JP7266373B2 - 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.

直列に接続された複数台の変換器と、各変換器の動作を制御する制御装置と、を備えた多段構成の電力変換装置がある。各変換器は、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、各スイッチング素子のオン・オフを制御する制御部と、電荷蓄積素子などの主回路側から制御部に制御電源を供給する給電回路と、を有する。 2. Description of the Related Art There is a multi-stage power converter that includes a plurality of converters connected in series and a control device that controls the operation of each converter. Each converter includes a plurality of switching elements, a charge storage element connected in parallel to each switching element, a control section for controlling on/off of each switching element, and a control section from the main circuit side such as the charge storage element. and a power supply circuit for supplying control power to the

制御部などの主回路給電の負荷は、定電力負荷である。また、主回路給電の負荷には、個体差などにより、バラツキが生じる。このため、各変換器の各スイッチング素子をオフ状態にする運転待機状態の際に、各変換器の電荷蓄積素子の電圧にバラツキが発生してしまう可能性があった。 A main circuit power supply load such as a control unit is a constant power load. In addition, the load of the main circuit power supply varies due to individual differences and the like. For this reason, there is a possibility that the voltages of the charge storage elements of the converters may vary during the operation standby state in which the switching elements of the converters are turned off.

各変換器の電荷蓄積素子の電圧のバラツキは、時間の経過とともに増加する。このため、特定の変換器の電荷蓄積素子の電圧が上昇し、過電圧レベルに到達したり、反対に、特定の変換器の電荷蓄積素子の電圧が低下し、不足電圧レベルに到達したりし、システム停止に陥ってしまう可能性がある。 The variation in voltage across the charge storage elements of each converter increases over time. This causes the voltage of the charge storage element of a particular converter to rise and reach an overvoltage level or, conversely, the voltage of the charge storage element of a particular converter to drop and reach an undervoltage level, You may end up with a system outage.

各変換器の電荷蓄積素子の電圧をバランスさせる方法として、主回路給電の定電力負荷よりも消費電力の大きい抵抗負荷を接続することが提案されている。しかしながら、バランス用の抵抗負荷を追加すると、変換器の損失が大きくなるとともに、抵抗負荷を追加するためのスペースやコストも増加してしまう。 As a method of balancing the voltages of the charge storage elements of each converter, it has been proposed to connect a resistive load that consumes more power than the constant power load of the main circuit power supply. However, adding a resistive load for balancing increases the loss of the converter and also increases the space and cost for adding the resistive load.

このため、電力変換装置では、損失やスペースの増加を抑えつつ、各変換器の電荷蓄積素子の電圧のバラツキ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 desired to suppress variation in voltage of the charge storage element of each converter while suppressing loss and increase in space.

特開2014-18028号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-18028

本発明の実施形態は、損失やスペースの増加を抑えつつ、各変換器の電荷蓄積素子の電圧のバラツキを抑制可能な電力変換装置を提供する。 Embodiments of the present invention provide a power conversion device capable of suppressing variation in the voltage of the charge storage element of each converter while suppressing loss and increase in space.

本発明の実施形態によれば、直列に接続された複数台の変換器を有し、前記複数台の変換器の動作により、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を行う主回路部と、前記複数台の変換器の動作を制御する制御装置と、を備え、前記複数台の変換器のそれぞれは、第1主端子と、第2主端子と、第1制御端子と、を有する第1スイッチング素子と、第3主端子と、第4主端子と、第2制御端子と、を有し、前記第4主端子を前記第1スイッチング素子の前記第1主端子と接続することにより、前記第1スイッチング素子に対して直列に接続された第2スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子の前記第2主端子に一端を接続し、前記第2スイッチング素子の前記第3主端子に他端を接続することにより、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の直列接続体に対して並列に接続された電荷蓄積素子と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン・オフを制御する制御部と、前記電荷蓄積素子に蓄積された電荷を基に、前記変換器のための制御電源を生成する給電回路と、前記第1スイッチング素子の前記第1主端子及び前記第2スイッチング素子の前記第4主端子に接続された第1接続端子と、前記第1スイッチング素子の前記第2主端子に接続された第2接続端子と、を有し、前記第2接続端子を別の前記変換器の前記第1接続端子に接続することによって直列に接続され、前記制御装置は、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をオフ状態にする運転待機状態において、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をオン・オフする運転制御を所定のタイミングで一時的に実行し、前記主回路部は、第1直流端子と、第2直流端子と、前記第1直流端子に接続された第1アーム部と、前記第1アーム部と前記第2直流端子との間に接続された第2アーム部と、前記第1直流端子に接続された第3アーム部と、前記第3アーム部と前記第2直流端子との間に接続された第4アーム部と、前記第1アーム部と前記第2アーム部との接続点に接続された第1交流端子と、前記第3アーム部と前記第4アーム部との接続点に接続された第2交流端子と、を有し、前記第1アーム部、前記第2アーム部、前記第3アーム部、及び前記第4アーム部のそれぞれは、直列に接続された前記複数台の変換器を有し、前記制御装置は、前記運転制御において、前記第1アーム部、前記第2アーム部、前記第3アーム部、及び前記第4アーム部を循環する循環電流を流すように、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン・オフを制御し、前記制御装置は、前記運転制御の際に、三角波状のキャリア信号と、前記複数台の変換器毎に設定される電圧基準と、を基に、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン・オフを制御し、前記電圧基準は、前記交流電力の周波数の正弦波に、前記交流電力の周波数の偶数倍の周波数の正弦波を重畳させた合成波状である電力変換装置。 According to an embodiment of the present invention, there are a plurality of converters connected in series, and the operation of the plurality of converters converts AC power to DC power and vice versa. and a control device for controlling the operation of the plurality of converters, each of the plurality of converters having a first main terminal, a second main terminal, a first switching element having a first control terminal; a third main terminal; a fourth main terminal; and a second control terminal; a second switching element connected in series with the first switching element by connecting to one main terminal; and a second switching element having one end connected to the second main terminal of the first switching element a charge storage element connected in parallel to the series-connected body of the first switching element and the second switching element by connecting the other end to the third main terminal of the first switching element and the a control unit for controlling on/off of the second switching element; a power supply circuit for generating a control power supply for the converter based on the charge accumulated in the charge storage element; a first connection terminal connected to a first main terminal and the fourth main terminal of the second switching element; and a second connection terminal connected to the second main terminal of the first switching element. , are connected in series by connecting the second connection terminal to the first connection terminal of another converter, and the control device switches the first switching element and the second switching element to an OFF state. In a standby state, operation control for turning on and off the first switching element and the second switching element is temporarily executed at a predetermined timing, and the main circuit unit is connected to a first DC terminal and a second DC terminal. , a first arm portion connected to the first DC terminal; a second arm portion connected between the first arm portion and the second DC terminal; and a second arm portion connected to the first DC terminal. a third arm portion; a fourth arm portion connected between the third arm portion and the second DC terminal; and a first arm portion connected to a connection point between the first arm portion and the second arm portion. an AC terminal, and a second AC terminal connected to a connection point between the third arm and the fourth arm, wherein the first arm, the second arm, and the third arm , and the fourth arm portion each have the plurality of converters connected in series, and the control device controls the operation by controlling the first arm portion, the second arm portion, the The control device controls on/off of the first switching element and the second switching element so as to cause a circulating current to flow through the third arm portion and the fourth arm portion , and the control device controls the operation during the operation control. , controlling the on/off of the first switching element and the second switching element based on a triangular carrier signal and a voltage reference set for each of the plurality of converters, wherein the voltage reference is , a power converter having a composite waveform obtained by superimposing a sine wave having a frequency that is an even multiple of the frequency of the AC power on a sine wave having a frequency of the AC power.

損失やスペースの増加を抑えつつ、各変換器の電荷蓄積素子の電圧のバラツキを抑制可能な電力変換装置が提供される。 A power conversion device is provided that is capable of suppressing variation in the voltage of the charge storage element of each converter while suppressing loss and an increase in space.

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. 制御装置の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。It is a graph diagram which represents typically an example of operation|movement of a control apparatus. 電力変換装置の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。It is a flowchart which represents typically an example of operation|movement of a power converter device. 電力変換装置の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。It is a graph diagram which represents typically an example of operation|movement of a power converter device. 運転待機状態における第1アーム部を模式的に表す等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram schematically showing the first arm portion in an operation standby state; 電力変換装置の別の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。7 is a flowchart schematically showing an example of another operation of the power conversion device; 図8(a)~図8(c)は、電圧基準の変形例を模式的に表すグラフ図である。FIGS. 8A to 8C are graph diagrams schematically showing modifications of the voltage reference. 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、主回路部12と、制御装置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及び一対の直流送電線3、4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 main circuit section 12 and a control device 14 . 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 and a pair of DC power transmission lines 3 and 4 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12は、変圧器6を介して交流電力系統2に接続される。交流電力系統2の交流電力は、三相交流電力である。より詳しくは、対称三相交流電力である。変圧器6は、交流電力系統2の三相交流電力を主回路部12に対応した交流電力に変換する。変圧器6は、主回路部12に合わせて三相交流電力の各相の実効値を変化させる。変圧器6は、三相変圧器である。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12には、交流電力系統2の三相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 12 of the power converter 10 is connected to the AC power system 2 via a transformer 6 . The AC power of the AC power system 2 is three-phase AC power. More specifically, it is symmetrical three-phase AC power. The transformer 6 converts the three-phase AC power of the AC power system 2 into AC power corresponding to the main circuit section 12 . The transformer 6 changes the effective value of each phase of the three-phase AC power according to the main circuit section 12 . Transformer 6 is a three-phase transformer. The transformer 6 is provided as required and can be omitted. The three-phase AC power of the AC power system 2 may be directly supplied to the main circuit unit 12 .

電力変換装置10は、交流電力系統2から供給された三相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三相交流電力に変換し、変換後の三相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 the three-phase 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 three-phase AC power, and supplies the converted three-phase 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.

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.

主回路部12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12は、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。主回路部12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12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12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 12 is provided between the AC power system 2 and the DC transmission lines 3 and 4 . The main circuit unit 12 converts three-phase AC power to DC power, and converts DC power to three-phase AC power. The main circuit unit 12 is, for example, an MMC (Modular Multilevel Converter) type power converter. The MMC type main circuit section 12 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 section 12 performs AC/DC conversion by switching each switching element.

制御装置14は、主回路部12に接続されている。制御装置14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12による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制御する。 The control device 14 is connected to the main circuit section 12 . The control device 14 controls the conversion of the three-phase AC power to the DC power and the conversion of the DC power to the three-phase AC power by the main circuit unit 12 by controlling the ON/OFF of each switching element.

主回路部12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 section 12 includes first and second pairs of DC terminals 20a and 20b, three first to third AC terminals 21a to 21c, and first to sixth arm sections 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12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12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 12 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 12 .

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12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12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 12, 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 12 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…UPM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…UNM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…VPM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…VNM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…WPM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…WNM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…UPM、UN1、UN2…UNM、VP1、VP2…VPM、VN1、VN2…VNM、WP1、WP2…WPM、WN1、WN2…WNMをまとめて呼称する場合に、「変換器CELL」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 a "converter CELL".

各アーム部22a~22fにおいて、M、M、M、M、M、Mは、直列接続された変換器CELL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CELL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CELL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 CELL connected in series. In each of the arms 22a-22f, the number of converters CELL connected in series is, for example, about 100-120. However, the number of converters CELL 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CELLの台数は、実質的に同じである。例えば、多数の各変換器CELLが接続される場合には、主回路部12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CELL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CELLを直列に接続する場合、別のアーム部に設ける変換器CELLの台数は、1~2台異なってもよい。 The number of transducers CELL provided in each arm portion 22a-22f is substantially the same. For example, when a large number of converters CELL are connected, the number of converters CELL provided in each arm section 22a to 22f may be different within a range that does not affect the operation of the main circuit section 12. FIG. For example, when 100 transducers CELL are connected in series to one arm, the number of transducers CELL 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、電圧検出部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 detection unit 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CELL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 CELL 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制御装置14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の電流値を制御装置14に入力する。これにより、制御装置14には、第1アーム部22aの電流値が入力される。 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 control device 14 via wiring (not shown) or the like. The current detector 24 a inputs the detected current value of the first arm portion 22 a to the control device 14 . Thereby, the current value of the first arm portion 22 a is input to the control device 14 .

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、検出した電流値を制御装置14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、検出した電流値を制御装置14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、検出した電流値を制御装置14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、検出した電流値を制御装置14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、検出した電流値を制御装置14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 to the control device 14 . The current detector 24 c detects the current flowing through the third arm portion 22 c and inputs the detected current value to the controller 14 . The current detector 24 d detects the current flowing through the fourth arm portion 22 d and inputs the detected current value to the controller 14 . The current detector 24 e detects the current flowing through the fifth arm portion 22 e and inputs the detected current value to the controller 14 . The current detector 24 f detects the current flowing through the sixth arm portion 22 f and inputs the detected current value to the control device 14 .

電圧検出部25は、交流電力系統2の各相の交流電圧(相電圧)を検出し、検出値を制御装置14に入力する。電圧検出部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。 The voltage detection unit 25 detects the AC voltage (phase voltage) of each phase of the AC power system 2 and inputs the detected value to the control device 14 . The voltage detector 25 may be connected to the primary side of the transformer 6 or may be connected to the secondary side.

主回路部12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 section 12, a connection point between the first arm section 22a and the second arm section 22b, a connection point between the third arm section 22c and the fourth arm section 22d, and a connection point between the fifth arm section 22e and the sixth arm section 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CELLは、信号線26を介して制御装置14と接続される。制御装置14は、信号線26を介して変換器CELLに制御信号を入力することにより、変換器CELLの動作を制御する。また、変換器CELLは、例えば、変換器CELLの制御及び動作保護に関する制御信号や保護信号を図示されていない別の信号線を介して制御装置14に入力する。 Each converter CELL is connected to the controller 14 via a signal line 26 . The control device 14 controls the operation of the converter CELL by inputting a control signal to the converter CELL via the signal line 26 . Further, the converter CELL inputs, for example, control signals and protection signals relating to control and operation protection of the converter CELL to the control device 14 via another signal line (not shown).

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CELLは、チョッパ回路40と、制御部42と、給電回路44と、電圧検出器46と、を有する。
FIG. 2 is a block diagram schematically representing a converter.
As shown in FIG. 2, the converter CELL has a chopper circuit 40, a controller 42, a feeder circuit 44, and a voltage detector 46. FIG.

チョッパ回路40は、第1接続端子50aと、第2接続端子50bと、第1スイッチング素子51と、第2スイッチング素子52と、電荷蓄積素子55と、を有する。各スイッチング素子51、52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51、52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51、52には、例えば、ノーマリオフ型の半導体素子が用いられる。 The chopper circuit 40 has a first connection terminal 50 a , a second connection terminal 50 b , a first switching element 51 , a second switching element 52 and a charge storage element 55 . Each switching element 51, 52 includes a pair of main terminals and a control terminal. The control terminal controls current flowing between the pair of main terminals. Self-extinguishing elements such as IGBTs are used for the switching elements 51 and 52, 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 51 and 52 .

第2スイッチング素子52の一対の主端子は、第1スイッチング素子51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55は、第1スイッチング素子51及び第2スイッチング素子52に対して並列に接続される。電荷蓄積素子55は、例えば、コンデンサである。第1接続端子50aは、第1スイッチング素子51と第2スイッチング素子52との間に接続される。第2接続端子50bは、第1スイッチング素子51の第2スイッチング素子52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 52 are connected in series with a pair of main terminals of the first switching element 51 . The charge storage element 55 is connected in parallel with the first switching element 51 and the second switching element 52 . The charge storage element 55 is, for example, a capacitor. The first connection terminal 50 a is connected between the first switching element 51 and the second switching element 52 . The second connection terminal 50 b is connected to the main terminal of the first switching element 51 opposite to the main terminal connected to the second switching element 52 .

また、第1スイッチング素子51には、一対の主端子に対して逆並列に整流素子51dが接続されている。整流素子51dの順方向は、第1スイッチング素子51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52には、一対の主端子に対して逆並列に整流素子52dが接続されている。整流素子51d、52dは、いわゆる還流ダイオードである。 A rectifying element 51d is connected to the first switching element 51 in anti-parallel with respect to the pair of main terminals. The forward direction of the rectifying element 51 d is opposite to the direction of current flowing between the pair of main terminals of the first switching element 51 . Similarly, in the second switching element 52, a rectifying element 52d is connected in anti-parallel with respect to the pair of main terminals. The rectifying elements 51d and 52d are so-called free wheel diodes.

チョッパ回路40に対する電力の供給は、各接続端子50a、50bを介して行われる。チョッパ回路40において、各スイッチング素子51、52は、ハーフブリッジ接続されている。第1スイッチング素子51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52は、いわゆるハイサイドスイッチである。 Power is supplied to the chopper circuit 40 via the connection terminals 50a and 50b. In the chopper circuit 40, the switching elements 51 and 52 are half-bridge connected. The first switching element 51 is a so-called low-side switch, and the second switching element 52 is a so-called high-side switch.

制御部42は、各スイッチング素子51、52のオン・オフを制御する。制御部42は、ゲート制御回路60と、ゲート駆動回路61、62と、を有する。ゲート制御回路60は、信号線26を介して制御装置14に接続されている。制御装置14は、各スイッチング素子51、52のオン・オフを制御するための制御信号を信号線26を介してゲート制御回路60に送信する。ゲート制御回路60は、入力された制御信号に基づいて、各スイッチング素子51、52のオン・オフを切り替えるための駆動信号をゲート駆動回路61、62に入力する。 The control unit 42 controls on/off of the switching elements 51 and 52 . The control unit 42 has a gate control circuit 60 and gate drive circuits 61 and 62 . Gate control circuit 60 is connected to controller 14 via signal line 26 . The control device 14 transmits a control signal for controlling on/off of the switching elements 51 and 52 to the gate control circuit 60 via the signal line 26 . The gate control circuit 60 inputs driving signals for switching on/off of the switching elements 51 and 52 to the gate driving circuits 61 and 62 based on the input control signals.

ゲート駆動回路61は、第1スイッチング素子51の制御端子に接続されている。ゲート駆動回路62は、第2スイッチング素子52の制御端子に接続されている。ゲート駆動回路61、62は、ゲート制御回路60から入力された駆動信号に基づいて、各スイッチング素子51、52のオン・オフを切り替える。これにより、制御装置14からの制御信号に応じて、各スイッチング素子51、52のオン・オフが制御される。制御装置14は、各変換器CELL毎に制御信号を生成し、各変換器CELLのそれぞれの各スイッチング素子51、52のオン・オフを制御する。これにより、制御装置14は、主回路部12による電力の変換を制御する。なお、制御部42の構成は、上記に限ることなく、各スイッチング素子51、52のオン・オフを制御可能な任意の構成でよい。 The gate drive circuit 61 is connected to the control terminal of the first switching element 51 . The gate drive circuit 62 is connected to the control terminal of the second switching element 52 . The gate drive circuits 61 and 62 switch ON/OFF of the respective switching elements 51 and 52 based on the drive signal input from the gate control circuit 60 . As a result, the switching elements 51 and 52 are controlled to be turned on and off according to the control signal from the control device 14 . The control device 14 generates a control signal for each converter CELL and controls on/off of each switching element 51, 52 of each converter CELL. Thereby, the control device 14 controls power conversion by the main circuit section 12 . Note that the configuration of the control unit 42 is not limited to the above, and may be any configuration that can control the on/off of the switching elements 51 and 52 .

給電回路44は、チョッパ回路40の電荷蓄積素子55に対して並列に接続されている。給電回路44は、電荷蓄積素子55に蓄積された電荷を基に、制御部42の制御電源を生成し、生成した制御電源を制御部42に供給する。給電回路44は、例えば、ゲート制御回路60及びゲート駆動回路61、62のそれぞれに対応する制御電源を生成し、ゲート制御回路60及びゲート駆動回路61、62のそれぞれに対応する制御電源を供給する。制御部42は、給電回路44からの制御電源の供給に応じて動作する。 The feeder circuit 44 is connected in parallel with the charge storage element 55 of the chopper circuit 40 . The power supply circuit 44 generates control power for the control unit 42 based on the charges accumulated in the charge storage element 55 and supplies the generated control power to the control unit 42 . The power supply circuit 44, for example, generates control power sources corresponding to the gate control circuit 60 and the gate drive circuits 61 and 62, respectively, and supplies control power sources corresponding to the gate control circuit 60 and the gate drive circuits 61 and 62, respectively. . The control unit 42 operates according to control power supply from the power supply circuit 44 .

電圧検出器46は、電荷蓄積素子55と電気的に接続されている。また、電圧検出器46は、例えば、信号線26を介して制御装置14と接続されている。電圧検出器46は、電荷蓄積素子55の電圧Vcを検出し、検出結果を制御装置14に入力する。 Voltage detector 46 is electrically connected to charge storage element 55 . Also, the voltage detector 46 is connected to the control device 14 via the signal line 26, for example. Voltage detector 46 detects voltage Vc of charge storage element 55 and inputs the detection result to control device 14 .

図3は、制御装置の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図3に表したように、制御装置14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51、52のオン・オフを制御する。制御装置14は、変換器CELL毎に電圧基準VR及びキャリア信号CWを設定する。1つのアーム部にN台の変換器CELLが直列に接続されている場合、制御装置14は、変換器CELL毎のN個の電圧基準VR及びキャリア信号CWを設定する。
FIG. 3 is a graph diagram schematically showing an example of the operation of the control device.
As shown in FIG. 3, the controller 14 controls on/off of the switching elements 51 and 52 based on the voltage reference VR and the carrier signal CW. The controller 14 sets the voltage reference VR and the carrier signal CW for each converter CELL. When N converters CELL are connected in series in one arm, the controller 14 sets N voltage references VR and carrier signals CW for each converter CELL.

電圧基準VRは、例えば、正弦波状である。制御装置14は、変換器CELL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の交流電力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. Controller 14 adjusts the amplitude and phase of voltage reference VR for each transducer CELL. The frequency of voltage reference VR is set according to the frequency of the AC power 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.

制御装置14は、各変換器CELLの電圧基準VRの位相をずらす。制御装置14は、例えば、1つのアーム部において、360/N(度)ずつ位相をずらした電圧基準VRを変換器CELL毎に設定する。 The controller 14 phases the voltage reference VR of each converter CELL. For example, the control device 14 sets a voltage reference VR with a phase shift of 360/N (degrees) for each transducer CELL in one arm.

制御装置14は、電圧基準VRとキャリア信号CWとを比較する。制御装置14は、電圧基準VRがキャリア信号CW未満の時に、第1スイッチング素子51をオンにし、第2スイッチング素子52をオフにする。この場合、各接続端子50a、50b間が、第1スイッチング素子51で短絡され、各接続端子50a、50b間の電圧は、実質的に0Vになる。そして、制御装置14は、電圧基準VRがキャリア信号CW以上の時に、第1スイッチング素子51をオフにし、第2スイッチング素子52をオンにする。この場合、各接続端子50a、50b間には、電荷蓄積素子55の電圧Vcが現れる。 Controller 14 compares voltage reference VR with carrier signal CW. Controller 14 turns on first switching element 51 and turns off second switching element 52 when voltage reference VR is less than carrier signal CW. In this case, the connection terminals 50a and 50b are short-circuited by the first switching element 51, and the voltage between the connection terminals 50a and 50b becomes substantially 0V. Then, the controller 14 turns off the first switching element 51 and turns on the second switching element 52 when the voltage reference VR is greater than or equal to the carrier signal CW. In this case, the voltage Vc of the charge storage element 55 appears between the connection terminals 50a and 50b.

このように、変換器CELLは、各スイッチング素子51、52のオン・オフによって、+Vc、0の2レベルの電力を出力する。変換器CELLは、例えば、パワーセルと呼ばれる場合もある。 Thus, the converter CELL outputs power of two levels +Vc and 0 by turning on/off the switching elements 51 and 52 . The converter CELL may also be called a power cell, for example.

主回路部12では、直列に接続された各変換器CELL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、主回路部12では、各変換器CELL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 main circuit section 12, the sum of the output voltages of the converters CELL connected in series becomes the voltage of each of the arm sections 22a to 22f. As a result, the main circuit section 12 can perform multi-level power conversion according to the number of serial connections of the converters CELL.

図4は、電力変換装置の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。
図5は、電力変換装置の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図5では、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcのうち、1つの変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vc1と、別の1つの変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vc2と、を一例として表している。
FIG. 4 is a flowchart schematically showing an example of the operation of the power converter.
FIG. 5 is a graph diagram schematically showing an example of the operation of the power converter.
In FIG. 5, among the voltage Vc of the charge storage element 55 of each converter CELL, the voltage Vc1 of the charge storage element 55 of one converter CELL and the voltage Vc2 of the charge storage element 55 of another converter CELL are , are shown as an example.

電力変換装置10は、動作を開始すると、図示を省略した初期充電回路などにより、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の初期充電を行う(図5のタイミングt1~t2)。 When the power converter 10 starts operating, an initial charging circuit (not shown) or the like performs initial charging of the charge storage element 55 of each converter CELL (timings t1 to t2 in FIG. 5).

制御装置14は、例えば、初期充電回路を切り離し(バイパスし)、運転待機状態に移行する。この時、各変換器CELLの各スイッチング素子51、52をゲートブロック(GB)し、各スイッチング素子51、52は、オフ状態となっている。(図4のステップS1、S2、図5のタイミングt2)。 The control device 14, for example, cuts off (bypasses) the initial charging circuit and shifts to an operation standby state. At this time, each switching element 51, 52 of each converter CELL is gate-blocked (GB), and each switching element 51, 52 is in an OFF state. (Steps S1 and S2 in FIG. 4, timing t2 in FIG. 5).

制御装置14は、各スイッチング素子51、52をゲートブロックすると、運転待機状態に移行した時点から第1時間TM1が経過したか否かを判定する(図4のステップS3、図5のタイミングt2~t3)。 After gate-blocking the switching elements 51 and 52, the control device 14 determines whether or not the first time TM1 has passed since the transition to the operation standby state (step S3 in FIG. 4, timing t2 in FIG. t3).

制御装置14は、第1時間TM1が経過したと判定すると、各変換器CELLの各スイッチング素子51、52をデブロック(DEB)し、各スイッチング素子51、52をオン・オフする運転制御を実行する(図4のステップS4、図5のタイミングt3)。 When the control device 14 determines that the first time TM1 has passed, it deblocks (DEB) the switching elements 51 and 52 of each converter CELL, and executes operation control to turn on/off the switching elements 51 and 52. (step S4 in FIG. 4, timing t3 in FIG. 5).

制御装置14は、例えば、各アーム部22a~22fを循環する循環電流を流すように、各スイッチング素子51、52のオン・オフを制御する。すなわち、制御装置14は、交流電力系統2側や直流送電線3、4側に電流を流出させることなく、主回路部12内にのみ電流を流すように、各スイッチング素子51、52のオン・オフを制御する。 The controller 14, for example, controls on/off of the switching elements 51 and 52 so as to flow a circulating current that circulates through the arms 22a to 22f. That is, the control device 14 turns on/off the switching elements 51 and 52 so that the current flows only in the main circuit section 12 without causing the current to flow to the AC power system 2 side or the DC transmission lines 3 and 4 side. control off.

制御装置14は、各スイッチング素子51、52をデブロックすると、デブロックした時点から第2時間TM2が経過したか否かを判定する(図4のステップS5、図5のタイミングt3~t4)。第2時間TM2は、ゲートブロック時の第1時間TM1よりも短い。第2時間TM2は、例えば、各スイッチング素子51、52のオン・オフを制御し、各アーム部22a~22fに循環電流を流すことにより、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcを均等化することが可能な時間に設定される。換言すれば、第2時間TM2は、例えば、各変換器CELLのそれぞれの電圧Vcを定格値に設定することが可能な時間に設定される。 After deblocking the switching elements 51 and 52, the control device 14 determines whether or not the second time TM2 has elapsed from the time of deblocking (step S5 in FIG. 4, timings t3 to t4 in FIG. 5). The second time TM2 is shorter than the first time TM1 during gate blocking. During the second time TM2, for example, the voltage Vc of the charge storage element 55 of each converter CELL is equalized by controlling the ON/OFF of each switching element 51 and 52 and causing a circulating current to flow through each of the arm portions 22a to 22f. set to a time when it is possible to In other words, the second time TM2 is set, for example, to a time during which the voltage Vc of each converter CELL can be set to the rated value.

制御装置14は、第2時間TM2が経過したと判定すると、ステップS2の処理に戻り、再び各スイッチング素子51、52をゲートブロックする(図5のタイミングt4)。 When the control device 14 determines that the second time TM2 has elapsed, it returns to the process of step S2 and gate-blocks the switching elements 51 and 52 again (timing t4 in FIG. 5).

一方、制御装置14は、第2時間TM2が経過していないと判定した場合、続いて、上位のコントローラなどから運転を指示されたか否かを判定する(図4のステップS6)。制御装置14は、運転を指示されていない場合、ステップS4の処理に戻る。そして、制御装置14は、各スイッチング素子51、52のデブロック中に運転を指示された場合、交流から直流への変換、又は直流から交流への変換を行うように各スイッチング素子51、52のオン・オフを制御し、主回路部12を通常の運転状態にする(図5のタイミングt5)。 On the other hand, when the control device 14 determines that the second time TM2 has not elapsed, it then determines whether or not an operation instruction has been issued from a higher-level controller or the like (step S6 in FIG. 4). The control device 14 returns to the process of step S4 when the operation is not instructed. When instructed to operate during deblocking of the switching elements 51 and 52, the control device 14 causes the switching elements 51 and 52 to convert from alternating current to direct current or from direct current to alternating current. On/off control is performed to bring the main circuit section 12 into a normal operating state (timing t5 in FIG. 5).

また、制御装置14は、ステップS3において、第1時間TM1が経過していないと判定した場合、第2時間TM2の場合と同様に、運転を指示されたか否かを判定する(図4のステップS7)。制御装置14は、運転を指示されていない場合、ステップS2の処理に戻る。 Further, when the control device 14 determines in step S3 that the first time TM1 has not elapsed, it determines whether or not an instruction to drive has been issued (step S3 in FIG. 4), as in the case of the second time TM2. S7). The control device 14 returns to the process of step S2 when the operation is not instructed.

制御装置14は、各スイッチング素子51、52のゲートブロック中に運転を指示された場合、各スイッチング素子51、52をデブロックする(図4のステップS8)。そして、制御装置14は、交流から直流への変換、又は直流から交流への変換を行うように各スイッチング素子51、52のオン・オフを制御し、主回路部12を通常の運転状態にする(図5のタイミングt5)。以下、制御装置14は、運転待機を指示された場合、上記の処理を繰り返す。 The controller 14 deblocks the switching elements 51 and 52 when instructed to operate during the gate blocking of the switching elements 51 and 52 (step S8 in FIG. 4). Then, the control device 14 controls on/off of the switching elements 51 and 52 so as to perform conversion from alternating current to direct current or from direct current to alternating current, and brings the main circuit section 12 into a normal operating state. (timing t5 in FIG. 5). Thereafter, the control device 14 repeats the above-described processing when instructed to wait for operation.

図5のタイミングt2~t3などに表したように、各変換器CELLの各スイッチング素子51、52をオフ状態にする運転待機状態では、制御部42などの負荷の個体差により、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcにバラツキが発生する可能性がある。 As indicated by timings t2 to t3 in FIG. 5, in the operation standby state in which the switching elements 51 and 52 of each converter CELL are turned off, due to individual differences in loads such as the control unit 42, each converter CELL There is a possibility that the voltage Vc of the charge storage element 55 will vary.

各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcのバラツキは、時間の経過とともに増加する。図5では、電圧Vc1が、時間の経過とともに上昇し、電圧Vc2が、時間の経過とともに低下する例を模式的に表している。 Variation in the voltage Vc of the charge storage element 55 of each converter CELL increases over time. FIG. 5 schematically shows an example in which the voltage Vc1 increases over time and the voltage Vc2 decreases over time.

このため、各スイッチング素子51、52を長時間ゲートブロックしたままにしておくと、電圧Vcが過電圧検出レベル(上限値)よりも高くなったり、主回路給電確率レベル(下限値)よりも低くなったりし、システム停止に陥ってしまう可能性がある。 Therefore, if the switching elements 51 and 52 are kept gate-blocked for a long time, the voltage Vc becomes higher than the overvoltage detection level (upper limit) or lower than the main circuit power supply probability level (lower limit). Otherwise, the system may stop.

本実施形態に係る電力変換装置10では、制御装置14が、運転待機状態において、各スイッチング素子51、52をオン・オフする運転制御を所定のタイミングで一時的に実行する。この例において、制御装置14は、所定時間(第1時間TM1)の経過に応じて、運転制御を定期的に実行する。これにより、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcを均等化させることができる。制御装置14は、例えば、運転制御を所定時間(第2時間TM2)行った後、運転待機状態に戻る。これに限ることなく、例えば、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcが、所定の範囲内に復帰したことに応じて、運転待機状態に戻ってもよい。 In the power conversion device 10 according to the present embodiment, the control device 14 temporarily executes operation control to turn on/off the switching elements 51 and 52 at predetermined timings in the operation standby state. In this example, the control device 14 periodically executes operation control according to the lapse of a predetermined time (first time TM1). Thereby, the voltage Vc of the charge storage element 55 of each converter CELL can be equalized. For example, the control device 14 returns to the operation standby state after performing operation control for a predetermined time (second time TM2). Without being limited to this, for example, the operation standby state may be resumed in response to the voltage Vc of the charge storage element 55 of each converter CELL returning within a predetermined range.

従って、バランス用の抵抗負荷を追加する場合に比べて、損失やスペースの増加を抑えつつ、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcのバラツキを抑制することができる。 Therefore, compared to the case of adding a balancing resistive load, it is possible to suppress variation in the voltage Vc of the charge storage element 55 of each converter CELL while suppressing an increase in loss and space.

第1時間TM1は、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcが、過電圧検出レベル又は主回路給電確率レベルに到達しない時間に設定される。第1時間TM1は、例えば、シミュレーションなどによって求めることができる。第1時間TM1は、例えば、主回路部12を実際に動作させた際の電圧Vcのバラツキ具合などを確認することにより、現場で調整するようしてもよい。 The first time TM1 is set to a time during which the voltage Vc of the charge storage element 55 of each converter CELL does not reach the overvoltage detection level or the main circuit power supply probability level. The first time TM1 can be obtained by, for example, simulation. The first time TM1 may be adjusted on site, for example, by checking the degree of variation in the voltage Vc when the main circuit section 12 is actually operated.

図6は、運転待機状態における第1アーム部を模式的に表す等価回路図である。
図6に表したように、各スイッチング素子51、52をオフ状態とした運転待機状態においては、第1アーム部22aは、各変換器UP1~UPMのそれぞれの整流素子52dと電荷蓄積素子55とを直列に接続した回路として表すことができる。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram schematically showing the first arm portion in an operation standby state.
As shown in FIG. 6, in the operation standby state in which the switching elements 51 and 52 are turned off, the first arm portion 22a is connected to the rectifying element 52d and the charge storage element 55 of each of the converters UP1 to UPM1 . can be represented as a circuit in which and are connected in series.

制御装置14は、運転待機状態において運転制御を所定のタイミングで実行する際に、図6に表したように、各変換器UP1~UPMの電荷蓄積素子55の電圧Vcの合計値を、交流電力系統2から供給される電源電圧よりも高く充電する。より詳しくは、制御装置14は、各電圧Vcの合計値を、電源電圧の最大値よりも高く充電する。交流電力系統2から供給される電源電圧とは、換言すれば、第1交流端子21aと第2交流端子21bとの間の電圧、及び第1交流端子21aと第3交流端子21cとの間の電圧である。また、制御装置14は、他のアーム部22b~22fについても、第1アーム部22aと同様に、各変換器CELLの電荷蓄積素子55を充電する。これにより、各スイッチング素子51、52をゲートブロックした後には、各変換器CELL内で放電するだけの動作となり、電圧Vcが過電圧になることを、より適切に抑制することができる。システム停止に陥るリスクを、より低減することができる。 When the control device 14 executes the operation control at a predetermined timing in the operation standby state, as shown in FIG . The battery is charged with a voltage higher than the power supply voltage supplied from the power system 2. - 特許庁More specifically, the control device 14 charges the total value of each voltage Vc higher than the maximum value of the power supply voltage. In other words, the power supply voltage supplied from the AC power system 2 is the voltage between the first AC terminal 21a and the second AC terminal 21b and the voltage between the first AC terminal 21a and the third AC terminal 21c. voltage. The control device 14 also charges the charge storage elements 55 of the converters CELL in the other arm portions 22b to 22f in the same manner as in the first arm portion 22a. As a result, after the switching elements 51 and 52 are gate-blocked, each converter CELL only discharges, thereby more appropriately suppressing the voltage Vc from becoming an overvoltage. The risk of system shutdown can be further reduced.

図7は、電力変換装置の別の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。
図7に表したように、この例において、制御装置14は、上位コントローラからの運転待機の指示などに応じて各変換器CELLの各スイッチング素子51、52をゲートブロックした後、各変換器CELLの電圧検出器46の検出結果を基に、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcのいずれかが第1範囲を超えたか否かを判定する(図7のステップS11~S13)。
FIG. 7 is a flowchart schematically showing an example of another operation of the power converter.
As shown in FIG. 7, in this example, the control device 14 gate-blocks the switching elements 51 and 52 of each converter CELL in response to an instruction to wait for operation from the host controller. Based on the detection results of the voltage detector 46, it is determined whether or not any of the voltages Vc of the charge storage elements 55 of the converters CELL exceeds the first range (steps S11 to S13 in FIG. 7).

第1範囲は、電圧Vcの過電圧検出レベル(上限値)と主回路給電確率レベル(下限値)との間に設定される。すなわち、第1範囲の上限側の閾値は、過電圧検出レベルよりも低く設定され、第1範囲の下限側の閾値は、主回路給電確率レベルよりも高く設定される。これにより、システム停止に陥る前に、電圧Vcの変動を検出することができる。 The first range is set between the overvoltage detection level (upper limit) and the main circuit power supply probability level (lower limit) of the voltage Vc. That is, the upper limit side threshold of the first range is set lower than the overvoltage detection level, and the lower limit side threshold of the first range is set higher than the main circuit power supply probability level. As a result, fluctuations in the voltage Vc can be detected before the system stops.

制御装置14は、各変換器CELLのいずれか1つでも電圧Vcが第1範囲を超えたと判定すると、各変換器CELLの各スイッチング素子51、52をデブロックし、各スイッチング素子51、52をオン・オフする運転制御を実行する(図7のステップS14)。 When the control device 14 determines that the voltage Vc of any one of the converters CELL has exceeded the first range, the control device 14 deblocks the switching elements 51 and 52 of the converters CELL to On/off operation control is executed (step S14 in FIG. 7).

制御装置14は、各スイッチング素子51、52をデブロックすると、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcが第2範囲内に復帰したか否かを判定する(図7のステップS15)。制御装置14は、全ての変換器CELLの電圧Vcが第2範囲内に復帰したと判定すると、ステップS12の処理に戻り、再び各スイッチング素子51、52をゲートブロックする。 After deblocking the switching elements 51 and 52, the control device 14 determines whether the voltage Vc of the charge storage element 55 of each converter CELL has returned to within the second range (step S15 in FIG. 7). When the control device 14 determines that the voltages Vc of all the converters CELL have returned to within the second range, the control device 14 returns to the process of step S12 and gate-blocks the switching elements 51 and 52 again.

第2範囲は、第1範囲よりも狭く設定される。すなわち、第2範囲の上限側の閾値は、第1範囲の上限側の閾値よりも低く設定され、第2範囲の下限側の閾値は、第1範囲の下限側の閾値よりも高く設定される。これにより、各スイッチング素子51、52をゲートブロックした後、すぐに第1範囲を超えたと判定されてしまうことを抑制することができる。すなわち、ゲートブロックとデブロックとを短時間で繰り返してしまうことを抑制することができる。 The second range is set narrower than the first range. That is, the upper threshold of the second range is set lower than the upper threshold of the first range, and the lower threshold of the second range is set higher than the lower threshold of the first range. . As a result, it is possible to suppress the determination that the first range is exceeded immediately after the switching elements 51 and 52 are gate-blocked. That is, it is possible to suppress repetition of gate blocking and deblocking in a short period of time.

図7のステップS16~S18の処理は、図4に関して説明したステップS6~S8の処理と同様であるから、詳細な説明は省略する。 Since the processing of steps S16 to S18 in FIG. 7 is the same as the processing of steps S6 to S8 described with reference to FIG. 4, detailed description thereof will be omitted.

このように、制御装置14は、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcのいずれかが所定の範囲(第1範囲)を超えた際に、運転制御を実行することにより、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcを均等化させるようにしてもよい。この場合にも、上記実施形態と同様に、損失やスペースの増加を抑えつつ、各変換器CELLの電荷蓄積素子55の電圧Vcのバラツキを抑制することができる。この例において、制御装置14は、全ての変換器CELLの電圧Vcが第2範囲内に復帰した際に、運転待機状態に戻っている。これに限ることなく、制御装置14は、例えば、運転制御を所定時間行った後、運転待機状態に戻ってもよい。 In this manner, the control device 14 executes operation control when any of the voltages Vc of the charge storage elements 55 of each converter CELL exceeds a predetermined range (first range), thereby causing each converter to The voltage Vc of the charge storage element 55 of the CELL may be equalized. Also in this case, similarly to the above-described embodiment, variations in the voltage Vc of the charge storage element 55 of each converter CELL can be suppressed while suppressing an increase in loss and space. In this example, the controller 14 returns to the standby state when the voltages Vc of all converters CELL return to within the second range. Without being limited to this, for example, the control device 14 may return to the operation standby state after performing the operation control for a predetermined time.

図8(a)~図8(c)は、電圧基準の変形例を模式的に表すグラフ図である。
図8(a)に表した電圧基準VRaは、図3に関して説明した電圧基準VRと実質的に同じであり、交流電力系統2の交流電力の周波数に応じて設定された正弦波状の電圧基準である。
FIGS. 8A to 8C are graph diagrams schematically showing modifications of the voltage reference.
The voltage reference VRa shown in FIG. 8A is substantially the same as the voltage reference VR described with reference to FIG. be.

図8(b)に表した電圧基準VRbは、電圧基準VRaの2倍の周波数を有する正弦波状の電圧基準である。すなわち、電圧基準VRaの周波数が、50Hzである場合、電圧基準VRbの周波数は、100Hzである。電圧基準VRbの振幅は、例えば、電圧基準VRaの振幅と実質的に同じである。 The voltage reference VRb shown in FIG. 8B is a sinusoidal voltage reference having a frequency twice that of the voltage reference VRa. That is, if the frequency of voltage reference VRa is 50 Hz, the frequency of voltage reference VRb is 100 Hz. The amplitude of voltage reference VRb is, for example, substantially the same as the amplitude of voltage reference VRa.

図8(c)に表した電圧基準VRcは、電圧基準VRaに電圧基準VRbを重畳させた合成波状の電圧基準である。 The voltage reference VRc shown in FIG. 8C is a composite waveform voltage reference obtained by superimposing the voltage reference VRb on the voltage reference VRa.

制御装置14は、交流から直流への変換、又は直流から交流への変換を行う通常の運転状態においては、図3又は図8(a)に表した交流電力系統2の交流電力の周波数と同じ周波数を有する電圧基準VR(VRa)を用いて各スイッチング素子51、52のオン・オフの制御を行う。 The control device 14 operates at the same frequency as the AC power of the AC power system 2 shown in FIG. 3 or FIG. A voltage reference VR (VRa) having a frequency is used to control on/off of each of the switching elements 51 and 52 .

そして、制御装置14は、運転待機状態において、各スイッチング素子51、52をオン・オフする運転制御を実行する際に、図8(c)に表した電圧基準VRcを用いて各スイッチング素子51、52のオン・オフの制御を行う。 Then, in the operation standby state, the control device 14 uses the voltage reference VRc shown in FIG. 52 on/off control.

このように、運転待機状態の運転制御の際に、2倍の周波数成分を重畳させた電圧基準VRcを用い、キャリア信号CWと電圧基準VRcとを基に、各スイッチング素子51、52の制御を行う。これにより、交流電力系統2側や直流送電線3、4側に、より電流を流出させ難くすることができる。各アーム部22a~22fに、より適切に循環電流を流すことができる。なお、重畳させる電圧基準VRbの周波数は、2倍に限ることなく、4倍や6倍などでもよい。電圧基準VRbの周波数は、電圧基準VRaの周波数の偶数倍であればよい。 In this way, when the operation is controlled in the standby state, the switching elements 51 and 52 are controlled based on the carrier signal CW and the voltage reference VRc by using the voltage reference VRc on which the double frequency component is superimposed. conduct. This makes it more difficult for the current to flow out to the AC power system 2 side and the DC transmission lines 3 and 4 side. A circulating current can flow through each of the arm portions 22a to 22f more appropriately. Note that the frequency of the voltage reference VRb to be superimposed is not limited to twice, and may be four times, six times, or the like. The frequency of voltage reference VRb may be an even multiple of the frequency of voltage reference VRa.

図9は、変換器の変形例を模式的に表すブロック図である。
図9に表したように、この例の変換器CELLでは、チョッパ回路40が、フルブリッジ回路48に置き換えられている。フルブリッジ回路48は、第1スイッチング素子51と第2スイッチング素子52とを有するとともに、第3スイッチング素子53と第4スイッチング素子54とをさらに有する。第3スイッチング素子53、第4スイッチング素子54には、第1スイッチング素子51、第2スイッチング素子52と実質的に同じ素子が用いられる。
FIG. 9 is a block diagram schematically showing a modification of the converter.
In the converter CELL of this example, the chopper circuit 40 is replaced with a full bridge circuit 48, as shown in FIG. The full bridge circuit 48 has a first switching element 51 and a second switching element 52 and further has a third switching element 53 and a fourth switching element 54 . Elements substantially the same as the first switching element 51 and the second switching element 52 are used for the third switching element 53 and the fourth switching element 54 .

第4スイッチング素子54の一対の主端子は、第3スイッチング素子53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53及び第4スイッチング素子54は、第1スイッチング素子51及び第2スイッチング素子52に対して並列に接続される。電荷蓄積素子55は、第1スイッチング素子51及び第2スイッチング素子52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53及び第4スイッチング素子54に対して並列に接続される。 A pair of main terminals of the fourth switching element 54 are connected in series to a pair of main terminals of the third switching element 53 . Also, the third switching element 53 and the fourth switching element 54 are connected in parallel with the first switching element 51 and the second switching element 52 . The charge storage element 55 is connected in parallel with the first switching element 51 and the second switching element 52 and is connected in parallel with the third switching element 53 and the fourth switching element 54 .

第3スイッチング素子53には、一対の主端子に対して逆並列に整流素子53dが接続されている。第4スイッチング素子54には、一対の主端子に対して逆並列に整流素子54dが接続されている。 A rectifying element 53d is connected to the third switching element 53 in anti-parallel with respect to the pair of main terminals. A rectifying element 54d is connected to the fourth switching element 54 in anti-parallel with respect to the pair of main terminals.

変換器CELLの第1接続端子50aは、第1スイッチング素子51と第2スイッチング素子52との間に接続されている。第2接続端子50bは、第3スイッチング素子53と第4スイッチング素子54との間に接続されている。この例において、第2接続端子50bは、第3スイッチング素子53を介して第1スイッチング素子51の第2スイッチング素子52に接続された主端子と反対側の主端子に接続される。 A first connection terminal 50 a of the converter CELL is connected between a first switching element 51 and a second switching element 52 . The second connection terminal 50 b is connected between the third switching element 53 and the fourth switching element 54 . In this example, the second connection terminal 50 b is connected through the third switching element 53 to the main terminal of the first switching element 51 opposite to the main terminal connected to the second switching element 52 .

変換器CELLでは、第1スイッチング素子51と第4スイッチング素子54とをオン状態にし、第2スイッチング素子52と第3スイッチング素子53とをオフ状態にすることにより、各接続端子50a、50b間に+Vcの電圧が現れる。 In the converter CELL, by turning on the first switching element 51 and the fourth switching element 54 and turning off the second switching element 52 and the third switching element 53, a voltage is applied between the connection terminals 50a and 50b. A voltage of +Vc appears.

また、第2スイッチング素子52と第3スイッチング素子53とをオン状態にし、第1スイッチング素子51と第4スイッチング素子54とをオフ状態にすることにより、各接続端子50a、50b間に-Vcの電圧が現れる。 By turning on the second switching element 52 and the third switching element 53 and turning off the first switching element 51 and the fourth switching element 54, −Vc is applied between the connection terminals 50a and 50b. voltage appears.

さらに、ローサイド側の第1スイッチング素子51及び第3スイッチング素子53をオン状態にし、ハイサイド側の第2スイッチング素子52及び第4スイッチング素子54をオフ状態にする。もしくは、ハイサイド側の第2スイッチング素子52及び第4スイッチング素子54をオン状態にし、ローサイド側の第1スイッチング素子51及び第3スイッチング素子53をオフ状態にする。これにより、各接続端子50a、50b間が導通され、各接続端子50a、50b間に実質的に0Vが現れる。このように、この変換器CELLでは、各接続端子50a、50b間に、+Vc、0、-Vcの3レベルの電圧を出力することができる。 Furthermore, the first switching element 51 and the third switching element 53 on the low side are turned on, and the second switching element 52 and the fourth switching element 54 on the high side are turned off. Alternatively, the second switching element 52 and the fourth switching element 54 on the high side are turned on, and the first switching element 51 and the third switching element 53 on the low side are turned off. As a result, the connection terminals 50a and 50b are electrically connected, and substantially 0 V appears between the connection terminals 50a and 50b. In this manner, the converter CELL can output voltages of three levels of +Vc, 0, and -Vc between the connection terminals 50a and 50b.

図9では、便宜的に図示を省略しているが、第3スイッチング素子53及び第4スイッチング素子54は、第1スイッチング素子51及び第2スイッチング素子52と同様に、制御部42に接続され、制御部42によってオン・オフを制御される。制御部42は、例えば、各スイッチング素子51~54のそれぞれに対応する4つのゲート駆動回路を有する。ゲート制御回路60は、制御装置14から入力された制御信号に基づいて、各ゲート駆動回路の動作を制御する。これにより、各スイッチング素子51~54のオン・オフが制御される。 Although not shown in FIG. 9 for convenience, the third switching element 53 and the fourth switching element 54 are connected to the control section 42 in the same manner as the first switching element 51 and the second switching element 52, On/off is controlled by the control unit 42 . The control unit 42 has, for example, four gate drive circuits corresponding to each of the switching elements 51-54. The gate control circuit 60 controls the operation of each gate drive circuit based on control signals input from the control device 14 . Thereby, the on/off of each of the switching elements 51 to 54 is controlled.

このように、MMC型の電力変換装置10に用いられる変換器は、チョッパ回路40でもよいし、フルブリッジ回路48でもよい。 Thus, the converter used in the MMC type power converter 10 may be the chopper circuit 40 or the full bridge circuit 48 .

上記各実施形態では、主回路部12にMMC型の電力変換器を用いている。主回路部12は、MMC型に限ることなく、複数の変換器CELLを直列に接続する他の方式の電力変換器でもよい。 In each of the embodiments described above, an MMC type power converter is used for the main circuit section 12 . The main circuit unit 12 is not limited to the MMC type, and may be another type of power converter in which a plurality of converters CELL are connected in series.

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。また、電力変換装置10の変換する交流電力は、三相交流電力に限ることなく、単相交流電力や二相交流電力などでもよい。 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. Also, the AC power converted by the power converter 10 is not limited to three-phase AC power, and may be single-phase AC power, two-phase AC power, or the like.

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、 12…主回路部、 14…制御装置、 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…電圧検出部、 26…信号線、 40…チョッパ回路、 42…制御部、 44…給電回路、 46…電圧検出器、 48…フルブリッジ回路、 51~54…第1~第4スイッチング素子、 55…電荷蓄積素子、 60…ゲート制御回路、 61、62…ゲート駆動回路 2 AC power system 3, 4 DC transmission line 6 Transformer 10 Power converter 12 Main circuit unit 14 Control device 20a, 20b DC terminal 21a to 21c First to Third AC terminal 22a to 22f First to sixth arm parts 23a to 23f Buffer reactor 24a to 24f Current detector 25 Voltage detector 26 Signal line 40 Chopper circuit 42 Control unit 44 Feeding circuit 46 Voltage detector 48 Full bridge circuit 51 to 54 First to fourth switching elements 55 Charge storage element 60 Gate control circuit 61, 62 Gate drive circuit

Claims (6)

直列に接続された複数台の変換器を有し、前記複数台の変換器の動作により、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を行う主回路部と、
前記複数台の変換器の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数台の変換器のそれぞれは、
第1主端子と、第2主端子と、第1制御端子と、を有する第1スイッチング素子と、
第3主端子と、第4主端子と、第2制御端子と、を有し、前記第4主端子を前記第1スイッチング素子の前記第1主端子と接続することにより、前記第1スイッチング素子に対して直列に接続された第2スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子の前記第2主端子に一端を接続し、前記第2スイッチング素子の前記第3主端子に他端を接続することにより、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の直列接続体に対して並列に接続された電荷蓄積素子と、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン・オフを制御する制御部と、
前記電荷蓄積素子に蓄積された電荷を基に、前記変換器のための制御電源を生成する給電回路と、
前記第1スイッチング素子の前記第1主端子及び前記第2スイッチング素子の前記第4主端子に接続された第1接続端子と、
前記第1スイッチング素子の前記第2主端子に接続された第2接続端子と、
を有し、前記第2接続端子を別の前記変換器の前記第1接続端子に接続することによって直列に接続され、
前記制御装置は、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をオフ状態にする運転待機状態において、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をオン・オフする運転制御を所定のタイミングで一時的に実行し、
前記主回路部は、
第1直流端子と、
第2直流端子と、
前記第1直流端子に接続された第1アーム部と、
前記第1アーム部と前記第2直流端子との間に接続された第2アーム部と、
前記第1直流端子に接続された第3アーム部と、
前記第3アーム部と前記第2直流端子との間に接続された第4アーム部と、
前記第1アーム部と前記第2アーム部との接続点に接続された第1交流端子と、
前記第3アーム部と前記第4アーム部との接続点に接続された第2交流端子と、
を有し、
前記第1アーム部、前記第2アーム部、前記第3アーム部、及び前記第4アーム部のそれぞれは、直列に接続された前記複数台の変換器を有し、
前記制御装置は、前記運転制御において、前記第1アーム部、前記第2アーム部、前記第3アーム部、及び前記第4アーム部を循環する循環電流を流すように、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン・オフを制御し、
前記制御装置は、前記運転制御の際に、三角波状のキャリア信号と、前記複数台の変換器毎に設定される電圧基準と、を基に、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン・オフを制御し、
前記電圧基準は、前記交流電力の周波数の正弦波に、前記交流電力の周波数の偶数倍の周波数の正弦波を重畳させた合成波状である電力変換装置。
a main circuit unit having a plurality of converters connected in series and performing at least one of conversion from AC power to DC power and conversion from DC power to AC power by the operation of the plurality of converters; ,
a control device for controlling the operation of the plurality of converters;
with
each of the plurality of converters,
a first switching element having a first main terminal, a second main terminal, and a first control terminal;
The first switching element has a third main terminal, a fourth main terminal, and a second control terminal, and the fourth main terminal is connected to the first main terminal of the first switching element. a second switching element connected in series with
By connecting one end to the second main terminal of the first switching element and connecting the other end to the third main terminal of the second switching element, the first switching element and the second switching element are connected in series. a charge storage element connected in parallel to the connection body ;
a control unit that controls on/off of the first switching element and the second switching element;
a power supply circuit that generates a control power supply for the converter based on the charge accumulated in the charge storage element;
a first connection terminal connected to the first main terminal of the first switching element and the fourth main terminal of the second switching element;
a second connection terminal connected to the second main terminal of the first switching element;
connected in series by connecting said second connection terminal to said first connection terminal of another said transducer,
In an operation standby state in which the first switching element and the second switching element are turned off, the control device temporarily turns on/off the first switching element and the second switching element at a predetermined timing. and
The main circuit section
a first DC terminal;
a second DC terminal;
a first arm connected to the first DC terminal;
a second arm portion connected between the first arm portion and the second DC terminal;
a third arm connected to the first DC terminal;
a fourth arm portion connected between the third arm portion and the second DC terminal;
a first AC terminal connected to a connection point between the first arm portion and the second arm portion;
a second AC terminal connected to a connection point between the third arm portion and the fourth arm portion;
has
each of the first arm portion, the second arm portion, the third arm portion, and the fourth arm portion has the plurality of converters connected in series;
In the operation control, the control device controls the first switching element and the controlling on/off of the second switching element ;
During the operation control, the control device controls the operation of the first switching element and the second switching element based on a triangular carrier signal and a voltage reference set for each of the plurality of converters. control on/off,
The voltage reference is a power conversion device in which a sine wave having a frequency that is an even multiple of the frequency of the AC power is superimposed on a sine wave having a frequency of the AC power.
前記制御装置は、第1時間の経過に応じて、前記運転制御を定期的に実行する請求項1記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 1, wherein the control device periodically executes the operation control according to the passage of the first time. 前記制御装置は、前記運転制御を前記第1時間よりも短い第2時間行った後、前記運転待機状態に戻る請求項2記載の電力変換装置。 3. The power converter according to claim 2, wherein said control device returns to said operation standby state after performing said operation control for a second period of time shorter than said first period of time. 前記複数台の変換器のそれぞれは、前記電荷蓄積素子の電圧を検出し、検出結果を前記制御装置に入力する電圧検出器をさらに有し、
前記制御装置は、前記複数台の変換器の前記電荷蓄積素子の電圧のいずれかが第1範囲を超えた場合に、前記運転制御を実行する請求項1記載の電力変換装置。
each of the plurality of converters further includes a voltage detector that detects the voltage of the charge storage element and inputs a detection result to the controller;
2. The power conversion device according to claim 1, wherein said control device executes said operation control when any of the voltages of said charge storage elements of said plurality of converters exceeds a first range.
前記制御装置は、前記複数台の変換器のそれぞれの前記電荷蓄積素子の電圧が、前記第1範囲よりも狭い第2範囲内に復帰した場合に、前記運転待機状態に戻る請求項4記載の電力変換装置。 5. The controller according to claim 4, wherein the controller returns to the standby state when the voltage of the charge storage element of each of the plurality of converters returns to within a second range narrower than the first range. Power converter. 前記制御装置は、前記運転制御の際に、前記第1アーム部、前記第2アーム部、前記第3アーム部、及び前記第4アーム部のそれぞれにおいて直列に接続された前記複数台の変換器の前記電荷蓄積素子の電圧の合計値を、前記交流電力側から供給される電源電圧よりも高く充電する請求項1~5のいずれか1つに記載の電力変換装置。 The control device controls the plurality of converters connected in series in each of the first arm portion, the second arm portion, the third arm portion, and the fourth arm portion during the operation control. 6. The power converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the total value of the voltages of said charge storage elements of is charged higher than the power supply voltage supplied from said AC power side.
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