JP7119483B2 - power generation system - Google Patents

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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

本発明は、発電システムに関する。 The present invention relates to power generation systems.

下記特許文献1には、単一の回転電機(発電機)で発電した発電電力を単一の電力変換器で電力変換してバッテリや電力系統等の負荷に供給する発電システムが開示されている。 Patent Document 1 below discloses a power generation system that converts the power generated by a single rotating electric machine (generator) into power by a single power converter and supplies it to a load such as a battery or power system. .

ところで、発電システムを車両や航空機等に搭載するには、その発電システムの小型化を如何に実現するかが重要な問題となる。 By the way, in order to mount a power generation system on a vehicle, an aircraft, or the like, it becomes an important problem how to reduce the size of the power generation system.

特開2004-40987号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-40987

そこで、発明者は、複数の電力変換器を並列接続し、その並列接続した電力変換器の各々を小型化することで、発電システム全体を小型化するという着想を得た。 Accordingly, the inventor has come up with the idea of connecting a plurality of power converters in parallel and downsizing each of the power converters connected in parallel to reduce the size of the entire power generation system.

しかしながら、電力変換器を並列接続すると、単一の回転電機で発電された電力を分割して各電力変換器に供給する分割経路が必要となるとともに、その各分割経路にリアクトルを配置して各分割経路間における横流電流を抑制する必要がある。そのため、単に電力変換器を並列接続するだけでは、発電システムの小型化に限界があり、発電システムのさらなる小型化を図ることが困難である。 However, when the power converters are connected in parallel, it is necessary to divide the electric power generated by the single rotating electric machine and supply it to each power converter. It is necessary to suppress the cross current between the split paths. Therefore, simply connecting the power converters in parallel limits the size reduction of the power generation system, and it is difficult to further reduce the size of the power generation system.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、単一の回転電機の電力を、互いに並列接続した複数の電力変換器で電力変換する発電システムにおいて、当該発電システムを小型化することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to provide a power generation system in which power of a single rotating electric machine is converted by a plurality of power converters connected in parallel with each other. It is downsizing.

本発明の一態様は、多相巻線が結線された複数の巻線群が互いに独立して設けられている単一の回転電機と、互いに並列に接続され、前記回転電機の電力を変換する複数の電力変換器と、を備え、前記巻線群のそれぞれには、一以上の前記電力変換器が電気的に接続されていることを特徴とする発電システムである。 According to one aspect of the present invention, a single rotating electric machine in which a plurality of winding groups each having multiphase windings connected thereto are provided independently of each other and connected in parallel to each other to convert power of the rotating electric machine and a plurality of power converters, wherein one or more of the power converters are electrically connected to each of the winding groups.

本発明の一態様は、上述の発電システムであって、前記電力変換器の数がN(N≧2)、前記巻線群の数がM(M≧2)である場合において、前記巻線群のそれぞれに接続されている前記電力変換器の数は、(N/M)である。 One aspect of the present invention is the power generation system described above, in which the number of power converters is N (N≧2) and the number of winding groups is M (M≧2), the windings The number of said power converters connected to each of the groups is (N/M).

本発明の一態様は、上述の発電システムであって、N及びMは同数である。 One aspect of the present invention is the power generation system described above, wherein N and M are the same number.

本発明の一態様は、上述の発電システムであって、前記電力変換器の数がN(N≧2)、前記巻線群の数がM(M≧2)である場合において、前記電力変換器のそれぞれに接続されている前記巻線群の数は、(M/N)であり、2以上である。 One aspect of the present invention is the power generation system described above, wherein the number of power converters is N (N≧2) and the number of winding groups is M (M≧2), The number of winding groups connected to each of the units is (M/N), which is two or more.

以上説明したように、本発明によれば、単一の回転電機の電力を、互いに並列接続した複数の電力変換器で電力変換する発電システムにおいて、当該発電システムを小型化することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the size of a power generation system in which power of a single rotating electric machine is converted by a plurality of power converters connected in parallel with each other.

第1の実施形態に係る発電システムの概略構成の一例を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows an example of schematic structure of the electric power generation system which concerns on 1st Embodiment. 従来の発電機110を用いた発電システム100の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a power generation system 100 using a conventional power generator 110; FIG. 第2の実施形態に係る発電システムの概略構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of schematic structure of the electric power generation system which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る発電システムの概略構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of schematic structure of the electric power generation system which concerns on 3rd Embodiment.

以下、本発明の一実施形態に係る発電システムを、図面を用いて説明する。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。 A power generation system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the drawings, the same or similar parts may be denoted by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted. Also, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る発電システムの概略構成の一例を示す図である。図1に示すように、発電システムAは、発電機1及び電力変換装置2を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a power generation system according to a first embodiment. As shown in FIG. 1 , the power generation system A includes a generator 1 and a power conversion device 2 .

発電機1は、回転電機の一つであって、再生可能エネルギーや蒸気タービン等により回転駆動されることで電力(以下、「発電電力」という。)を発電する交流発電機である。 The generator 1 is one of rotating electric machines, and is an AC generator that generates electric power (hereinafter referred to as “generated power”) by being rotationally driven by renewable energy, a steam turbine, or the like.

この発電機1には、多相巻線が結線された複数の巻線群11(11-1,11-2,…,11-M(M:2以上の整数))が互いに独立して設けられている。ここで、独立とは、電気的に互いに絶縁されている状態である。以下に、本発明の発電機1の構成について、具体的に説明する。なお、複数の巻線群11-1,11-2,…11-Mのそれぞれを区別しない場合には、単に「巻線群11」と標記する。 In this generator 1, a plurality of winding groups 11 (11-1, 11-2, . It is Here, "independent" means a state of being electrically insulated from each other. The configuration of the generator 1 of the present invention will be specifically described below. . . , 11-M are simply referred to as "winding group 11" when they are not distinguished from each other.

発電機1は、M個の巻線群11がそれぞれ独立して巻回されているステータと、当該ステータに対して相対回転可能に設けられるロータを備える。すなわち、発電機1は、ステータに巻回される巻線がM個の巻線群11に分割されて多重化されている。 The generator 1 includes a stator on which M winding groups 11 are wound independently, and a rotor provided to be rotatable relative to the stator. That is, in the generator 1, windings wound around the stator are divided into M winding groups 11 and multiplexed.

各巻線群11は、多相の巻線(以下、「多相巻線」)12を備える。なお、本実施形態では、多相巻線12の相数を三相とするが、本実施形態ではこれに限定されず、三相以外の複数相であってもよい。 Each winding group 11 includes polyphase windings (hereinafter “polyphase windings”) 12 . In this embodiment, the number of phases of the multiphase winding 12 is three, but the present embodiment is not limited to this, and may have multiple phases other than three.

各巻線群11は、U相の巻線であるU相巻線12u、V相の巻線であるV相巻線12v、及びW相の巻線であるW相巻線12wを備える。U相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wはスター結線で接続されている。 Each winding group 11 includes a U-phase winding 12u that is a U-phase winding, a V-phase winding 12v that is a V-phase winding, and a W-phase winding 12w that is a W-phase winding. The U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12w are connected in a star connection.

具体的には、U相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wの一端は、それぞれ中性点Pに接続されている。さらに、U相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12の他端は、それぞれ電力変換装置2に接続されている。 Specifically, one ends of the U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12w are connected to the neutral point P, respectively. Further, the other ends of the U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12 are connected to the power converter 2, respectively.

電力変換装置2は、発電機1が発電した交流の発電電力を直流に変換して負荷Fに供給する。この負荷Fとは、電源装置であってもよいし、電力系統であってもよい。 The power conversion device 2 converts AC power generated by the generator 1 into DC power, and supplies the DC power to the load F. This load F may be a power supply device or an electric power system.

以下に、本実施形態に係る電力変換装置2について、具体的に説明する。 The power conversion device 2 according to this embodiment will be specifically described below.

電力変換装置2は、N個の電力変換器21(21-1,21-2,…,21-N(N:2以上の整数))を備える。なお、N個の電力変換器21-1,21-2,…,21-Nのそれぞれを区別しない場合には、単に「電力変換器21」と標記する。例えば、電力変換器21は、コンバータである。 The power converter 2 includes N power converters 21 (21-1, 21-2, . . . , 21-N (N: an integer equal to or greater than 2)). Note that when the N power converters 21-1, 21-2, . For example, power converter 21 is a converter.

各電力変換器21は、各巻線群11-1,11-2,…,11-Mのそれぞれに対応して設けられている。具体的には、第1の実施形態において、電力変換装置2は、巻線群11-1,11-2,…,11-Mと同数(N=M)の電力変換器21-1,21-2,…,21-Nを備え、各巻線群11-1,11-2,…,11-Mと各電力変換器21-1,21-2,…,21-Nとは1:1で電気的に接続されている。 Each power converter 21 is provided corresponding to each winding group 11-1, 11-2, . . . , 11-M. Specifically, in the first embodiment, the power converter 2 includes the same number (N=M) of power converters 21-1, 21 as the winding groups 11-1, 11-2, . . . , 11-M. -2, . . . , 21-N, and each winding group 11-1, 11-2, . are electrically connected at

電力変換器21-1は、巻線群11-1におけるU相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wの他端にそれぞれ電気的に接続されている。そして、電力変換器21-1は、発電機1のロータが回転することで、巻線群11-1のU相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wに発生した発電電力を直流に変換して負荷Fに供給する。 The power converter 21-1 is electrically connected to the other ends of the U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12w in the winding group 11-1. The power converter 21-1 generates power generated in the U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12w of the winding group 11-1 as the rotor of the generator 1 rotates. It converts the electric power into direct current and supplies it to the load F.

電力変換器21-2は、巻線群11-2におけるU相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wの他端にそれぞれ電気的に接続されている。そして、電力変換器21-2は、発電機1のロータが回転することで、巻線群11-2のU相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wに発生した発電電力を直流に変換して負荷Fに供給する。 The power converter 21-2 is electrically connected to the other ends of the U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12w in the winding group 11-2. Power converter 21-2 generates power generated in U-phase winding 12u, V-phase winding 12v, and W-phase winding 12w of winding group 11-2 as the rotor of generator 1 rotates. It converts the electric power into direct current and supplies it to the load F.

電力変換器21-Nは、巻線群11-MにおけるU相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wの他端にそれぞれ電気的に接続されている。そして、電力変換器21-Nは、発電機1のロータが回転することで、巻線群11-MのU相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wに発生した発電電力を直流に変換して負荷Fに供給する。 The power converter 21-N is electrically connected to the other ends of the U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12w in the winding group 11-M. Then, the power converter 21-N generates power generated in the U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12w of the winding group 11-M as the rotor of the generator 1 rotates. It converts the electric power into direct current and supplies it to the load F.

次に、第1の実施形態に係る発電システムの構成における作用効果について、説明する。図2は、従来の発電機110を用いた発電システム100の構成を示す図である。 Next, effects of the configuration of the power generation system according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a power generation system 100 using a conventional generator 110. As shown in FIG.

図2の発電システム100では、単一の発電機110で発電した発電電力を、複数の電力変換器120で直流に変換して負荷Fに供給するために、発電機1の相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wのそれぞれから各電力変換器120への電力伝送経路を、それぞれ分岐することで、並列接続する各電力変換器120に発電電力を分配している。 In the power generation system 100 of FIG. 2, the power generated by the single power generator 110 is converted into direct current by the plurality of power converters 120 and supplied to the load F. The phase windings 12u of the power generator 1, By branching the power transmission paths from each of the V-phase winding 12v and the W-phase winding 12w to each power converter 120, generated power is distributed to each power converter 120 connected in parallel.

上記電力伝送経路の分岐による電力分配では、各電力伝送経路の経路長や各電力変換器120の個体差による抵抗値、インダクタンス値等の違いにより、分岐後の各電力伝送経路の間で横流電流が流れる。そのため、その横流電流を抑制するために分岐後の電力伝送経路のそれぞれに、上記個体差を無視できる程度に大きいリアクトル130が必要となる。ただし、このリアクトル130の追加が、発電システム100のさらなる小型化を妨げる。 In the above-described power distribution by branching of the power transmission paths, due to differences in the resistance value, inductance value, etc. due to the path length of each power transmission path and the individual differences of each power converter 120, cross currents flow between the power transmission paths after branching. flows. Therefore, in order to suppress the cross current, each of the branched power transmission paths requires a reactor 130 large enough to ignore the individual difference. However, the addition of this reactor 130 prevents further miniaturization of the power generation system 100 .

一方、第1の実施形態に係る発電システムAは、並列に接続された電力変換器21-1,21-2,…,21-Nと同数の独立した多相巻線12(巻線群11-1,11-2,…,11-M(M=N))を有する単一の発電機1を備える。 On the other hand, the power generation system A according to the first embodiment includes the same number of independent multiphase windings 12 (winding group 11 −1, 11-2, . . . , 11-M (M=N)).

これにより、発電機1の相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wのそれぞれから各電力変換器21-1,21-2,…,21-Nへの電力伝送経路を分岐する必要がない。そのため、横流電流が流れず、上記リアクトル130を設ける必要がない。したがって、発電システムAは、発電システム100よりもさらなる小型化及び重量の抑制が可能となる。さらに、多相巻線12のいずれかに断線等の故障が発生した場合であっても、その故障が発生した多相巻線12とは異なる独立した多相巻線12で発電することが可能であり、冗長性・信頼性の向上が可能となる。 . . , 21-N from the phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12w of the generator 1 to the power converters 21-1, 21-2, . No need to branch. Therefore, no cross-current flows, and the reactor 130 need not be provided. Therefore, the power generation system A can be made smaller and lighter than the power generation system 100 . Furthermore, even if a failure such as disconnection occurs in one of the multiphase windings 12, it is possible to generate power with an independent multiphase winding 12 that is different from the multiphase winding 12 in which the failure occurred. This makes it possible to improve redundancy and reliability.

(第2の実施形態)
以下に、第2の実施形態に係る発電システムBについて、図3を用いて説明する。
図3は、第2の実施形態に係る発電システムBの概略構成の一例を示す図である。図3に示すように、発電システムBは、発電機1、電力変換装置2B、及び複数のリアクトル3を備える。
(Second embodiment)
A power generation system B according to the second embodiment will be described below with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a power generation system B according to the second embodiment. As shown in FIG. 3 , the power generation system B includes a generator 1 , a power conversion device 2B, and multiple reactors 3 .

電力変換装置2Bは、N個の電力変換器21B(21B-1,21B-2,…,21B-N)を備える。 The power converter 2B includes N power converters 21B (21B-1, 21B-2, . . . , 21B-N).

電力変換器21Bは、各巻線群11-1,11-2,…,11-Mごとに2つ設けられている。具体的には、第2の実施形態において、電力変換装置2は、巻線群11-1,11-2,…,11-Mの数の2倍(N=2×M)の電力変換器21B-1,21B-2,…,21B-Nを備え、巻線群11-1,11-2,…,11-Mと各電力変換器21B-1,21B-2,…,21B-Nとは1:2で電気的に接続されている。 Two power converters 21B are provided for each of the winding groups 11-1, 11-2, . . . , 11-M. Specifically, in the second embodiment, the power conversion device 2 is a power converter having twice the number of winding groups 11-1, 11-2, . . . , 11-M (N=2×M). , 21B-1, 21B-2, . . . , 21B-N, winding groups 11-1, 11-2, . and are electrically connected at a ratio of 1:2.

具体的に、巻線群11-1におけるU相巻線12uの他端からの電力伝送経路Wuは、分岐点Suで分岐経路W1及びW2に分岐し、当該分岐経路W1が電力変換器21B-1に接続され、当該分岐経路W2が電力変換器21B-2に接続される。
また、巻線群11-1におけるV相巻線12vの他端からの電力伝送経路Wvは、分岐点Svで分岐経路W3及びW4に分岐し、当該分岐経路W3が電力変換器21B-1に接続され、当該分岐経路W4が電力変換器21B-2に接続される。
さらに、巻線群11-1におけるW相巻線12wの他端からの電力伝送経路Wwは、分岐点Swで分岐経路W5及びW6に分岐し、当該分岐経路W5が電力変換器21B-1に接続され、当該分岐経路W6が電力変換器21B-2に接続される。
Specifically, the power transmission path Wu from the other end of the U-phase winding 12u in the winding group 11-1 branches into branch paths W1 and W2 at the branch point Su, and the branch path W1 is connected to the power converter 21B-. 1, and the branch path W2 is connected to the power converter 21B-2.
Further, the power transmission path Wv from the other end of the V-phase winding 12v in the winding group 11-1 branches into branch paths W3 and W4 at the branch point Sv, and the branch path W3 is connected to the power converter 21B-1. , and the branch path W4 is connected to the power converter 21B-2.
Further, the power transmission path Ww from the other end of the W-phase winding 12w in the winding group 11-1 branches into branch paths W5 and W6 at the branch point Sw, and the branch path W5 is connected to the power converter 21B-1. , and the branch path W6 is connected to the power converter 21B-2.

巻線群11-2におけるU相巻線12uの他端からの電力伝送経路Wuは、分岐点Suで分岐経路W7及びW8に分岐し、当該分岐経路W7が電力変換器21B-3に接続され、当該分岐経路W8が電力変換器21B-4に接続される。
また、巻線群11-2におけるV相巻線12vの他端からの電力伝送経路Wvは、分岐点Svで分岐経路W9及びW10に分岐し、当該分岐経路W9が電力変換器21B-3に接続され、当該伝送経路W10が電力変換器21B-4に接続される。
さらに、巻線群11-2におけるW相巻線12wの他端からの電力伝送経路Wwは、分岐点Swで分岐経路W11及びW12に分岐し、当該分岐経路W11が電力変換器21B-3に接続され、当該分岐経路W12が電力変換器21B-4に接続される。
A power transmission path Wu from the other end of the U-phase winding 12u in the winding group 11-2 branches into branch paths W7 and W8 at a branch point Su, and the branch path W7 is connected to the power converter 21B-3. , the branch path W8 is connected to the power converter 21B-4.
Further, the power transmission path Wv from the other end of the V-phase winding 12v in the winding group 11-2 branches into branch paths W9 and W10 at the branch point Sv, and the branch path W9 is connected to the power converter 21B-3. , and the transmission path W10 is connected to the power converter 21B-4.
Further, the power transmission path Ww from the other end of the W-phase winding 12w in the winding group 11-2 branches into branch paths W11 and W12 at the branch point Sw, and the branch path W11 is connected to the power converter 21B-3. , and the branch path W12 is connected to the power converter 21B-4.

巻線群11-MにおけるU相巻線12uの他端からの電力伝送経路Wuは、分岐点Suで分岐経路W13及びW14に分岐し、当該分岐経路W13が電力変換器21B-(N-1)に接続され、当該分岐経路W14が電力変換器21B-Nに接続される。
また、巻線群11-MにおけるV相巻線12vの他端からの電力伝送経路Wvは、分岐点Svで分岐経路W15及びW16に分岐し、当該分岐経路W15が電力変換器21B-(N-1)に接続され、当該伝送経路W16が電力変換器21B-Nに接続される。
さらに、巻線群11-MにおけるW相巻線12wの他端からの電力伝送経路Wwは、分岐点Swで分岐経路W17及びW18に分岐し、当該分岐経路W17が電力変換器21B-(N-1)に接続され、当該分岐経路W18が電力変換器21B-Nに接続される。
A power transmission path Wu from the other end of the U-phase winding 12u in the winding group 11-M branches into branch paths W13 and W14 at a branch point Su, and the branch path W13 is connected to the power converter 21B-(N-1 ), and the branch path W14 is connected to the power converter 21B-N.
Further, the power transmission path Wv from the other end of the V-phase winding 12v in the winding group 11-M branches into branch paths W15 and W16 at the branch point Sv, and the branch path W15 is the power converter 21B-(N -1), and the transmission path W16 is connected to the power converter 21B-N.
Further, the power transmission path Ww from the other end of the W-phase winding 12w in the winding group 11-M branches into branch paths W17 and W18 at the branch point Sw, and the branch path W17 is the power converter 21B-(N -1), and the branch path W18 is connected to the power converter 21B-N.

リアクトル3は、すべての分岐経路W1~W18に設けられている。すなわち、各巻線群11と各電力変換器21Bとの間の電力伝送経路のすべての分岐経路においてリアクトル3が設けられている。そして、リアクトル3は、各分岐経路W1~W18間での横流電流を抑制する。 Reactors 3 are provided in all branch paths W1 to W18. That is, reactors 3 are provided in all the branch paths of the power transmission path between each winding group 11 and each power converter 21B. Then, the reactor 3 suppresses cross currents between the branch paths W1 to W18.

なお、第2の実施形態では、電力変換器21B-1,21B-2,…,21B-Nの数Nが、巻線群11-1,11-2,…,11-Mの数Mの2倍の値((N/M)=2)である場合について説明したが、これに限定されない。例えば、(N/M)の値が2以上であればよい。 In the second embodiment, the number N of power converters 21B-1, 21B-2, . Although the case of the double value ((N/M)=2) has been described, the present invention is not limited to this. For example, the value of (N/M) should be 2 or more.

上述したように、第2の実施形態に係る発電システムBは、並列接続される電力変換器21Bの数がN(N≧2)、巻線群11の数がM(M≧2)である場合において、巻線群11のそれぞれに接続されている電力変換器21Bの数は、(N/M)であって2以上である。 As described above, in the power generation system B according to the second embodiment, the number of power converters 21B connected in parallel is N (N≧2), and the number of winding groups 11 is M (M≧2). In the case, the number of power converters 21B connected to each winding group 11 is (N/M) and is two or more.

このような構成により、各電力変換器21Bを従来よりも小型化できるため、発電システムB全体を小型化できる。また、並列接続された各電力変換器21Bの配置自由度(設計自由度)を向上させることができる。さらに、多相巻線12のいずれかに断線等の故障が発生した場合であっても、その故障が発生した多相巻線12とは異なる独立した多相巻線12で発電することが可能であり、冗長性・信頼性の向上が可能となる。 With such a configuration, each power converter 21B can be made smaller than before, so that the entire power generation system B can be made smaller. In addition, the degree of freedom of arrangement (degree of design freedom) of each power converter 21B connected in parallel can be improved. Furthermore, even if a failure such as disconnection occurs in one of the multiphase windings 12, it is possible to generate power with an independent multiphase winding 12 that is different from the multiphase winding 12 in which the failure occurred. This makes it possible to improve redundancy and reliability.

(第3の実施形態)
以下に、第3の実施形態に係る発電システムCについて、図4を用いて説明する。
図4は、第3の実施形態に係る発電システムCの概略構成の一例を示す図である。図4に示すように、発電システムCは、発電機1C、及び電力変換装置2を備える。
(Third embodiment)
A power generation system C according to the third embodiment will be described below with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a power generation system C according to the third embodiment. As shown in FIG. 4 , the power generation system C includes a power generator 1C and a power conversion device 2 .

発電機1Cには、多相巻線が結線された複数の巻線群11C(11C-1,11C-2,…,11C-M(M:2以上の整数))が互いに独立して設けられている。以下に、本発明の発電機1の構成について、具体的に説明する。なお、複数の巻線群11C-1,11C-2,…11C-Mのそれぞれを区別しない場合には、単に「巻線群11C」と標記する。 The generator 1C is provided with a plurality of winding groups 11C (11C-1, 11C-2, . ing. The configuration of the generator 1 of the present invention will be specifically described below. . . , 11C-M are simply referred to as "winding group 11C".

発電機1Cは、M個の巻線群11がそれぞれ独立して巻回されているステータと、当該ステータに対して相対回転可能に設けられるロータを備える。すなわち、発電機1は、ステータに巻回される巻線がM個の巻線群11Cに分割されて多重化されている。 The generator 1C includes a stator around which M winding groups 11 are wound independently, and a rotor provided rotatably relative to the stator. That is, in the generator 1, windings wound around the stator are divided into M winding groups 11C and multiplexed.

各巻線群11Cは、多相の巻線(以下、「多相巻線」)12を備える。なお、本実施形態では、多相巻線12の相数を三相とするが、本実施形態ではこれに限定されず、三相以外の複数相であってもよい。 Each winding group 11</b>C includes polyphase windings (hereinafter referred to as “polyphase windings”) 12 . In this embodiment, the number of phases of the multiphase winding 12 is three, but the present embodiment is not limited to this, and may have multiple phases other than three.

各巻線群11Cは、U相の巻線であるU相巻線12u、V相の巻線であるV相巻線12v、及びW相の巻線であるW相巻線12wを備える。U相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wはスター結線で接続されている。 Each winding group 11C includes a U-phase winding 12u, a V-phase winding 12v, and a W-phase winding 12w. The U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12w are connected in a star connection.

具体的には、U相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12wの一端は、それぞれ中性点Pに接続されている。さらに、U相巻線12u、V相巻線12v、及びW相巻線12の他端は、それぞれ電力変換装置2に接続されている。 Specifically, one ends of the U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12w are connected to the neutral point P, respectively. Further, the other ends of the U-phase winding 12u, the V-phase winding 12v, and the W-phase winding 12 are connected to the power converter 2, respectively.

電力変換装置2は、N個の電力変換器21(21-1,21-2,…,21-N(N:2以上の整数))を備える。なお、N個の電力変換器21-1,21-2,…,21-Nのそれぞれを区別しない場合には、単に「電力変換器21」と標記する。例えば、電力変換器21は、コンバータである。 The power converter 2 includes N power converters 21 (21-1, 21-2, . . . , 21-N (N: an integer equal to or greater than 2)). Note that when the N power converters 21-1, 21-2, . For example, power converter 21 is a converter.

第3の実施形態において、電力変換装置2は、巻線群11-1,11-2,…,11-Mの数Mの1/2の数Nの電力変換器21-1,21-2,…,21-Nを備え、各巻線群11-1,11-2,…,11-Mと各電力変換器21-1,21-2,…,21-Nとは2:1で電気的に接続されている。 In the third embodiment, the power converter 2 includes power converters 21-1, 21-2 whose number N is half the number M of the winding groups 11-1, 11-2, . . . , 11-M. , . . , 21-N, and each winding group 11-1, 11-2, . properly connected.

具体的には、電力変換器21-1は、巻線群11-1のU相巻線12uの他端と、巻線群11-2のU相巻線12uの他端と、のそれぞれに接続されている。また、電力変換器21-1は、巻線群11-1のV相巻線12vの他端と、巻線群11-2のV相巻線12vの他端と、のそれぞれに接続されている。さらに、電力変換器21-1は、巻線群11-1のW相巻線12wの他端と、巻線群11-2のW相巻線12wの他端と、のそれぞれに接続されている。 Specifically, power converter 21-1 connects the other end of U-phase winding 12u of winding group 11-1 and the other end of U-phase winding 12u of winding group 11-2, respectively. It is connected. Further, power converter 21-1 is connected to the other end of V-phase winding 12v of winding group 11-1 and the other end of V-phase winding 12v of winding group 11-2. there is Furthermore, power converter 21-1 is connected to the other end of W-phase winding 12w of winding group 11-1 and the other end of W-phase winding 12w of winding group 11-2. there is

具体的には、電力変換器21-2は、巻線群11-3のU相巻線12uの他端と、巻線群11-4のU相巻線12uの他端と、のそれぞれに接続されている。また、電力変換器21-2は、巻線群11-3のV相巻線12vの他端と、巻線群11-4のV相巻線12vの他端と、のそれぞれに接続されている。さらに、電力変換器21-2は、巻線群11-3のW相巻線12wの他端と、巻線群11-4のW相巻線12wの他端と、のそれぞれに接続されている。 Specifically, power converter 21-2 connects the other end of U-phase winding 12u of winding group 11-3 and the other end of U-phase winding 12u of winding group 11-4, respectively. It is connected. Power converter 21-2 is connected to the other end of V-phase winding 12v of winding group 11-3 and the other end of V-phase winding 12v of winding group 11-4. there is Further, power converter 21-2 is connected to the other end of W-phase winding 12w of winding group 11-3 and the other end of W-phase winding 12w of winding group 11-4. there is

具体的には、電力変換器21-Mは、巻線群11-(M-1)のU相巻線12uの他端と、巻線群11-MのU相巻線12uの他端と、のそれぞれに接続されている。また、電力変換器21-Mは、巻線群11-(M-1)のV相巻線12vの他端と、巻線群11-MのV相巻線12vの他端と、のそれぞれに接続されている。さらに、電力変換器21-Mは、巻線群11-(M-1)のW相巻線12wの他端と、巻線群11-MのW相巻線12wの他端と、のそれぞれに接続されている。 Specifically, the power converter 21-M connects the other end of the U-phase winding 12u of the winding group 11-(M−1) and the other end of the U-phase winding 12u of the winding group 11-M. , respectively. Further, the power converter 21-M connects the other end of the V-phase winding 12v of the winding group 11-(M−1) and the other end of the V-phase winding 12v of the winding group 11-M. It is connected to the. Further, the power converter 21-M connects the other end of the W-phase winding 12w of the winding group 11-(M−1) and the other end of the W-phase winding 12w of the winding group 11-M. It is connected to the.

なお、第3の実施形態では、電力変換器21のそれぞれに接続されている巻線群11の数が2である場合について、説明したがこれに限定されず、電力変換器21のそれぞれに接続されている巻線群11の数が2以上であればよい。すなわち、電力変換器21のそれぞれに接続されている巻線群11の数が(M/N)であって、2以上であればよい。ただし、N及びMがともに2以上である。 In the third embodiment, the case where the number of winding groups 11 connected to each of the power converters 21 is two has been described, but the present invention is not limited to this. It suffices that the number of winding groups 11 provided is two or more. That is, the number of winding groups 11 connected to each of power converters 21 is (M/N), which is two or more. However, both N and M are 2 or more.

上述したように、第3の実施形態に係る発電システムCは、並列接続される電力変換器21の数がN(N≧2)、巻線群11の数がM(M≧2)である場合において、電力変換器21のそれぞれに接続されている巻線群の数は、(M/N)であり、2以上である。 As described above, in the power generation system C according to the third embodiment, the number of power converters 21 connected in parallel is N (N≧2), and the number of winding groups 11 is M (M≧2). In the case, the number of winding groups connected to each of the power converters 21 is (M/N), which is two or more.

このような構成により、横流電流が生じず、上記リアクトル130を設ける必要がない。したがって、発電システムCは、さらなる小型化及び重量の抑制が可能となる。さらに、多相巻線12のいずれかに断線等の故障が発生した場合であっても、その故障が発生した多相巻線12とは異なる独立した多相巻線12で発電することが可能であり、冗長性・信頼性の向上が可能となる。 With such a configuration, no cross current is generated, and the reactor 130 need not be provided. Therefore, the power generation system C can be further reduced in size and weight. Furthermore, even if a failure such as disconnection occurs in one of the multiphase windings 12, it is possible to generate power with an independent multiphase winding 12 that is different from the multiphase winding 12 in which the failure occurred. This makes it possible to improve redundancy and reliability.

上述したように、第1の実施形態から第3の実施形態における発電システムは、多相巻線が結線された複数の巻線群が互いに独立して設けられている単一の回転電機(発電機)と、互いに並列に接続され、その回転電機の電力を変換する複数の電力変換器と、を備え、その巻線群のそれぞれには、一以上の電力変換器が電気的に接続されている。 As described above, the power generation systems in the first to third embodiments are a single rotating electric machine (generator and a plurality of power converters connected in parallel to each other to convert power of the rotating electric machine, and one or more power converters are electrically connected to each of the winding groups. there is

このような構成により、単一の回転電機の電力を、互いに並列接続した複数の電力変換器で電力変換する発電システムにおいて、当該発電システムを小型化することができる。 With such a configuration, it is possible to reduce the size of the power generation system in which the power of a single rotating electric machine is converted by a plurality of power converters connected in parallel with each other.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and designs and the like are included within the scope of the gist of the present invention.

A,B,C 発電システム
1,1C 発電機
2,2B 電力変換装置
11,11C 巻線群
12 多相巻線
21,21B 電力変換器
A, B, C Power generation systems 1, 1C Generators 2, 2B Power converters 11, 11C Winding group 12 Multiphase windings 21, 21B Power converter

Claims (2)

多相巻線が結線された複数の巻線群が互いに独立して設けられている単一の回転電機と、
互いに並列に接続され、前記回転電機の電力を変換する複数の電力変換器と、
を備え、
前記巻線群のそれぞれには、一以上の前記電力変換器が電気的に接続され、
前記電力変換器の数がN(N≧2)であり、
前記巻線群の数Mが、Nの2以上の整数倍であり、
前記電力変換器のそれぞれに接続されている前記巻線群の数は(M/N)であることを特徴とする発電システム。
a single rotating electric machine in which a plurality of winding groups each having multiphase windings connected thereto are provided independently of each other;
a plurality of power converters connected in parallel to each other and converting power of the rotating electric machine;
with
One or more of the power converters are electrically connected to each of the winding groups,
The number of power converters is N (N≧2),
The number M of the winding groups is an integer multiple of N equal to or greater than 2,
The power generation system , wherein the number of winding groups connected to each of the power converters is (M/N) .
多相巻線が結線された複数の巻線群が互いに独立して設けられている単一の回転電機と、
互いに並列に接続され、前記回転電機の電力を変換する複数の電力変換器と、
を備え、
前記巻線群のそれぞれには、一以上の前記電力変換器が電気的に接続され、
前記巻線群の数がM(M≧2)であり、
前記電力変換器の数Nが、Mの2以上の整数倍であり、
前記巻線群のそれぞれに接続されている、前記電力変換器の数は、(N/M)である
ことを特徴とする発電システム。
a single rotating electric machine in which a plurality of winding groups each having multiphase windings connected thereto are provided independently of each other;
a plurality of power converters connected in parallel to each other and converting power of the rotating electric machine;
with
One or more of the power converters are electrically connected to each of the winding groups,
The number of winding groups is M (M≧2),
The number N of the power converters is an integer multiple of M equal to or greater than 2,
The number of power converters connected to each of the winding groups is (N/M)
A power generation system characterized by:
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002027717A (en) 2000-07-05 2002-01-25 Denso Corp Rotating electric machine for vehicle
JP2003083209A (en) 2001-09-07 2003-03-19 Mitsuba Corp Starter generator
JP2016010188A (en) 2014-06-23 2016-01-18 株式会社デンソー Control device for multiple winding rotary electric machine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002027717A (en) 2000-07-05 2002-01-25 Denso Corp Rotating electric machine for vehicle
JP2003083209A (en) 2001-09-07 2003-03-19 Mitsuba Corp Starter generator
JP2016010188A (en) 2014-06-23 2016-01-18 株式会社デンソー Control device for multiple winding rotary electric machine

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