AC power source, or the like. The DC circuit may be, for example, a DC load, a DC power source, or the like.

主回路部１４は、交流電力系統２と各直流送電線３、４との間に設けられる。主回路部１４は、交流電力から直流電力への変換、及び、直流電力から交流電力への変換を行う。主回路部１４は、例えば、ＭＭＣ（Modular Multilevel Converter）型の電力変換器である。ＭＭＣ型の主回路部１４は、直列に接続された複数の変換器を有する。各変換器は、ハーフブリッジ接続又はフルブリッジ接続された複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列に接続された電荷蓄積素子と、を有する。主回路部１４は、各スイッチング素子のスイッチングにより、交直変換を行う。 The main circuit unit 14 is provided between the AC power system 2 and the DC transmission lines 3 and 4 . The main circuit unit 14 converts AC power to DC power and converts DC power to AC power. The main circuit unit 14 is, for example, an MMC (Modular Multilevel Converter) type power converter. The MMC type main circuit section 14 has a plurality of converters connected in series. Each converter has a plurality of half-bridge or full-bridge connected switching elements and a charge storage element connected in parallel to each switching element. The main circuit unit 14 performs AC/DC conversion by switching each switching element.

第１制御装置１１及び第２制御装置１２は、主回路部１４と接続されている。第１制御装置１１及び第２制御装置１２は、各スイッチング素子のオン・オフを制御することにより、主回路部１４による交流電力から直流電力への変換、及び、直流電力から交流電力への変換を制御する。 The first control device 11 and the second control device 12 are connected to the main circuit section 14 . The first control device 11 and the second control device 12 control the on/off of each switching element so that the main circuit unit 14 converts AC power to DC power and converts DC power to AC power. to control.

このように、電力変換装置１０は、第１制御装置１１及び第２制御装置１２のいずれかで主回路部１４の動作を制御する。すなわち、電力変換装置１０は、第１制御装置１１及び第２制御装置１２を冗長構成としている。 In this manner, the power conversion device 10 controls the operation of the main circuit section 14 using either the first control device 11 or the second control device 12 . That is, the power conversion device 10 has a redundant configuration of the first control device 11 and the second control device 12 .

電力変換装置１０は、第１制御装置１１及び第２制御装置１２の一方を運転系の制御装置とし、他方を待機系の制御装置とする。運転系の制御装置とは、主回路部１４の動作を実際に制御する制御装置である。待機系の制御装置とは、運転系の制御装置の故障やメンテナンスの際などに、運転系の制御装置に代わって主回路部１４の動作を制御する予備の制御装置である。電力変換装置１０は、故障やメンテナンスなどに応じて、第１制御装置１１及び第２制御装置１２の運転系と待機系とを切り替える。すなわち、第１制御装置１１が運転系の場合には、第２制御装置１２が待機系となり、第２制御装置１２が運転系の場合には、第１制御装置１１が待機系となる。これにより、第１制御装置１１及び第２制御装置１２の一方が故障などを起こした場合にも、他方を用いて主回路部１４の運転を継続することができ、電力変換装置１０の信頼性を向上させることができる。 In the power conversion device 10, one of the first control device 11 and the second control device 12 is used as an operating control device, and the other is used as a standby control device. The operating system control device is a control device that actually controls the operation of the main circuit unit 14 . The standby system control device is a backup control device that controls the operation of the main circuit unit 14 in place of the operation system control device at the time of failure or maintenance of the operation system control device. The power conversion device 10 switches between the operating system and the standby system of the first control device 11 and the second control device 12 according to failure, maintenance, or the like. That is, when the first control device 11 is the driving system, the second control device 12 is the standby system, and when the second control device 12 is the driving system, the first control device 11 is the standby system. As a result, even if one of the first control device 11 and the second control device 12 fails, the other can be used to continue the operation of the main circuit unit 14, and the reliability of the power conversion device 10 can be improved. can be improved.

また、電力変換装置１０では、例えば、運転系の制御装置が正常に動作している間も、待機系の制御装置を運転系の制御装置と同期して動作させる。第１制御装置１１及び第２制御装置１２は、それぞれ制御信号を主回路部１４に入力する。主回路部１４は、第１制御装置１１及び第２制御装置１２のうち、運転系の制御装置の制御信号に基づいて動作する。すなわち、第１制御装置１１及び第２制御装置１２において、待機系の制御装置は、いわゆるホットスタンバイで動作する。これにより、運転系の制御装置に故障などが発生した場合に、即座に待機系の制御装置に切り替えることができる。運転系の制御装置から待機系の制御装置への切り替えの際に、主回路部１４の動作が停止してしまうことを抑制し、電力変換装置１０において、より安定した動作を得ることができる。 Further, in the power conversion device 10, for example, even while the operating control device is operating normally, the standby control device is operated in synchronization with the operating control device. The first control device 11 and the second control device 12 each input a control signal to the main circuit section 14 . The main circuit unit 14 operates based on a control signal from the operating control device of the first control device 11 and the second control device 12 . That is, in the first control device 11 and the second control device 12, the standby control device operates in so-called hot standby. As a result, when a failure or the like occurs in the operating system control device, it is possible to immediately switch to the standby system control device. It is possible to suppress the stoppage of the operation of the main circuit unit 14 at the time of switching from the operating system control device to the standby system control device, and to obtain more stable operation in the power conversion device 10.

第１制御装置１１及び第２制御装置１２は、例えば、ネットワークなどを介して上位のコントローラと通信を行い、上位のコントローラから入力される指令値などに基づいて主回路部１４の動作を制御する。また、第１制御装置１１及び第２制御装置１２は、例えば、互いに通信を行い、運転系の制御装置の動作に待機系の制御装置の動作を同期させるとともに、互いの動作状況の確認を行う。なお、第１制御装置１１と第２制御装置１２との間の通信は、有線でもよいし、無線でもよい。 The first control device 11 and the second control device 12, for example, communicate with a higher-level controller via a network or the like, and control the operation of the main circuit unit 14 based on command values or the like input from the higher-level controller. . In addition, the first control device 11 and the second control device 12, for example, communicate with each other, synchronize the operation of the standby control device with the operation of the operating control device, and check the operation status of each other. . Communication between the first control device 11 and the second control device 12 may be wired or wireless.

主回路部１４は、第１及び第２の一対の直流端子２０ａ、２０ｂと、第１～第３の３つの交流端子２１ａ～２１ｃと、第１～第６の６つのアーム部２２ａ～２２ｆと、を有する。 The main circuit portion 14 includes first and second pairs of DC terminals 20a and 20b, first to third three AC terminals 21a to 21c, and first to sixth six arm portions 22a to 22f. , has

第１直流端子２０ａは、高圧側の直流送電線３に接続される。第２直流端子２０ｂは、低圧側の直流送電線４に接続される。これにより、主回路部１４によって変換された直流電力が直流送電線３、４に供給されるとともに、直流送電線３、４から供給された直流電力が主回路部１４に入力される。 The first DC terminal 20a is connected to the DC transmission line 3 on the high voltage side. The second DC terminal 20b is connected to the DC transmission line 4 on the low voltage side. As a result, the DC power converted by the main circuit section 14 is supplied to the DC transmission lines 3 and 4 and the DC power supplied from the DC transmission lines 3 and 4 is input to the main circuit section 14 .

第１アーム部２２ａは、第１直流端子２０ａに接続される。第２アーム部２２ｂは、第１アーム部２２ａと第２直流端子２０ｂとの間に接続される。第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂは、各直流端子２０ａ、２０ｂの間に直列に接続される。 The first arm portion 22a is connected to the first DC terminal 20a. The second arm portion 22b is connected between the first arm portion 22a and the second DC terminal 20b. The first arm portion 22a and the second arm portion 22b are connected in series between the DC terminals 20a and 20b.

第３アーム部２２ｃは、第１直流端子２０ａに接続される。第４アーム部２２ｄは、第３アーム部２２ｃと第２直流端子２０ｂとの間に接続される。第３アーム部２２ｃ及び第４アーム部２２ｄは、第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂに対して並列に接続される。 The third arm portion 22c is connected to the first DC terminal 20a. The fourth arm portion 22d is connected between the third arm portion 22c and the second DC terminal 20b. The third arm portion 22c and the fourth arm portion 22d are connected in parallel to the first arm portion 22a and the second arm portion 22b.

第５アーム部２２ｅは、第１直流端子２０ａに接続される。第６アーム部２２ｆは、第５アーム部２２ｅと第２直流端子２０ｂとの間に接続される。すなわち、第５アーム部２２ｅ及び第６アーム部２２ｆは、第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂに対して並列に接続されるとともに、第３アーム部２２ｃ及び第４アーム部２２ｄに対して並列に接続される。 The fifth arm portion 22e is connected to the first DC terminal 20a. The sixth arm portion 22f is connected between the fifth arm portion 22e and the second DC terminal 20b. That is, the fifth arm portion 22e and the sixth arm portion 22f are connected in parallel to the first arm portion 22a and the second arm portion 22b, and the third arm portion 22c and the fourth arm portion 22d. connected in parallel.

主回路部１４では、第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂによって第１レグＬＧ１が構成され、第３アーム部２２ｃ及び第４アーム部２２ｄによって第２レグＬＧ２が構成され、第５アーム部２２ｅ及び第６アーム部２２ｆによって第３レグＬＧ３が構成される。すなわち、この例において、主回路部１４は、３レグ、６アームの三相インバータである。第１アーム部２２ａ、第３アーム部２２ｃ及び第５アーム部２２ｅは、上側アームである。第２アーム部２２ｂ、第４アーム部２２ｄ及び第６アーム部２２ｆは、下側アームである。 In the main circuit section 14, the first leg LG1 is configured by the first arm section 22a and the second arm section 22b, the second leg LG2 is configured by the third arm section 22c and the fourth arm section 22d, and the fifth arm section. 3rd leg LG3 is comprised by 22e and the 6th arm part 22f. That is, in this example, the main circuit section 14 is a 3-leg, 6-arm three-phase inverter. The first arm portion 22a, the third arm portion 22c and the fifth arm portion 22e are upper arms. The second arm portion 22b, the fourth arm portion 22d and the sixth arm portion 22f are lower arms.

第１アーム部２２ａは、直列に接続された複数の変換器ＵＰ１、ＵＰ２…ＵＰＭ１を有する。第２アーム部２２ｂは、直列に接続された複数の変換器ＵＮ１、ＵＮ２…ＵＮＭ２を有する。第３アーム部２２ｃは、直列に接続された複数の変換器ＶＰ１、ＶＰ２…ＶＰＭ３を有する。第４アーム部２２ｄは、直列に接続された複数の変換器ＶＮ１、ＶＮ２…ＶＮＭ４を有する。第５アーム部２２ｅは、直列に接続された複数の変換器ＷＰ１、ＷＰ２…ＷＰＭ５を有する。第６アーム部２２ｆは、直列に接続された複数の変換器ＷＮ１、ＷＮ２…ＷＮＭ６を有する。 The first arm portion 22a has a plurality of converters UP1, UP2 . . . UPM1 connected in series. The second arm portion 22b has a plurality of transducers UN1, UN2 . . . UNM2 connected in series. The third arm portion 22c has a plurality of converters VP1, VP2 . . . VPM3 connected in series. The fourth arm portion 22d has a plurality of converters VN1, VN2 . . . VNM4 connected in series. The fifth arm portion 22e has a plurality of transducers WP1, WP2 . . . WPM 5 connected in series. The sixth arm portion 22f has a plurality of transducers WN1, WN2 . . . WNM 6 connected in series.

但し、以下では、各変換器ＵＰ１、ＵＰ２…ＵＰＭ１、ＵＮ１、ＵＮ２…ＵＮＭ２、ＶＰ１、ＶＰ２…ＶＰＭ３、ＶＮ１、ＶＮ２…ＶＮＭ４、ＷＰ１、ＷＰ２…ＷＰＭ５、ＷＮ１、ＷＮ２…ＷＮＭ６をまとめて呼称する場合に、「変換器ＣＥＬ」と称す。 However, hereinafter, each converter UP1, UP2... UPM1 , UN1, UN2... UNM2 , VP1, VP2... VPM3 , VN1, VN2... VNM4 , WP1, WP2... WPM5 , WN1, WN2... WNM6 When collectively referred to, they are referred to as "converter CEL".

各アーム部２２ａ～２２ｆにおいて、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６は、直列接続された変換器ＣＥＬの台数を表す。各アーム部２２ａ～２２ｆにおいて、直列接続される変換器ＣＥＬの台数は、例えば、１００台～１２０台程度である。但し、直列接続される変換器ＣＥＬの台数は、これに限ることなく、任意の台数でよい。 In each arm 22a-22f, M 1 , M 2 , M 3 , M 4 , M 5 , M 6 represent the number of converters CEL connected in series. In each of the arms 22a-22f, the number of converters CEL connected in series is, for example, about 100-120. However, the number of converters CEL connected in series is not limited to this, and may be any number.

各アーム部２２ａ～２２ｆに設けられる変換器ＣＥＬの台数は、実質的に同じである。例えば、多数の各変換器ＣＥＬが接続される場合には、主回路部１４の動作に影響のない範囲において、各アーム部２２ａ～２２ｆに設けられる変換器ＣＥＬの台数が異なってもよい。例えば、１つのアーム部に１００台の変換器ＣＥＬを直列に接続する場合、別のアーム部に設ける変換器ＣＥＬの台数は、１～２台異なってもよい。 The number of transducers CEL provided in each arm portion 22a-22f is substantially the same. For example, when a large number of converters CEL are connected, the number of converters CEL provided in each arm section 22a to 22f may be different as long as the operation of the main circuit section 14 is not affected. For example, when 100 transducers CEL are connected in series to one arm, the number of transducers CEL provided to another arm may differ by one or two.

各アーム部２２ａ～２２ｆのそれぞれは、バッファリアクトル２３ａ～２３ｆと、複数の電流検出器２４ａ～２４ｆと、をさらに有する。また、電力変換装置１０は、電圧検出器２５をさらに有する。 Each arm portion 22a-22f further has a buffer reactor 23a-23f and a plurality of current detectors 24a-24f. Moreover, the power conversion device 10 further has a voltage detector 25 .

各バッファリアクトル２３ａ～２３ｆは、各アーム部２２ａ～２２ｆのそれぞれにおいて、各変換器ＣＥＬに直列に接続される。第１アーム部２２ａのバッファリアクトル２３ａは、交流端子２１ａと第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂとの接続点と変換器ＵＰ１との間に設けられる。第２アーム部２２ｂのバッファリアクトル２３ｂは、交流端子２１ａと第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂとの接続点と変換器ＵＮ１との間に設けられる。第３アーム部２２ｃのバッファリアクトル２３ｃは、交流端子２１ｂと第３アーム部２２ｃ及び第４アーム部２２ｄとの接続点と変換器ＶＰ１との間に設けられる。第４アーム部２２ｄのバッファリアクトル２３ｄは、交流端子２１ｂと第３アーム部２２ｃ及び第４アーム部２２ｄとの接続点と変換器ＶＮ１との間に設けられる。第５アーム部２２ｅのバッファリアクトル２３ｅは、交流端子２１ｃと第５アーム部２２ｅ及び第６アーム部２２ｆとの接続点と変換器ＷＰ１との間に設けられる。第６アーム部２２ｆのバッファリアクトル２３ｆは、交流端子２１ｃと第５アーム部２２ｅ及び第６アーム部２２ｆとの接続点と変換器ＷＮ１との間に設けられる。 Each buffer reactor 23a-23f is connected in series with each converter CEL in each arm part 22a-22f. The buffer reactor 23a of the first arm portion 22a is provided between the connection point between the AC terminal 21a, the first arm portion 22a and the second arm portion 22b, and the converter UP1. The buffer reactor 23b of the second arm portion 22b is provided between the connection point between the AC terminal 21a, the first arm portion 22a and the second arm portion 22b, and the converter UN1. The buffer reactor 23c of the third arm portion 22c is provided between the connection point between the AC terminal 21b, the third arm portion 22c and the fourth arm portion 22d, and the converter VP1. The buffer reactor 23d of the fourth arm portion 22d is provided between the connection point between the AC terminal 21b, the third arm portion 22c and the fourth arm portion 22d, and the converter VN1. The buffer reactor 23e of the fifth arm portion 22e is provided between the connection point between the AC terminal 21c, the fifth arm portion 22e and the sixth arm portion 22f, and the converter WP1. The buffer reactor 23f of the sixth arm portion 22f is provided between the connection point between the AC terminal 21c, the fifth arm portion 22e and the sixth arm portion 22f, and the converter WN1.

電流検出器２４ａは、第１アーム部２２ａに設けられ、第１アーム部２２ａに流れる電流を検出する。すなわち、電流検出器２４ａは、第１アーム部２２ａのアーム電流を検出する。電流検出器２４ａは、図示を省略した配線などを介して第１制御装置１１及び第２制御装置１２に接続されている。電流検出器２４ａは、検出した第１アーム部２２ａの電流値Ｉａ１を第１制御装置１１及び第２制御装置１２に入力する。これにより、第１制御装置１１及び第２制御装置１２には、第１アーム部２２ａの電流値Ｉａ１が入力される。 The current detector 24a is provided on the first arm portion 22a and detects the current flowing through the first arm portion 22a. That is, the current detector 24a detects the arm current of the first arm portion 22a. The current detector 24a is connected to the first control device 11 and the second control device 12 via wiring (not shown) or the like. The current detector 24 a inputs the detected current value Ia1 of the first arm portion 22 a to the first control device 11 and the second control device 12 . As a result, the current value Ia1 of the first arm portion 22a is input to the first control device 11 and the second control device 12 .

以下同様に、電流検出器２４ｂは、第２アーム部２２ｂに流れる電流を検出し、検出した電流値Ｉａ２を第１制御装置１１及び第２制御装置１２に入力する。電流検出器２４ｃは、第３アーム部２２ｃに流れる電流を検出し、検出した電流値Ｉａ３を第１制御装置１１及び第２制御装置１２に入力する。電流検出器２４ｄは、第４アーム部２２ｄに流れる電流を検出し、検出した電流値Ｉａ４を第１制御装置１１及び第２制御装置１２に入力する。電流検出器２４ｅは、第５アーム部２２ｅに流れる電流を検出し、検出した電流値Ｉａ５を第１制御装置１１及び第２制御装置１２に入力する。電流検出器２４ｆは、第６アーム部２２ｆに流れる電流を検出し、検出した電流値Ｉａ６を第１制御装置１１及び第２制御装置１２に入力する。 Similarly, the current detector 24b detects the current flowing through the second arm portion 22b and inputs the detected current value Ia2 to the first control device 11 and the second control device 12. FIG. The current detector 24 c detects the current flowing through the third arm portion 22 c and inputs the detected current value Ia3 to the first controller 11 and the second controller 12 . The current detector 24 d detects the current flowing through the fourth arm portion 22 d and inputs the detected current value Ia4 to the first controller 11 and the second controller 12 . The current detector 24e detects the current flowing through the fifth arm portion 22e and inputs the detected current value Ia5 to the first control device 11 and the second control device 12 . The current detector 24f detects the current flowing through the sixth arm portion 22f and inputs the detected current value Ia6 to the first control device 11 and the second control device 12 .

電圧検出器２５は、交流電力系統２の各相の交流電圧（相電圧）を検出し、検出値を第１制御装置１１及び第２制御装置１２に入力する。電圧検出器２５は、変圧器６の一次側に接続してもよいし、二次側に接続してもよい。ここで、交流電力系統２の３つの相を、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする。電圧検出器２５は、Ｕ相の交流電圧の電圧値Ｖｕを検出して第１制御装置１１及び第２制御装置１２に入力し、Ｖ相の交流電圧の電圧値Ｖｖを検出して第１制御装置１１及び第２制御装置１２に入力し、Ｗ相の交流電圧の電圧値Ｖｗを検出して第１制御装置１１及び第２制御装置１２に入力する。 The voltage detector 25 detects the AC voltage (phase voltage) of each phase of the AC power system 2 and inputs the detected value to the first control device 11 and the second control device 12 . The voltage detector 25 may be connected to the primary side of the transformer 6 or may be connected to the secondary side. Here, the three phases of the AC power system 2 are assumed to be U-phase, V-phase, and W-phase, respectively. The voltage detector 25 detects the voltage value Vu of the U-phase AC voltage and inputs it to the first control device 11 and the second control device 12, and detects the voltage value Vv of the V-phase AC voltage to perform the first control. It is input to the device 11 and the second control device 12 , and the voltage value Vw of the W-phase AC voltage is detected and input to the first control device 11 and the second control device 12 .

主回路部１４では、第１アーム部２２ａと第２アーム部２２ｂとの接続点、第３アーム部２２ｃと第４アーム部２２ｄとの接続点、及び、第５アーム部２２ｅと第６アーム部２２ｆとの接続点のそれぞれが、交流出力点となる。 In the main circuit portion 14, a connection point between the first arm portion 22a and the second arm portion 22b, a connection point between the third arm portion 22c and the fourth arm portion 22d, and a connection point between the fifth arm portion 22e and the sixth arm portion 22f becomes an AC output point.

第１交流端子２１ａは、第１アーム部２２ａと第２アーム部２２ｂとの接続点に接続される。第２交流端子２１ｂは、第３アーム部２２ｃと第４アーム部２２ｄとの接続点に接続される。第３交流端子２１ｃは、第５アーム部２２ｅと第６アーム部２２ｆとの接続点に接続される。各交流端子２１ａ～２１ｃは、例えば、変圧器６に接続される。 The first AC terminal 21a is connected to a connection point between the first arm portion 22a and the second arm portion 22b. The second AC terminal 21b is connected to a connection point between the third arm portion 22c and the fourth arm portion 22d. The third AC terminal 21c is connected to a connection point between the fifth arm portion 22e and the sixth arm portion 22f. Each AC terminal 21a-21c is connected to a transformer 6, for example.

各変換器ＣＥＬは、信号線２６を介して第１制御装置１１と接続される。また、各変換器ＣＥＬは、信号線２７を介して第２制御装置１２と接続される。第１制御装置１１は、信号線２６を介して変換器ＣＥＬに制御信号を入力することにより、変換器ＣＥＬの動作を制御する。第２制御装置１２は、信号線２７を介して変換器ＣＥＬに制御信号を入力することにより、変換器ＣＥＬの動作を制御する。 Each converter CEL is connected to the first controller 11 via a signal line 26 . Each converter CEL is also connected to the second controller 12 via a signal line 27 . The first control device 11 controls the operation of the converter CEL by inputting a control signal to the converter CEL via the signal line 26 . The second control device 12 controls the operation of the converter CEL by inputting control signals to the converter CEL via the signal line 27 .

図２は、変換器を模式的に表すブロック図である。
図２に表したように、変換器ＣＥＬは、第１接続端子３０ａと、第２接続端子３０ｂと、第１スイッチング素子３１と、第２スイッチング素子３２と、電荷蓄積素子３５と、制御回路４０と、駆動回路４１、４２と、を有する。 FIG. 2 is a block diagram schematically representing a converter.
As shown in FIG. 2, the converter CEL includes a first connection terminal 30a, a second connection terminal 30b, a first switching element 31, a second switching element 32, a charge storage element 35, and a control circuit 40. , and drive circuits 41 and 42 .

各スイッチング素子３１、３２のそれぞれは、一対の主端子と、制御端子と、を含む。制御端子は、一対の主端子間に流れる電流を制御する。各スイッチング素子３１、３２には、例えば、ＩＧＢＴなどの自己消弧素子が用いられる。一対の主端子は、例えば、エミッタ及びコレクタであり、制御端子は、例えば、ゲートである。また、各スイッチング素子３１、３２には、例えば、ノーマリオフ型の半導体素子が用いられる。 Each switching element 31, 32 includes a pair of main terminals and a control terminal. A control terminal controls the current flowing between the pair of main terminals. Self-extinguishing elements such as IGBTs are used for the switching elements 31 and 32, for example. A pair of main terminals are, for example, an emitter and a collector, and a control terminal is, for example, a gate. For example, a normally-off semiconductor element is used for each of the switching elements 31 and 32 .

第２スイッチング素子３２の一対の主端子は、第１スイッチング素子３１の一対の主端子に対して直列に接続される。電荷蓄積素子３５は、第１スイッチング素子３１及び第２スイッチング素子３２に対して並列に接続される。電荷蓄積素子３５は、例えば、コンデンサである。第１接続端子３０ａは、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２との間に接続される。第２接続端子３０ｂは、第１スイッチング素子３１の第２スイッチング素子３２に接続された主端子と反対側の主端子に接続される。 A pair of main terminals of the second switching element 32 are connected in series with a pair of main terminals of the first switching element 31 . The charge storage element 35 is connected in parallel with the first switching element 31 and the second switching element 32 . The charge storage element 35 is, for example, a capacitor. The first connection terminal 30 a is connected between the first switching element 31 and the second switching element 32 . The second connection terminal 30 b is connected to the main terminal of the first switching element 31 opposite to the main terminal connected to the second switching element 32 .

また、第１スイッチング素子３１には、一対の主端子に対して逆並列に整流素子３１ｄが接続されている。整流素子３１ｄの順方向は、第１スイッチング素子３１の一対の主端子間に流れる電流の向きに対して逆向きである。同様に、第２スイッチング素子３２には、一対の主端子に対して逆並列に整流素子３２ｄが接続されている。整流素子３１ｄ、３２ｄは、いわゆる還流ダイオードである。 A rectifying element 31d is connected to the first switching element 31 in anti-parallel with respect to the pair of main terminals. The forward direction of the rectifying element 31 d is opposite to the direction of the current flowing between the pair of main terminals of the first switching element 31 . Similarly, in the second switching element 32, a rectifying element 32d is connected in anti-parallel with respect to the pair of main terminals. The rectifying elements 31d and 32d are so-called freewheeling diodes.

変換器ＣＥＬに対する電力の供給は、各接続端子３０ａ、３０ｂを介して行われる。変換器ＣＥＬにおいて、各スイッチング素子３１、３２は、ハーフブリッジ接続されている。換言すれば、変換器ＣＥＬは、双方向チョッパである。第１スイッチング素子３１は、いわゆるローサイドスイッチであり、第２スイッチング素子３２は、いわゆるハイサイドスイッチである。 Power is supplied to the converter CEL via respective connection terminals 30a, 30b. In the converter CEL, each switching element 31, 32 is half-bridge connected. In other words, the converter CEL is a bidirectional chopper. The first switching element 31 is a so-called low-side switch, and the second switching element 32 is a so-called high-side switch.

第１スイッチング素子３１の制御端子は、駆動回路４１に接続されている。第２スイッチング素子３２の制御端子は、駆動回路４２に接続されている。駆動回路４１、４２は、制御回路４０に接続されている。制御回路４０は、制御信号を駆動回路４１、４２に入力する。駆動回路４１は、制御回路４０から入力される制御信号に基づいて、第１スイッチング素子３１のオン・オフを切り替える。同様に、駆動回路４２は、制御回路４０から入力される制御信号に基づいて、第２スイッチング素子３２のオン・オフを切り替える。 A control terminal of the first switching element 31 is connected to the driving circuit 41 . A control terminal of the second switching element 32 is connected to the drive circuit 42 . The drive circuits 41 and 42 are connected to the control circuit 40 . The control circuit 40 inputs control signals to the driving circuits 41 and 42 . The drive circuit 41 switches ON/OFF of the first switching element 31 based on the control signal input from the control circuit 40 . Similarly, the drive circuit 42 switches ON/OFF of the second switching element 32 based on the control signal input from the control circuit 40 .

制御回路４０は、信号線２６を介して第１制御装置１１と接続される。第１制御装置１１は、第１制御信号と第１選択信号とを変換器ＣＥＬの制御回路４０に入力する。第１制御信号は、第１スイッチング素子３１及び第２スイッチング素子３２のオン・オフの切り替えを制御するための信号である。第１選択信号は、第１制御装置１１が運転系か待機系かを識別するための信号である。 The control circuit 40 is connected to the first control device 11 via the signal line 26 . The first control device 11 inputs a first control signal and a first selection signal to the control circuit 40 of the converter CEL. The first control signal is a signal for controlling ON/OFF switching of the first switching element 31 and the second switching element 32 . The first selection signal is a signal for identifying whether the first control device 11 is an operating system or a standby system.

また、制御回路４０は、信号線２７を介して第２制御装置１２と接続される。第２制御装置１２は、第２制御信号と第２選択信号とを変換器ＣＥＬの制御回路４０に入力する。第２制御信号は、第１制御信号と同様の信号であり、第２選択信号は、第１選択信号と同様の信号である。 Also, the control circuit 40 is connected to the second control device 12 via the signal line 27 . The second controller 12 inputs a second control signal and a second selection signal to the control circuit 40 of the converter CEL. The second control signal is a signal similar to the first control signal, and the second selection signal is a signal similar to the first selection signal.

制御回路４０は、選択回路４０ａを有する。制御回路４０は、第１制御装置１１から入力された第１制御信号及び第１選択信号を選択回路４０ａに入力するとともに、第２制御装置１２から入力された第２制御信号及び第２選択信号を選択回路４０ａに入力する。 The control circuit 40 has a selection circuit 40a. The control circuit 40 inputs the first control signal and the first selection signal input from the first control device 11 to the selection circuit 40a, and the second control signal and the second selection signal input from the second control device 12. is input to the selection circuit 40a.

選択回路４０ａは、入力された第１選択信号及び第２選択信号を基に、第１制御信号及び第２制御信号のどちらが運転系の制御信号かを選択する。そして、選択回路４０ａは、選択した運転系の制御信号を駆動回路４１、４２に入力することにより、運転系の制御信号に基づいて第１スイッチング素子３１及び第２スイッチング素子３２のオン・オフの切り替えを制御する。 Based on the input first selection signal and second selection signal, the selection circuit 40a selects which of the first control signal and the second control signal is the driving system control signal. Then, the selection circuit 40a inputs the control signal of the selected operation system to the drive circuits 41 and 42, thereby turning on/off the first switching element 31 and the second switching element 32 based on the control signal of the operation system. Control switching.

これにより、運転系の制御信号及び待機系の制御信号を変換器ＣＥＬ側で選択し、運転系の制御装置の制御に基づいて主回路部１４の動作を制御することができる。また、運転系の制御信号と待機系の制御信号とを変換器ＣＥＬ側で容易に切り替えることができる。 Thus, the control signal for the operating system and the control signal for the standby system can be selected on the converter CEL side, and the operation of the main circuit unit 14 can be controlled based on the control of the control device for the operating system. Further, the control signal for the operating system and the control signal for the standby system can be easily switched on the converter CEL side.

図３は、第１制御装置及び第２制御装置を模式的に表すブロック図である。
図３に表したように、第１制御装置１１は、制御信号生成部５０と、選択信号生成部５２と、同期制御部５４と、を有する。第２制御装置１２は、制御信号生成部６０と、選択信号生成部６２と、同期制御部６４と、を有する。 FIG. 3 is a block diagram schematically showing the first control device and the second control device.
As shown in FIG. 3 , the first control device 11 has a control signal generator 50 , a selection signal generator 52 and a synchronization controller 54 . The second control device 12 has a control signal generation section 60 , a selection signal generation section 62 and a synchronization control section 64 .

なお、第２制御装置１２の構成は、第１制御装置１１の構成と実質的に同じである。制御信号生成部６０の構成は、制御信号生成部５０の構成と実質的に同じであり、選択信号生成部６２の構成は、選択信号生成部５２の構成と実質的に同じであり、同期制御部６４の構成は、同期制御部５４の構成と実質的に同じである。従って、以下では、第１制御装置１１の構成を説明し、第２制御装置１２の構成については、詳細な説明を省略する。 The configuration of the second control device 12 is substantially the same as that of the first control device 11 . The configuration of the control signal generation section 60 is substantially the same as the configuration of the control signal generation section 50, the configuration of the selection signal generation section 62 is substantially the same as the configuration of the selection signal generation section 52, and synchronization control is performed. The configuration of the section 64 is substantially the same as that of the synchronization control section 54 . Therefore, the configuration of the first control device 11 will be described below, and the detailed description of the configuration of the second control device 12 will be omitted.

制御信号生成部５０には、各電流検出器２４ａ～２４ｆで検出された各電流値Ｉａ１～Ｉａ６と、電圧検出器２５で検出された各電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと、が入力される。また、制御信号生成部５０には、電流指令値や電圧指令値などの各種の指令値が、上位コントローラなどから入力される。制御信号生成部５０は、入力された電流値、電圧値、指令値などを基に、各変換器ＣＥＬの第１制御信号を生成する。 The current values I a1 to I a6 detected by the current detectors 24 a to 24 f and the voltage values Vu, Vv, and Vw detected by the voltage detector 25 are input to the control signal generator 50 . be. Various command values such as a current command value and a voltage command value are input to the control signal generator 50 from a host controller or the like. The control signal generator 50 generates a first control signal for each converter CEL based on the input current value, voltage value, command value, and the like.

図４は、制御信号生成部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図４に表したように、制御信号生成部５０は、電圧基準ＶＲとキャリア信号ＣＷとを基に、各スイッチング素子３１、３２のスイッチングを制御する第１制御信号を生成する。制御信号生成部５０は、変換器ＣＥＬ毎に電圧基準ＶＲを設定する。１つのアーム部にＭ台の変換器ＣＥＬが直列に接続されている場合、制御信号生成部５０は、変換器ＣＥＬ毎のＭ個の電圧基準ＶＲを設定する。キャリア信号ＣＷは、各変換器ＣＥＬのそれぞれに共通に用いてもよいし、変換器ＣＥＬ毎のＭ個のキャリア信号ＣＷを設定してもよい。 FIG. 4 is a graph diagram schematically showing an example of the operation of the control signal generator.
As shown in FIG. 4, the control signal generator 50 generates a first control signal for controlling switching of the switching elements 31 and 32 based on the voltage reference VR and the carrier signal CW. The control signal generator 50 sets the voltage reference VR for each converter CEL. When M converters CEL are connected in series to one arm, the control signal generator 50 sets M voltage references VR for each converter CEL. The carrier signal CW may be used in common for each converter CEL, or M carrier signals CW may be set for each converter CEL.

電圧基準ＶＲは、例えば、正弦波状である。制御信号生成部５０は、変換器ＣＥＬ毎に電圧基準ＶＲの振幅及び位相を調整する。電圧基準ＶＲの周波数は、交流電力系統２の交流電圧の周波数に応じて設定される。すなわち、実際の使用状況に応じた周波数に設定される。電圧基準ＶＲの周波数は、例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。キャリア信号ＣＷは、例えば、三角波状である。キャリア信号ＣＷは、鋸波などでもよい。キャリア信号ＣＷの周波数は、電圧基準ＶＲの周波数よりも高い。 Voltage reference VR is, for example, sinusoidal. The control signal generator 50 adjusts the amplitude and phase of the voltage reference VR for each converter CEL. The frequency of voltage reference VR is set according to the frequency of the AC voltage of AC power system 2 . That is, the frequency is set according to the actual usage. The frequency of voltage reference VR is, for example, 50 Hz or 60 Hz. The carrier signal CW is, for example, triangular. The carrier signal CW may be a sawtooth wave or the like. The frequency of carrier signal CW is higher than the frequency of voltage reference VR.

制御信号生成部５０は、各変換器ＣＥＬの電圧基準ＶＲの位相をずらす。制御信号生成部５０は、例えば、１つのアーム部において、３６０／Ｍ（度）ずつ位相をずらした電圧基準ＶＲを変換器ＣＥＬ毎に設定する。 The control signal generator 50 shifts the phase of the voltage reference VR of each converter CEL. The control signal generator 50 sets, for example, a voltage reference VR whose phase is shifted by 360/M (degrees) for each converter CEL in one arm.

制御信号生成部５０は、電圧基準ＶＲとキャリア信号ＣＷとを比較する。制御信号生成部５０は、例えば、電圧基準ＶＲがキャリア信号ＣＷ未満の時にＬｏとなり、電圧基準ＶＲがキャリア信号ＣＷ以上の時にＨｉとなるパルス信号を第１制御信号として生成する。但し、第１制御信号のＨｉ、Ｌｏの関係は、上記と反対でもよい。 The control signal generator 50 compares the voltage reference VR and the carrier signal CW. The control signal generation unit 50 generates, as the first control signal, a pulse signal that, for example, becomes Lo when the voltage reference VR is less than the carrier signal CW and becomes Hi when the voltage reference VR is greater than or equal to the carrier signal CW. However, the relationship between Hi and Lo of the first control signal may be opposite to the above.

変換器ＣＥＬの制御回路４０は、例えば、第１制御信号がＬｏの時に、第１スイッチング素子３１をオンにし、第２スイッチング素子３２をオフにする。この場合、各接続端子３０ａ、３０ｂ間が、第１スイッチング素子３１で短絡され、各接続端子３０ａ、３０ｂ間の電圧は、実質的に０Ｖになる。そして、制御回路４０は、例えば、第１制御信号がＨｉの時に、第１スイッチング素子３１をオフにし、第２スイッチング素子３２をオンにする。この場合、各接続端子３０ａ、３０ｂ間には、電荷蓄積素子３５の電圧Ｖｃが現れる。すなわち、第１制御信号がＨｉの時に、変換器ＣＥＬが所定の電圧を出力する出力状態となり、第１制御信号がＬｏの時に、変換器ＣＥＬが所定の電圧の出力を停止した停止状態となる。第１制御信号がＨｉの時は、換言すれば、変換器ＣＥＬを出力状態とするための第１状態であり、第１制御信号がＬｏの時は、換言すれば、変換器ＣＥＬを停止状態とするための第２状態である。 The control circuit 40 of the converter CEL turns on the first switching element 31 and turns off the second switching element 32, for example, when the first control signal is Lo. In this case, the connection terminals 30a and 30b are short-circuited by the first switching element 31, and the voltage between the connection terminals 30a and 30b becomes substantially 0V. Then, for example, when the first control signal is Hi, the control circuit 40 turns off the first switching element 31 and turns on the second switching element 32 . In this case, the voltage Vc of the charge storage element 35 appears between the connection terminals 30a and 30b. That is, when the first control signal is Hi, the converter CEL is in an output state in which it outputs a predetermined voltage, and when the first control signal is Lo, the converter CEL is in a stop state in which it stops outputting a predetermined voltage. . When the first control signal is Hi, in other words, it is the first state for setting the converter CEL to the output state. When the first control signal is Lo, in other words, it is the state for stopping the converter CEL This is the second state for

このように、変換器ＣＥＬは、各スイッチング素子３１、３２のスイッチングによって、＋Ｖｃ、０の２レベルの電圧を出力する。変換器ＣＥＬは、例えば、パワーセルと呼ばれる場合もある。 Thus, the converter CEL outputs two-level voltages of +Vc and 0 by switching the switching elements 31 and 32 . The converter CEL may also be called a power cell, for example.

電力変換装置１０では、直列に接続された各変換器ＣＥＬの出力電圧の合計が、各アーム部２２ａ～２２ｆの電圧となる。これにより、電力変換装置１０では、各変換器ＣＥＬの直列接続の数に応じたマルチレベルの電力変換が可能となる。 In the power converter 10, the sum of the output voltages of the converters CEL connected in series is the voltage of each of the arms 22a-22f. As a result, the power conversion device 10 can perform multi-level power conversion according to the number of serial connections of the converters CEL.

制御信号生成部５０は、例えば、主回路部１４の直流側の電流値、電圧値、及び交流側の電流値、電圧値のそれぞれが、指令値に近付くように、電圧基準ＶＲの振幅及び位相を調整する。これにより、指令値に基づいて、主回路部１４の動作を制御することができる。 The control signal generation unit 50 adjusts the amplitude and phase of the voltage reference VR so that, for example, the current value and voltage value on the DC side of the main circuit unit 14 and the current value and voltage value on the AC side of the main circuit unit 14 approach the command values. to adjust. Thereby, the operation of the main circuit section 14 can be controlled based on the command value.

選択信号生成部５２は、第１制御装置１１が運転系であることを示す運転状態と、第１制御装置１１が待機系であることを示す待機状態と、を有する第１選択信号を生成する。選択信号生成部５２は、例えば、待機状態をＬｏ、運転状態をＨｉとする二値の第１選択信号を生成する。 The selection signal generator 52 generates a first selection signal having an operating state indicating that the first control device 11 is in the operating system and a standby state indicating that the first control device 11 is in the standby system. . The selection signal generator 52 generates, for example, a binary first selection signal with Lo indicating the standby state and Hi indicating the operating state.

同期制御部５４は、第２制御装置１２の同期制御部６４と互いに通信を行うことにより、第１制御装置１１の動作と第２制御装置１２の動作とを互いに同期させる。同期制御部５４は、例えば、運転系である場合に、各変換器ＣＥＬの電圧基準ＶＲの情報及びキャリア信号ＣＷの情報を待機系の第２制御装置１２に送信することにより、制御量の合わせ込みを行い、電圧基準ＶＲ及びキャリア信号ＣＷを同期させる。これにより、運転系の制御装置及び待機系の制御装置のそれぞれで実質的に同じ制御信号を生成することができる。 The synchronization control unit 54 synchronizes the operation of the first control unit 11 and the operation of the second control unit 12 by communicating with the synchronization control unit 64 of the second control unit 12 . For example, in the case of the operating system, the synchronization control unit 54 transmits information on the voltage reference VR of each converter CEL and information on the carrier signal CW to the second control device 12 of the standby system, thereby synchronizing the control amount. synchronizing the voltage reference VR and the carrier signal CW. As a result, substantially the same control signal can be generated in each of the operating system control device and the standby system control device.

また、同期制御部５４は、第２制御装置１２の同期制御部６４と互いに通信を行うことにより、運転系と待機系との切り替えのタイミングを互いに確認する。同期制御部５４は、例えば、運転系で動作している状態において、制御信号生成部５０や選択信号生成部５２が故障した場合や、メンテナンスの実行を指示された場合などに、第２制御装置１２の同期制御部６４と通信を行い、運転系及び待機系の切り替えのタイミングを確認する。 In addition, the synchronization control unit 54 mutually confirms the timing of switching between the operating system and the standby system by communicating with the synchronization control unit 64 of the second control device 12 . For example, when the control signal generation unit 50 or the selection signal generation unit 52 fails while the operation system is operating, or when an instruction to perform maintenance is given, the synchronization control unit 54 is activated by the second control device. 12 synchronization control unit 64 to confirm the timing of switching between the operating system and the standby system.

選択信号生成部５２は、同期制御部５４からの指示に基づいて、第１選択信号の運転状態と待機状態とを切り替える。なお、運転系及び待機系の切り替え方法は、第１制御装置１１と第２制御装置１２との通信によって切り替える方法に限定されるものではない。例えば、上位コントローラや作業者（操作部）などから第１制御装置１１及び第２制御装置１２のそれぞれに指示を入力することによって、運転系と待機系とを切り替えてもよい。 The selection signal generation unit 52 switches between the operating state and the standby state of the first selection signal based on the instruction from the synchronization control unit 54 . Note that the method of switching between the operating system and the standby system is not limited to the method of switching by communication between the first control device 11 and the second control device 12 . For example, the operation system and the standby system may be switched by inputting instructions to each of the first control device 11 and the second control device 12 from a host controller, an operator (operation unit), or the like.

図５は、電力変換装置の動作の一例を模式的に表すタイミングチャートである。
図５では、運転系の制御装置を第１制御装置１１から第２制御装置１２に切り替える場合の電力変換装置１０の動作の一例を模式的に表す。 FIG. 5 is a timing chart that schematically shows an example of the operation of the power converter.
FIG. 5 schematically shows an example of the operation of the power conversion device 10 when switching the operation system control device from the first control device 11 to the second control device 12 .

図５に表したように、第１制御装置１１及び第２制御装置１２は、第１選択信号及び第２選択信号の運転状態と待機状態とを切り替える場合に、第１選択信号及び第２選択信号の双方を運転状態とするオーバーラップ期間を設ける。 As shown in FIG. 5, the first control device 11 and the second control device 12 switch the first selection signal and the second selection signal when switching between the operating state and the standby state of the first selection signal and the second selection signal. An overlap period is provided in which both signals are in the operating state.

オーバーラップ期間は、前述のように、第１制御装置１１と第２制御装置１２とで互いに通信を行うことなどにより、第１選択信号及び第２選択信号の切り替えのタイミングを調整することによって設定される。また、オーバーラップ期間は、各変換器ＣＥＬのそれぞれにおいて運転系と待機系とを切り替えられるように設定する必要がある。従って、例えば、前述のように、各変換器ＣＥＬの電圧基準ＶＲの位相を一周期分（３６０度）ずらした場合には、オーバーラップ期間を一周期以上に設定する必要がある。 The overlap period is set by adjusting the switching timing of the first selection signal and the second selection signal by communicating with each other between the first control device 11 and the second control device 12, as described above. be done. Also, the overlap period must be set so that each converter CEL can be switched between the operating system and the standby system. Therefore, for example, as described above, when the phase of the voltage reference VR of each converter CEL is shifted by one cycle (360 degrees), it is necessary to set the overlap period to one cycle or longer.

変換器ＣＥＬの制御回路４０の選択回路４０ａは、第１選択信号及び第２選択信号のオーバーラップ期間において、第１制御信号と第２制御信号とが同じ状態となった際に、運転系と待機系とを切り替える。選択回路４０ａは、例えば、オーバーラップ期間において、第１制御信号と第２制御信号とのそれぞれが変換器ＣＥＬを停止状態とするための第２状態（Ｌｏの時）となった際に、運転系と待機系とを切り替える。なお、これとは反対に、第１状態となった際に、運転系と待機系とを切り替えてもよい。 The selection circuit 40a of the control circuit 40 of the converter CEL selects the operation system and Switch to the standby system. For example, during the overlap period, the selection circuit 40a operates when the first control signal and the second control signal respectively become the second state (when Lo) for stopping the converter CEL. switch between the system and the standby system. On the contrary, when the first state is entered, the operating system and the standby system may be switched.

図６は、電力変換装置の動作の参考例を模式的に表すタイミングチャートである。
第１制御信号及び第２制御信号は、電圧基準ＶＲやキャリア信号ＣＷの同期などを行ったとしても、電圧基準ＶＲの情報などを待機側に送信する際の伝送遅延や、制御信号生成部５０、６０の個体差などにより、図５及び図６に表したように、完全には一致せず、僅かな誤差が発生してしまう場合がある。この誤差のため、運転系と待機系との切り替えを瞬時に行うと、不要なジッタパルスが発生して不要なスイッチングを行ってしまう可能性が生じる。 FIG. 6 is a timing chart schematically showing a reference example of the operation of the power converter.
Even if the voltage reference VR and the carrier signal CW are synchronized, the first control signal and the second control signal may cause a transmission delay when transmitting the information of the voltage reference VR to the standby side, and the control signal generation unit 50 , 60, as shown in FIGS. 5 and 6, they may not match perfectly, and slight errors may occur. Due to this error, if switching between the operating system and the standby system is performed instantaneously, there is a possibility that unnecessary jitter pulses are generated and unnecessary switching is performed.

例えば、図６において、第１選択信号を運転状態から待機状態に変化させたタイミングと同じタイミングで、第２選択信号を待機状態から運転状態に変化させてしまうと、第２制御信号が第１状態であるため、変換器ＣＥＬが一瞬出力状態となり、すぐに停止状態となるように、不要なスイッチングを行ってしまう。 For example, in FIG. 6, if the second selection signal is changed from the standby state to the operating state at the same timing as when the first selection signal is changed from the operating state to the standby state, the second control signal changes from the first selection signal to the first selection signal. Therefore, unnecessary switching is performed so that the converter CEL is in the output state for a moment and immediately becomes the stop state.

このため、図６に表した参考例では、第１選択信号を運転状態から待機状態に変化させた後、所定期間の経過後に第２選択信号を待機状態から運転状態に変化させている。例えば、第２制御信号が第２状態になっているタイミングで、第２選択信号を待機状態から運転状態に変化させる。これにより、不要なスイッチングの発生を抑制することができる。 Therefore, in the reference example shown in FIG. 6, after the first selection signal is changed from the operating state to the standby state, the second selection signal is changed from the standby state to the operating state after a predetermined period of time has elapsed. For example, at the timing when the second control signal is in the second state, the second selection signal is changed from the standby state to the operating state. This can suppress the occurrence of unnecessary switching.

第１選択信号及び第２選択信号の双方を待機状態とした場合、変換器ＣＥＬの制御回路４０は、各スイッチング素子３１、３２の双方をオフ状態とする。すなわち、各スイッチング素子３１、３２をゲートブロック（ＧＢ）した状態となる。このため、主回路部１４の出力が一瞬停止する外乱が発生してしまう。 When both the first selection signal and the second selection signal are in the standby state, the control circuit 40 of the converter CEL turns off both the switching elements 31 and 32 . That is, the switching elements 31 and 32 are gate-blocked (GB). As a result, a disturbance occurs in which the output of the main circuit section 14 stops momentarily.

特に、複数の変換器ＣＥＬを直列に接続した主回路部１４では、各変換器ＣＥＬを適切に停止状態とするために、ゲートブロックの期間を一周期以上（各変換器ＣＥＬの電圧基準ＶＲの位相のずれの周期以上）に設定する必要があり、ゲートブロックの期間が比較的長くなってしまう。例えば、主回路部１４の出力の外乱が大きくなってしまう。 In particular, in the main circuit section 14 in which a plurality of converters CEL are connected in series, the period of the gate block is set to one cycle or more (the voltage reference VR of each converter CEL is period of the phase shift), and the period of the gate block becomes relatively long. For example, the disturbance of the output of the main circuit section 14 becomes large.

これに対し、本実施形態に係る電力変換装置１０の動作では、図５に表したように、第１選択信号及び第２選択信号の双方を運転状態とするオーバーラップ期間を設け、オーバーラップ期間において、第１制御信号と第２制御信号とが同じ状態となった際に、運転系と待機系とを切り替える。 On the other hand, in the operation of the power converter 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. , the operation system and the standby system are switched when the first control signal and the second control signal are in the same state.

これにより、運転系と待機系とを切り替える場合にも、ゲートブロックの期間を設けることなく、不要なスイッチングの発生を抑制することができる。例えば、主回路部１４の出力の外乱を、第１制御信号と第２制御信号との誤差分の僅かな時間の変動に抑えることができる。従って、運転系の制御信号と待機系の制御信号との切り替えを行う場合にも、主回路部１４の動作の停止を抑制できる電力変換装置１０を提供することができる。 As a result, even when switching between the operating system and the standby system, it is possible to suppress the occurrence of unnecessary switching without providing a gate block period. For example, the disturbance of the output of the main circuit section 14 can be suppressed to a slight temporal variation corresponding to the error between the first control signal and the second control signal. Therefore, it is possible to provide the power converter 10 that can suppress the stoppage of the operation of the main circuit unit 14 even when switching between the control signal for the operation system and the control signal for the standby system.

図７は、変換器の変形例を模式的に表すブロック図である。
図７に表したように、この例において、変換器ＣＥＬは、第３スイッチング素子３３と、第４スイッチング素子３４と、駆動回路４３、４４と、をさらに有する。第３スイッチング素子３３、第４スイッチング素子３４には、第１スイッチング素子３１、第２スイッチング素子３２と実質的に同じ素子が用いられる。 FIG. 7 is a block diagram schematically showing a modification of the converter.
As represented in FIG. 7, in this example the converter CEL further comprises a third switching element 33, a fourth switching element 34 and drive circuits 43,44. Elements substantially the same as the first switching element 31 and the second switching element 32 are used for the third switching element 33 and the fourth switching element 34 .

第４スイッチング素子３４の一対の主端子は、第３スイッチング素子３３の一対の主端子に対して直列に接続される。また、第３スイッチング素子３３及び第４スイッチング素子３４は、第１スイッチング素子３１及び第２スイッチング素子３２に対して並列に接続される。電荷蓄積素子３５は、第１スイッチング素子３１及び第２スイッチング素子３２に対して並列に接続されるとともに、第３スイッチング素子３３及び第４スイッチング素子３４に対して並列に接続される。 A pair of main terminals of the fourth switching element 34 are connected in series to a pair of main terminals of the third switching element 33 . Also, the third switching element 33 and the fourth switching element 34 are connected in parallel to the first switching element 31 and the second switching element 32 . The charge storage element 35 is connected in parallel with the first switching element 31 and the second switching element 32 and is connected in parallel with the third switching element 33 and the fourth switching element 34 .

第３スイッチング素子３３には、一対の主端子に対して逆並列に整流素子３３ｄが接続されている。第４スイッチング素子３４には、一対の主端子に対して逆並列に整流素子３４ｄが接続されている。 A rectifying element 33d is connected to the third switching element 33 in anti-parallel with respect to the pair of main terminals. A rectifying element 34d is connected to the fourth switching element 34 in anti-parallel with respect to the pair of main terminals.

変換器ＣＥＬの第１接続端子３０ａは、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２との間に接続されている。第２接続端子３０ｂは、第３スイッチング素子３３と第４スイッチング素子３４との間に接続されている。この例において、第２接続端子３０ｂは、第３スイッチング素子３３を介して第１スイッチング素子３１の第２スイッチング素子３２に接続された主端子と反対側の主端子に接続される。すなわち、この例において、各スイッチング素子３１～３４は、フルブリッジ接続されている。この例において、変換器ＣＥＬは、フルブリッジ回路である。 A first connection terminal 30 a of the converter CEL is connected between a first switching element 31 and a second switching element 32 . The second connection terminal 30 b is connected between the third switching element 33 and the fourth switching element 34 . In this example, the second connection terminal 30 b is connected to the main terminal of the first switching element 31 opposite to the main terminal connected to the second switching element 32 via the third switching element 33 . That is, in this example, the switching elements 31 to 34 are connected in a full bridge. In this example the converter CEL is a full bridge circuit.

駆動回路４３は、制御回路４０から入力される制御信号に基づいて、第３スイッチング素子３３のオン・オフを切り替える。駆動回路４４は、制御回路４０から入力される制御信号に基づいて、第４スイッチング素子３４のオン・オフを切り替える。 The drive circuit 43 switches ON/OFF of the third switching element 33 based on the control signal input from the control circuit 40 . The drive circuit 44 switches ON/OFF of the fourth switching element 34 based on the control signal input from the control circuit 40 .

このように、ＭＭＣ型の主回路部１４に用いられる変換器ＣＥＬは、ハーフブリッジ回路でもよいし、フルブリッジ回路でもよい。 Thus, the converter CEL used in the MMC-type main circuit section 14 may be a half-bridge circuit or a full-bridge circuit.

フルブリッジ回路の変換器ＣＥＬでは、第２スイッチング素子３２及び第３スイッチング素子３３をオン状態にし、第１スイッチング素子３１及び第４スイッチング素子３４をオフ状態にした場合に、各接続端子３０ａ、３０ｂ間に＋Ｖｃが出力される。 In the converter CEL of the full bridge circuit, when the second switching element 32 and the third switching element 33 are turned on and the first switching element 31 and the fourth switching element 34 are turned off, the connection terminals 30a and 30b +Vc is output in between.

第１スイッチング素子３１及び第４スイッチング素子３４をオン状態にし、第２スイッチング素子３２及び第３スイッチング素子３３をオフ状態にした場合に、各接続端子３０ａ、３０ｂ間に－Ｖｃが出力される。 When the first switching element 31 and the fourth switching element 34 are turned on and the second switching element 32 and the third switching element 33 are turned off, -Vc is output between the connection terminals 30a and 30b.

そして、第１スイッチング素子３１及び第３スイッチング素子３３をオン状態にし、第２スイッチング素子３２及び第４スイッチング素子３４をオフ状態にした場合、または、第２スイッチング素子３２及び第４スイッチング素子３４をオン状態にし、第１スイッチング素子３１及び第３スイッチング素子３３をオフ状態にした場合に、各接続端子３０ａ、３０ｂ間に０Ｖが出力される。 Then, when the first switching element 31 and the third switching element 33 are turned on and the second switching element 32 and the fourth switching element 34 are turned off, or when the second switching element 32 and the fourth switching element 34 are turned off When the switch is turned on and the first switching element 31 and the third switching element 33 are turned off, 0 V is output between the connection terminals 30a and 30b.

このように、フルブリッジ回路の変換器ＣＥＬでは、オン・オフする各スイッチング素子３１～３４の組み合わせによって、＋Ｖｃ、０、－Ｖｃの３レベルの電力を出力することができる。 In this way, the converter CEL of the full-bridge circuit can output power of three levels of +Vc, 0, and -Vc by combining the switching elements 31 to 34 that are turned on and off.

この変換器ＣＥＬでは、例えば、＋Ｖｃを出力する状態が第１出力状態であり、－Ｖｃを出力する状態が第２出力状態であり、０Ｖを出力する状態が停止状態である。この変換器ＣＥＬの各状態の切り替えは、例えば、第１制御信号及び第２制御信号を３レベルに対応する三値の信号とすることで実現可能である。そして、この変換器ＣＥＬにおいても、第１選択信号及び第２選択信号のオーバーラップ期間において、第１制御信号と第２制御信号とが同じ状態となった際に、運転系と待機系とを切り替えることで、不要なスイッチングの発生を抑制しつつ、主回路部１４の動作の停止を抑制することができる。 In this converter CEL, for example, the state of outputting +Vc is the first output state, the state of outputting -Vc is the second output state, and the state of outputting 0V is the stop state. The switching of each state of the converter CEL can be realized, for example, by making the first control signal and the second control signal ternary signals corresponding to 3 levels. Also in this converter CEL, when the first control signal and the second control signal are in the same state during the overlap period of the first selection signal and the second selection signal, the operation system and the standby system are switched. By switching, it is possible to suppress the stoppage of the operation of the main circuit section 14 while suppressing the occurrence of unnecessary switching.

なお、上記実施形態では、第１制御信号及び第２制御信号を、変換器ＣＥＬの各状態に対応させた信号としている。第１制御信号及び第２制御信号は、これに限ることなく、各スイッチング素子３１～３４のオン・オフに対応した信号としてもよい。第１制御信号及び第２制御信号は、例えば、第１スイッチング素子３１のオン・オフを表す信号、第２スイッチング素子３２のオン・オフを表す信号、第３スイッチング素子３３のオン・オフを表す信号、及び第４スイッチング素子３４のオン・オフを表す信号の４つの信号で構成してもよい。 In the above embodiment, the first control signal and the second control signal are signals corresponding to each state of the converter CEL. The first control signal and the second control signal are not limited to this, and may be signals corresponding to ON/OFF of the respective switching elements 31-34. The first control signal and the second control signal are, for example, a signal representing ON/OFF of the first switching element 31, a signal representing ON/OFF of the second switching element 32, and a signal representing ON/OFF of the third switching element 33. and a signal representing ON/OFF of the fourth switching element 34 .

上記各実施形態では、主回路部１４にＭＭＣ型の電力変換器を用いている。主回路部１４は、ＭＭＣ型に限ることなく、例えば、ＭＶ（Medium Voltage）型の電力変換器など、複数の変換器ＣＥＬを直列に接続する他の方式の電力変換器でもよい。また、主回路部１４は、複数の変換器ＣＥＬを直列に接続した多段方式の電力変換器に限ることなく、例えば、２レベルインバータや３レベルインバータなどでもよい。 In each of the embodiments described above, an MMC type power converter is used for the main circuit section 14 . The main circuit unit 14 is not limited to the MMC type, and may be a power converter of another type in which a plurality of converters CEL are connected in series, such as an MV (Medium Voltage) type power converter. Moreover, the main circuit unit 14 is not limited to a multistage power converter in which a plurality of converters CEL are connected in series, and may be, for example, a two-level inverter or a three-level inverter.

電力変換装置１０は、直流送電システムに限ることなく、交流から直流への変換及び直流から交流への変換が必要な他の任意のシステムなどに適用してもよい。電力変換装置１０による交直変換は、交流から直流及び直流から交流の双方に限ることなく、交流から直流又は直流から交流の一方のみでもよい。 The power conversion device 10 is not limited to a DC power transmission system, and may be applied to any other system that requires AC-to-DC conversion and DC-to-AC conversion. The AC/DC conversion by the power converter 10 is not limited to both AC to DC and DC to AC, and may be AC to DC or DC to AC.

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、その他の様々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とその均等の範囲に含まれる。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

２…交流電力系統、 ３、４…直流送電線、 ６…変圧器、 １０…電力変換装置、 １１…第１制御装置、 １２…第２制御装置、 １４…主回路部、 ２０ａ、２０ｂ…直流端子、 ２１ａ～２１ｃ…第１～第３交流端子、 ２２ａ～２２ｆ…第１～第６アーム部、 ２３ａ～２３ｆ…バッファリアクトル、 ２４ａ～２４ｆ…電流検出器、 ２５…電圧検出器、 ２６、２７…信号線、 ３０ａ、３０ｂ…第１、第２接続端子、 ３１～３４…第１～第４スイッチング素子、 ３５…電荷蓄積素子、 ＣＥＬ…変換器 ４０…制御回路、 ４１～４４…駆動回路、 ５０…制御信号生成部、 ５２…選択信号生成部、 ５４…同期制御部、 ６０…制御信号生成部、 ６２…選択信号生成部、 ６４…同期制御部 2 AC power system 3, 4 DC transmission line 6 Transformer 10 Power converter 11 First controller 12 Second controller 14 Main circuit unit 20a, 20b DC Terminals 21a to 21c First to third AC terminals 22a to 22f First to sixth arm portions 23a to 23f Buffer reactors 24a to 24f Current detectors 25 Voltage detectors 26, 27 ... signal lines 30a, 30b ... first and second connection terminals 31 to 34 ... first to fourth switching elements 35 ... charge storage elements CEL ... converter 40 ... control circuit 41 to 44 ... drive circuit 50... Control signal generation unit 52... Selection signal generation unit 54... Synchronization control unit 60... Control signal generation unit 62... Selection signal generation unit 64... Synchronization control unit

Claims (3)

複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子のオン・オフにより、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方の交直変換を行う主回路部と、
前記主回路部の動作を制御する第１制御装置と、
前記主回路部の動作を制御する第２制御装置と、
を備え、
前記第１制御装置及び前記第２制御装置は、一方を前記主回路部の動作を実際に制御する運転系とし、他方を前記運転系の予備の待機系とするとともに、前記運転系と前記待機系とを切り替えられるようにし、
前記第１制御装置は、前記主回路部の動作を制御するための第１制御信号と、前記運転系及び前記待機系を識別するための第１選択信号と、を前記主回路部に送信し、
前記第２制御装置は、前記主回路部の動作を制御するための第２制御信号と、前記運転系及び前記待機系を識別するための第２選択信号と、を前記主回路部に送信し、
前記主回路部は、前記第１選択信号及び前記第２選択信号を基に、前記第１制御信号及び前記第２制御信号から前記運転系の制御信号を選択し、選択した前記運転系の前記制御信号に基づいて前記複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する制御回路を有し、
前記第１選択信号及び前記第２選択信号は、前記運転系であることを示す運転状態と、前記待機系であることを示す待機状態と、を有し、
前記第１制御装置及び前記第２制御装置は、前記運転系と前記待機系とを切り替える場合に、前記第１選択信号及び前記第２選択信号の双方を前記運転状態とするオーバーラップ期間を設け、
前記制御回路は、前記オーバーラップ期間において、前記第１制御信号と前記第２制御信号とが同じ状態となった際に、前記運転系と前記待機系とを切り替える電力変換装置。 a main circuit unit having a plurality of switching elements, and performing at least one of AC power conversion from AC power to DC power and conversion from DC power to AC power by turning on and off the plurality of switching elements;
a first control device that controls the operation of the main circuit unit;
a second control device that controls the operation of the main circuit unit;
with
One of the first control device and the second control device is an operation system that actually controls the operation of the main circuit unit, and the other is a standby system that is a backup of the operation system. to be able to switch between systems,
The first control device transmits to the main circuit unit a first control signal for controlling the operation of the main circuit unit and a first selection signal for identifying the operating system and the standby system. ,
The second control device transmits to the main circuit unit a second control signal for controlling the operation of the main circuit unit and a second selection signal for identifying the operating system and the standby system. ,
The main circuit section selects a control signal for the operation system from the first control signal and the second control signal based on the first selection signal and the second selection signal, and selects the operation system for the selected operation system. a control circuit for controlling on/off of the plurality of switching elements based on a control signal;
The first selection signal and the second selection signal have an operating state indicating the operating system and a standby state indicating the standby system,
When switching between the operating system and the standby system, the first control device and the second control device provide an overlap period in which both the first selection signal and the second selection signal are in the operating state. ,
The control circuit switches between the operating system and the standby system when the first control signal and the second control signal are in the same state during the overlap period. 前記主回路部は、直列に接続された複数の変換器を有し、
前記複数の変換器のそれぞれが、前記複数のスイッチング素子と前記制御回路とを有する請求項１記載の電力変換装置。 The main circuit section has a plurality of converters connected in series,
2. The power converter according to claim 1, wherein each of said plurality of converters has said plurality of switching elements and said control circuit. 前記複数の変換器は、所定の電圧を出力する出力状態と、前記所定の電圧の出力を停止した停止状態と、を有し、
前記制御回路は、前記オーバーラップ期間において、前記第１制御信号と前記第２制御信号とが前記変換器を前記停止状態とする状態となった際に、前記運転系と前記待機系とを切り替える請求項２記載の電力変換装置。 The plurality of converters has an output state in which a predetermined voltage is output and a stop state in which output of the predetermined voltage is stopped,
The control circuit switches between the operating system and the standby system when the first control signal and the second control signal cause the converter to be in the stopped state during the overlap period. The power converter according to claim 2.
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