JP7483187B1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施の形態に従う電力変換装置の概略構成図である。図1を参照して、電力変換システム1000は、電力変換装置1と、交流回路12と、連系変圧器13と、直流回路14とを含む。典型的には、電力変換装置1および連系変圧器13は、変電所内に設けられる。電力変換装置1は、互いに直列接続された複数の変換器セル(図1中の「セル」に対応)7を含む電力変換器2と、電力変換器2を制御するための制御装置3とを含む。“変換器セル”は、“サブモジュール”あるいは“単位変換器”とも呼ばれる。電力変換装置1は、直流回路14と交流回路12との間で電力変換を行なう。本実施の形態では、電力系統は、交流回路12、電力変換装置1等を含む変電所、および直流回路14を含むものとする。
図2は、本実施の形態に従う変換器セルの構成を示す図である。図2を参照して、変換器セル7は、ハーフブリッジ型のスイッチング回路21と、セル制御部35と、バイパス要素51と、入出力端子G1,G2とを含む。スイッチング回路21は、コンデンサ27と、半導体回路31,32とを含む。
図3は、本実施の形態に従う制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図3の場合の制御装置3は、コンピュータに基づいて構成される。図3を参照して、制御装置3は、1つ以上の入力変換器70と、1つ以上のサンプルホールド回路71(図中の「S/H」に対応)と、マルチプレクサ(MUX:multiplexer)72と、A/D変換器73とを含む。さらに、制御装置3は、1つ以上のCPU(Central Processing Unit)74と、RAM(Random Access Memory)75と、ROM(Read Only Memory)76とを含む。さらに、制御装置3は、1つ以上の入出力インターフェイス77と、補助記憶装置78と、上記の構成要素間を相互に接続するバス79とを含む。
上位装置としての制御装置3は、検出されたアーム電流Iarm、直流電流Idc、循環電流Iz等を用いて電力変換器2において過電流が発生したと判定した場合、各変換器セル7をゲートブロックする(例えば、各スイッチング素子をオフ状態に固定する)ことにより過電流を抑制できる。制御装置3は、各種情報を用いて当該判定を実行するため、その判定精度は高い。しかし、当該判定に一定の時間を要すること、および当該判定後に各変換器セル7への指令が必要であること等から、電力変換器2の保護が遅れてしまう可能性がある。また、変換器セル7内の短絡発生時には、アーム電流Iarmでは過電流を検出できない場合もある。
通常事故が発生している場合(例えば、ステップS36においてYES)、制御装置3は、通常事故が発生してから規定時間経過後に電力変換器2の再起動処理を実行する(例えば、ステップS40)。
図6は、本実施の形態の変形例に従う変換器セルを示す図である。図6を参照して、変換器セル7Aは、セル制御部35Aと、直列接続されたスイッチング回路21Pおよびスイッチング回路21Nと、バイパス要素51と、高電位側の入出力端子G1と、低電位側の入出力端子G2とを含む。
本実施の形態によると、上位装置である制御装置と各変換器セルのセル制御部とで協調することにより、各変換器セルを適切に保護できるとともに、どのような処理(例えば、システム停止処理、電力変換器2の再起動処理、バイパス要素51の投入処理)をすべきであるのか適切に判断できる。
上述した実施の形態において、セル制御部35は、変換器セル7において過電流を検出した場合に過電流の検出回数をカウントし、当該検出回数が閾値X以上である場合に変換器セル7におけるバイパス要素51を投入する処理を実行してもよい。例えば、閾値Xが“2”に設定されているとする。セル制御部35が、変換器セル7において1回目の過電流を検出した場合に過電流検出信号を制御装置3に送信し、制御装置3が再起動処理を実行する。その後、セル制御部35は、2回目の過電流を検出した場合、バイパス要素51の投入を実行する。検出回数のカウンタ数は、電力変換器2の起動時にリセット可能であってもよいし、上位装置(例えば、制御装置3)からの指示あるいはタイマーによってリセット可能であってもよい。
Claims (8)
- 直列接続された複数の変換器セルを含む電力変換器と、
前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記複数の変換器セルの各々は、
セル制御部と、
第1入出力端子および第2入出力端子と、
複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子を介して前記第1入出力端子および前記第2入出力端子に接続されるエネルギー蓄積要素とを含み、
前記セル制御部は、前記複数のスイッチング素子のいずれかに流れる過電流を検出した場合、前記複数のスイッチング素子をゲートブロックし、前記過電流を検出したことを示す検出情報を前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、前記検出情報を受信した場合、前記複数の変換器セルの各々に対して、当該変換器セルの前記複数のスイッチング素子をゲートブロックするように指示する、電力変換装置。 - 前記制御装置は、
前記検出情報を受信した場合、電力系統において事故が発生したか否かを判断し、
前記事故が発生しておらず、かつ前記複数の変換器セルのうちの1の変換器セルのみから前記検出情報を受信した場合、前記電力変換器の再起動処理を実行する、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記事故が発生しておらず、かつ前記複数の変換器セルのうちの2以上の変換器セルから前記検出情報を受信した場合、前記電力変換器の動作の停止処理を実行する、請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、
前記再起動処理の後、前記1の変換器セルから前記検出情報をさらに受信したか否かを判断し、
前記検出情報をさらに受信していない場合、前記1の変換器セルにおける前記過電流の検出が誤検出であると判定する、請求項2または請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記複数の変換器セルの各々は、前記第1入出力端子と前記第2入出力端子との間に接続されるバイパス要素をさらに含み、
前記制御装置は、前記1の変換器セルのみから前記検出情報をさらに受信した場合であって、かつ前記再起動処理の回数が閾値以上である場合、前記1の変換器セルにおける前記バイパス要素を投入する処理を実行する、請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記複数の変換器セルの各々は、前記第1入出力端子と前記第2入出力端子との間に接続されるバイパス要素をさらに含み、
前記セル制御部は、
前記過電流を検出した回数をカウントし、
前記過電流を検出した回数が閾値以上である場合、対応する前記変換器セルにおける前記バイパス要素を投入する処理を実行する、請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、発生した前記事故が通常事故である場合、前記通常事故が発生してから規定時間経過後に前記電力変換器の再起動処理を実行する、請求項2または請求項3に記載の電力変換装置。
- 直列接続された複数の変換器セルを含む電力変換器と、
前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記複数の変換器セルの各々は、
セル制御部と、
直列接続された第1スイッチング回路および第2スイッチング回路と、
第1入出力端子および第2入出力端子とを含み、
前記第1スイッチング回路は、第1スイッチング素子と、第2スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子を含む直列体に並列接続された第1エネルギー蓄積要素とを含み、
前記第1入出力端子は、前記第1スイッチング素子の負極端子と前記第2スイッチング素子の正極端子との接続点に接続され、
前記第2スイッチング回路は、第3スイッチング素子と、第4スイッチング素子と、前記第3スイッチング素子および前記第4スイッチング素子を含む直列体に並列接続された第2エネルギー蓄積要素とを含み、
前記第2入出力端子は、前記第3スイッチング素子の負極端子と前記第4スイッチング素子の正極端子との接続点に接続され、
前記セル制御部は、前記第1スイッチング素子および前記第4スイッチング素子のうちのいずれかに流れる過電流を検出した場合、前記第1~第4スイッチング素子をゲートブロックし、前記過電流を検出したことを示す検出情報を前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、前記検出情報を受信した場合、前記複数の変換器セルの各々に対して、当該変換器セルの前記第1~第4スイッチング素子をゲートブロックするように指示する、電力変換装置。
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JP2018107888A (ja) | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 半導体装置の制御装置、方法及び電力変換装置 |
WO2019064705A1 (ja) | 2017-09-26 | 2019-04-04 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
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