JP7399066B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図1に示すように、電力変換装置10は、電力変換部20と、制御装置50と、を備える。電力変換部20は、端子21a~21cを含む。電力変換部20は、端子21a~21cを介して、交流回路1に接続される。この例のように、電力変換部20は、変圧器2を介して、交流回路1に接続されてもよい。交流回路1は、たとえば、交流電源や交流負荷、送電線等を含むことができる。交流回路1は、たとえば、三相交流の電力系統である。
図2(a)および図2(b)に示すように、単位変換器30の主回路130は、ハーフブリッジ形式(図2(a))でもよいし、フルブリッジ形式(図2(b))であってもよい。フルブリッジ形式の主回路230の場合には、スイッチング素子31c,31dの直列回路が追加される。ダイオード32cは、スイッチング素子31cに逆並列に接続され、ダイオード32dは、スイッチング素子31dに逆並列に接続される。スイッチング素子31c,31dの直列回路は、スイッチング素子31a,31bの直列回路に並列に接続される。
図3に示すように、単位変換器30は、主回路130と、ゲート回路41a,41bと、主回路給電回路42と、補助給電回路43と、を備える。
図4は、実施形態の電力変換装置の動作を説明するための模式的な動作波形図である。
図4の最上段の図は、バイパス指令を表す信号の時間変化を示す波形図である。この例では、バイパス指令がアクティブのときに、バイパス指令はハイ(H)レベルとされ、バイパス指令が非アクティブのときに、バイパス指令はロー(L)レベルとされている。
図4の2段目の図は、ゲート回路41bに印加される直流電圧Vccの時間変化を示す波形図である。
図4の3段目の図は、スイッチング素子31bのゲート信号の時間変化を表す波形図である。この図では、ゲート信号がハイレベルのときにスイッチング素子31bはオン(ON)、ゲート信号がローレベルのときにスイッチング素子31bはオフ(OFF)である。
図4の最下段の図は、コンデンサ33の両端の電圧Vdc1の時間変化を表す図である。
図5(a)および図5(b)では、主回路給電回路42が正常か故障かによって、電力の供給経路が異なり得ることが示されている。
図5(a)に示すように、故障が検知され、単位変換器30がバイパス状態に移行すると、制御回路は、スイッチング素子31aをオフさせ、スイッチング素子31bをオンさせるように動作する。主回路給電回路42が動作可能である場合には、バイパス指令がアクティブの間には、主回路給電回路42がゲート回路41bに電力を供給する。なお、主回路給電回路42は、バイパス指令が非アクティブの場合にも動作しており、ゲート回路41a,41bにわずかではあるが電力を供給する。
まず、比較例の電力変換装置の構成および動作について説明する。
図6(a)および図6(b)は、比較例の電力変換装置の一部を例示する模式的なブロック図である。
図6(a)に示すように、比較例の電力変換装置の単位変換器は、主回路330を有する。主回路330は、スイッチング素子31a,31b、ダイオード32a,32bおよびコンデンサ33による回路構成は、上述した実施形態の場合と同じである。主回路330は、さらにバイパススイッチ331を含んでおり、バイパススイッチ331は、端子330a,330bの間に接続されている。
図6(c)には、停止した方の単位変換器430の主要な部分の動作波形が示されている。
図6(c)に示すように、時刻t0において、単位変換器430は、過電圧を検出した後、時刻t11において、制御回路は、過電圧保護動作を開始し、単位変換器430の運転を停止させ、アクティブなバイパス指令を生成する。
Claims (4)
- 直列に接続された単位変換器を含む電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御装置と、
を備え、
前記単位変換器は、
第1スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子に直列に接続された第2スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子に逆並列に接続された第1ダイオードと、
前記第2スイッチング素子に逆並列に接続された第2ダイオードと、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子の直列回路に並列に接続されたコンデンサと、
前記第1スイッチング素子を駆動する第1ゲート回路と、
前記第2スイッチング素子を駆動する第2ゲート回路と、
前記コンデンサに蓄積された電力を入力して前記第1ゲート回路および前記第2ゲート回路の動作のための電力を前記第1ゲート回路および前記第2ゲート回路に供給する主回路給電回路と、
を含み、
前記単位変換器は、前記コンデンサの両端電圧があらかじめ設定された過電圧しきい値以上の場合にバイパス状態に設定され、
前記バイパス状態では、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子は、オフに設定され、
前記第2スイッチング素子をオンさせるためのバイパス指令が生成され、
前記バイパス指令は、
前記コンデンサの両端電圧が前記過電圧しきい値よりも低い値を有する第1しきい値に達するまで前記バイパス指令をアクティブに設定され、
前記第1しきい値に達してから、前記コンデンサの両端電圧が前記過電圧しきい値よりも低く、前記第1しきい値よりも高い値を有する第2しきい値に達するまで、非アクティブに設定され、
前記主回路給電回路は、前記第1ゲート回路および前記第2ゲート回路に電力を供給するために必要な最低動作電圧を有し、
前記第1しきい値は、前記最低動作電圧よりも高い値を有する電力変換装置。 - 前記コンデンサに蓄積された電力を入力して前記第2ゲート回路のための電力を前記第2ゲート回路に供給する補助給電回路をさらに備え、
前記主回路給電回路が前記第2ゲート回路に電力を供給できない場合には、前記補助給電回路は、前記第2ゲート回路の動作のための電力を供給し、
前記補助給電回路は、前記主回路給電回路の出力容量よりも小さい出力容量を有する請求項1記載の電力変換装置。 - 前記単位変換器は、前記バイパス状態において、前記バイパス指令のアクティブおよび非アクティブを切り替える請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、前記バイパス状態において、前記バイパス指令のアクティブおよび非アクティブを切り替える請求項1または2に記載の電力変換装置。
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