JPH10136656A - Starting method of power converter - Google Patents

Starting method of power converter

Info

Publication number
JPH10136656A
JPH10136656A JP8286380A JP28638096A JPH10136656A JP H10136656 A JPH10136656 A JP H10136656A JP 8286380 A JP8286380 A JP 8286380A JP 28638096 A JP28638096 A JP 28638096A JP H10136656 A JPH10136656 A JP H10136656A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
energy
capacitor
circuit
recovery
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8286380A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taichiro Tsuchiya
多一郎 土谷
Hideo Okayama
秀夫 岡山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP8286380A priority Critical patent/JPH10136656A/en
Publication of JPH10136656A publication Critical patent/JPH10136656A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a safe and secure starting method which can protect elements from breakdown, etc., by a method, wherein energy is accumulated in the capacitor of an energy recovery circuit before the normal operation of a power converter is started and the energy is regenerated to a DC power supply unit. SOLUTION: If a GTO (self-extinguishing semiconductor switching device) 1a is turned off, a snubber capacitor 4a is discharged, and energy which has been accumulated in a snubber capacitor 4a is transferred to a recovering reactor 8a and, at the same time, recovered by a recovering capacitor 7a. When the discharge of the snubber capacitor 4a is finished, a snubber diode 5a is turned to be electrically continuous, and the energy transferred to the reactor 8a is recovered by the recovering capacitor 7a. The energy recovered by the recovering capacitor 7a is, partially being supplied as the energy of the power supply of a gate drive circuit 12a, regenerated to a DC power supply side 100 by an energy regenerating circuit 11a, so that the initial charging of the capacitor can be performed before the normal operation is started.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、自己消弧型半導
体スイッチング素子によって構成される電力変換装置の
起動方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for starting a power converter constituted by a self-extinguishing type semiconductor switching element.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゲートターンオフサイリスタ(以下、G
TOと略す)に代表されるような高電圧、大電流用途に
適した自己消弧型半導体素子を用いた大容量電力変換装
置の開発が活発に行われている。また、超高電圧分野に
適用される電力変換装置では、複数個GTOを直列接続
してアームを構成している。
2. Description of the Related Art A gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as G)
The development of a large-capacity power converter using a self-extinguishing type semiconductor element suitable for high-voltage and large-current applications as represented by TO) has been actively conducted. In a power converter applied to the ultra-high voltage field, an arm is configured by connecting a plurality of GTOs in series.

【0003】図23は1992年電気学会研究会資料S
PC−92−63「回路解析用のGTOサイリスタモデ
ルと直列接続時の分担電圧の検討」に示された従来の電
力変換装置を示す図である。図において、1a、1hは
自己消弧型半導体スイッチ素子であるGTO1a、GT
O1h、2a、2hはフリーホイールダイオード、3
a、3hはスナバコンデンサ4a、4h、及びスナバダ
イオード5a、5hからなるスナバ回路である。14
a、14bはアノードリアクトル、50a、50hはス
ナバ抵抗、51a、51bはリセット抵抗、52a、5
2bはリセットダイオードである。
FIG. 23 is a document S of the Institute of Electrical Engineers of Japan in 1992.
It is a figure which shows the conventional power converter shown in PC-92-63 "investigation of the GTO thyristor model for circuit analysis, and the shared voltage at the time of series connection." In the figure, reference numerals 1a and 1h denote GTO1a and GT which are self-extinguishing type semiconductor switch elements.
O1h, 2a, 2h are freewheel diodes, 3
Reference numerals a and 3h denote snubber circuits composed of snubber capacitors 4a and 4h and snubber diodes 5a and 5h. 14
a and 14b are anode reactors, 50a and 50h are snubber resistors, 51a and 51b are reset resistors, 52a and 5b.
2b is a reset diode.

【0004】まず、GTO1のオフ状態からターンオン
した場合の動作について説明する。GTO1がオフ状態
からターンオンすると、GTO1に電流が流れるように
なる。このとき、電流はアノードリアクトル14を介し
て流れることにより、GTOのターンオン時の電流上昇
率di/dtが抑制される。また、GTO1のオフ時に
スナバコンデンサ4に蓄積されていたエネルギーは、G
TO1がオン状態になることにより、スナバコンデンサ
4、スナバ抵抗50、GTO1から成る閉ループのスナ
バ抵抗50で消費される。
First, the operation when the GTO 1 is turned on from the off state will be described. When the GTO1 is turned on from the off state, a current flows through the GTO1. At this time, since the current flows through the anode reactor 14, the current increase rate di / dt at the time of turning on the GTO is suppressed. When the GTO 1 is turned off, the energy stored in the snubber capacitor 4 is equal to G
When TO1 is turned on, it is consumed by a closed loop snubber resistor 50 including the snubber capacitor 4, the snubber resistor 50, and the GTO1.

【0005】次に、GTO1のオン状態からターンオフ
した場合の動作について説明する。GTO1のオン時に
アノードリアクトル14に蓄積されていたエネルギー
は、GTO1がオフ状態になることにより、アノードリ
アクトル14、回収ダイオード17、リセット抵抗51
から成る閉ループのリセット抵抗51で消費される。ま
た、GTO1がオン状態からターンオフすると、GTO
1に電圧がかかるようになる。このとき、GTO1によ
って遮断された電流はスナバダイオード5、スナバコン
デンサ4から成る経路にバイパスされ、スナバコンデン
サ4が充電されるので、GTO1のターンオフ時の電圧
上昇率dv/dtが抑制される。
Next, the operation when the GTO 1 is turned off from the on state will be described. When the GTO 1 is turned on, the energy stored in the anode reactor 14 is reduced by turning off the GTO 1, the anode reactor 14, the recovery diode 17, and the reset resistor 51.
Is consumed by a closed-loop reset resistor 51 consisting of When GTO1 is turned off from the on state, GTO1 is turned off.
1 is applied with voltage. At this time, the current interrupted by the GTO1 is bypassed to the path including the snubber diode 5 and the snubber capacitor 4, and the snubber capacitor 4 is charged, so that the voltage rise rate dv / dt when the GTO1 is turned off is suppressed.

【0006】電力変換装置にGTOを使用する場合に
は、スイッチング時にGTOにかかるスイッチング責務
を抑制するためにアノードリアクトル及びスナバ回路を
接続する。このアノードリアクトル及びスナバ回路は、
GTOのターンオン時の電流上昇率di/dt、および
ターンオフ時の電圧上昇率dv/dtを抑制し、GTO
のスイッチング損失を低減する役割を有する。つまり、
GTO1のターンオン時には、アノードリアクトル14
によってGTO1にかかるdi/dtが抑制され、ター
ンオフ時には、スナバコンデンサ4によってGTO1に
かかるdv/dtが抑制される。そして、アノードリア
クトル14とスナバコンデンサ4に蓄積したエネルギー
は、それぞれリセット抵抗51とスナバ抵抗50で消費
して次のスイッチングに備えていた。
[0006] When a GTO is used for the power converter, an anode reactor and a snubber circuit are connected to suppress the duty of the GTO during switching. This anode reactor and snubber circuit are
The GTO suppresses the current rise rate di / dt when the GTO is turned on and the voltage rise rate dv / dt when the GTO is turned off.
Has a role of reducing the switching loss. That is,
When the GTO 1 is turned on, the anode reactor 14
Thus, di / dt applied to GTO1 is suppressed, and at the time of turn-off, dv / dt applied to GTO1 is suppressed by snubber capacitor 4. The energy stored in the anode reactor 14 and the snubber capacitor 4 is consumed by the reset resistor 51 and the snubber resistor 50, respectively, to prepare for the next switching.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の大
容量の電力変換装置においては、スナバ抵抗やリセット
抵抗で消費するエネルギーが大きくなるため、変換効率
低下などの問題が発生する。この問題を解決するために
は、それらのエネルギーを直流電源側に回生することに
よって電力変換装置を高効率化する必要がある。そのエ
ネルギー回生方式の一つとして、アノードリアクトルや
スナバコンデンサに蓄積したエネルギーを一度回収コン
デンサに回収し、エネルギー回生回路によって回収コン
デンサに回収されたエネルギーを直流電源に回生するエ
ネルギー回生方式がある。ただし、このエネルギー回生
方式では、アノードリアクトルのリセット時間に関する
配慮が必要である。ここで、リセット時間は、アノード
リアクトルに流れていた電流が零アンペアになるまでの
時間のことである。
In the conventional large-capacity power converter as described above, since the energy consumed by the snubber resistor and the reset resistor increases, problems such as a decrease in conversion efficiency occur. In order to solve this problem, it is necessary to increase the efficiency of the power converter by regenerating the energy to the DC power supply side. As one of the energy regeneration systems, there is an energy regeneration system in which energy stored in an anode reactor or a snubber capacitor is once recovered by a recovery capacitor, and the energy recovered by the energy recovery circuit is recovered to a DC power supply. However, in this energy regeneration method, it is necessary to consider the reset time of the anode reactor. Here, the reset time is a time until the current flowing through the anode reactor becomes zero amperes.

【0008】従来の大容量の電力変換装置のようにアノ
ードリアクトルを抵抗でリセットする場合には、そのリ
セット時間はアノードリアクトルのインダクタンス値と
リセット抵抗の抵抗値によって決まる。それに対して、
アノードリアクトルの蓄積したエネルギーを回収コンデ
ンサに回収する場合には、そのリセット時間は、回収コ
ンデンサの電圧に依存する。したがって、所定時間内に
アノードリアクトルをリセットすることができる回収コ
ンデンサ電圧が確保されていない状態でGTOをターン
オンした場合には、アノードリアクトルがリセットされ
ないのでGTOにかかるdi/dtを抑制することがで
きず、GTOが素子破壊に至る可能性がある。そのた
め、アノードリアクトルの蓄積したエネルギーを回収す
る回収コンデンサの電圧は、アノードリアクトルのリセ
ット時間を考慮して設定する必要がある。
When resetting the anode reactor with a resistor as in a conventional large-capacity power converter, the reset time is determined by the inductance value of the anode reactor and the resistance value of the reset resistor. On the other hand,
When recovering the energy stored in the anode reactor to the recovery capacitor, the reset time depends on the voltage of the recovery capacitor. Therefore, when the GTO is turned on in a state where the recovery capacitor voltage that can reset the anode reactor within a predetermined time is not secured, the anode reactor is not reset, and thus di / dt applied to the GTO can be suppressed. However, the GTO may cause element destruction. Therefore, the voltage of the recovery capacitor for recovering the energy stored in the anode reactor needs to be set in consideration of the reset time of the anode reactor.

【0009】また、GTOを駆動するために必要である
ゲートドライブ回路の電源は、従来は低圧側から絶縁変
圧器を介して供給していた。しかし、GTOを多数個直
列接続してアームを構成した電力変換装置の場合、低圧
側から絶縁変圧器を介してゲートドライブ回路の電源を
供給すると、非常に高耐圧の絶縁変圧器が多数個必要に
なるため、装置が大型化するとか高コスト化するといっ
た問題が発生する。そこで、ゲートドライブ回路の電源
を主回路側から供給する主回路給電方式が必要になる。
In addition, the power supply of the gate drive circuit necessary for driving the GTO has conventionally been supplied from the low voltage side via an insulating transformer. However, in the case of a power converter in which a large number of GTOs are connected in series to form an arm, if power is supplied to the gate drive circuit from the low-voltage side via an insulating transformer, a large number of very high withstand voltage insulating transformers are required Therefore, a problem such as an increase in the size of the device or an increase in cost occurs. Therefore, a main circuit power supply system for supplying power to the gate drive circuit from the main circuit side is required.

【0010】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたもので、アノードリアクトルやスナバコンデ
ンサに蓄積したエネルギーをエネルギー回生回路によっ
て直流電源に回生し、かつ主回路給電方式によってゲー
トドライブ回路の電源にエネルギーを供給する電力変換
装置に対して、電力変換装置の通常運転開始前にスイッ
チング素子をスイッチングさせることによりアノードリ
アクトルの蓄積したエネルギーを回収コンデンサに回収
し、この回収コンデンサの電圧を所定電圧にすることに
より、素子破壊などを未然に防ぐことができる安全で確
実な起動方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and regenerates energy stored in an anode reactor or a snubber capacitor to a DC power supply by an energy regenerating circuit, and uses a main circuit power supply system to supply power to a gate drive circuit. The power conversion device that supplies energy to the power supply switches the switching element before the normal operation of the power conversion device, thereby recovering the energy stored in the anode reactor to a recovery capacitor, and changing the voltage of the recovery capacitor to a predetermined voltage. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a safe and reliable starting method capable of preventing element destruction or the like beforehand.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明にかかる電力変
換装置の起動方法は、直流電源部と、この直流電源部の
両極間に互いに直列に接続された自己消弧型のスイッチ
ング素子と、このスイッチング素子に逆並列接続された
ダイオードと、スイッチング素子に並列接続されたスナ
バコンデンサ及びスナバダイオードの直列体からなるス
ナバ回路と、直流電源部の両極間にスイッチング素子と
直列に接続されたアノードリアクトルと、このアノード
リアクトルの端子間に接続されたコンデンサ及びダイオ
ードの直列体からなるエネルギー回収回路と、コンデン
サと直流電源部との間に接続されコンデンサに蓄積され
たエネルギーを直流電源部に回生させるエネルギー回生
回路とを有する相を備えた電力変換装置を起動させる電
力変換装置の起動方法において、この電力変換装置の通
常運転開始前に、スイッチング素子をスイッチングさせ
ることによってアノードリアクトルとエネルギー回収回
路とで構成される閉ループに電流を流しエネルギー回収
回路のコンデンサにエネルギーを蓄積させるエネルギー
蓄積過程と、コンデンサに蓄積されたエネルギーをエネ
ルギー回生回路によって直流電源部に回生させるエネル
ギー回生過程とを含んでいる。
According to the present invention, there is provided a method for starting a power converter, comprising: a DC power supply; a self-extinguishing type switching element connected in series between both poles of the DC power supply; A diode connected in antiparallel to the switching element, a snubber circuit composed of a series body of a snubber capacitor and a snubber diode connected in parallel to the switching element, and an anode reactor connected in series with the switching element between both poles of the DC power supply unit. An energy recovery circuit composed of a series body of a capacitor and a diode connected between the terminals of the anode reactor, and an energy regeneration circuit connected between the capacitor and the DC power supply for regenerating energy stored in the capacitor to the DC power supply. Of a power converter for starting a power converter having a phase having a circuit In the method, before the normal operation of the power conversion device, an energy storage process of causing a current to flow in a closed loop including an anode reactor and an energy recovery circuit by switching a switching element to store energy in a capacitor of the energy recovery circuit. And an energy regeneration process of regenerating the energy stored in the capacitor to the DC power supply unit by the energy regeneration circuit.

【0012】また、直流電源部と、この直流電源部の両
極間に互いに直列に接続された自己消弧型のスイッチン
グ素子と、このスイッチング素子に逆並列接続されたダ
イオードと、スイッチング素子に並列接続されたスナバ
コンデンサ及びスナバダイオードの直列体からなるスナ
バ回路と、直流電源部の両極間にスイッチング素子と直
列に接続されたアノードリアクトルと、このアノードリ
アクトルの端子間に接続されたコンデンサ及びダイオー
ドの直列体からなるエネルギー回収回路と、コンデンサ
と直流電源部との間に接続されコンデンサに蓄積された
エネルギーを直流電源部に回生させるエネルギー回生回
路と、スイッチング素子に並列に接続された初期充電抵
抗及び回収コンデンサの直列体と、回収コンデンサと直
流電源部との間に接続され回収コンデンサに回収された
エネルギーを直流電源部に回生させる回収エネルギー回
生回路及び回収コンデンサとスイッチング素子のゲート
との間に接続され回収コンデンサに回収されたエネルギ
ーをゲートに供給するゲートドライブ回路のいずれか一
方または両方とを有する相を備えた電力変換装置を起動
させる電力変換装置の起動方法において、この電力変換
装置の通常運転開始前に、初期充電抵抗を介して回収コ
ンデンサにエネルギーを蓄積させる過程と、回収コンデ
ンサに蓄積されたエネルギーを回収エネルギー回生回路
によって直流電源部に回生させる第1の回収エネルギー
回生過程及び回収コンデンサに回収されたエネルギーを
ゲートドライブ回路によってゲートに供給する第2の回
収エネルギー回生過程のいずれか一方または両方の回収
エネルギー回生過程と、回収エネルギー回生過程後に、
スイッチング素子をスイッチングさせることによってア
ノードリアクトルとエネルギー回収回路とで構成される
閉ループに電流を流しエネルギー回収回路のコンデンサ
にエネルギーを蓄積させるエネルギー蓄積過程と、コン
デンサに蓄積されたエネルギーをエネルギー回生回路に
よって直流電源部に回生させるエネルギー回生過程とを
含んでいる。
A DC power supply unit, a self-extinguishing type switching element connected in series between both poles of the DC power supply unit, a diode connected in antiparallel to the switching element, and a parallel connection to the switching element. A snubber circuit consisting of a series body of a snubber capacitor and a snubber diode, an anode reactor connected in series with a switching element between both poles of a DC power supply unit, and a series connection of a capacitor and a diode connected between terminals of the anode reactor. An energy recovery circuit consisting of a body, an energy recovery circuit connected between the capacitor and the DC power supply to regenerate energy stored in the capacitor to the DC power supply, and an initial charging resistor and recovery connected in parallel with the switching element Between the series body of capacitors and the recovery capacitor and the DC power supply A recovery energy regeneration circuit for recovering the energy recovered by the recovery capacitor to the DC power supply unit and a gate drive circuit connected between the recovery capacitor and the gate of the switching element and supplying the energy recovered by the recovery capacitor to the gate. In a starting method of a power conversion device for starting a power conversion device having a phase having one or both phases, energy is stored in a recovery capacitor via an initial charging resistor before starting normal operation of the power conversion device. Process and a first recovery energy regeneration process in which energy stored in the recovery capacitor is regenerated to a DC power supply by a recovery energy recovery circuit, and a second recovery in which the energy recovered in the recovery capacitor is supplied to the gate by a gate drive circuit Any one of the energy regeneration processes Or with both recovery energy regeneration process, after recovering energy regeneration process,
An energy storage process in which a current flows through a closed loop composed of an anode reactor and an energy recovery circuit by switching a switching element to store energy in a capacitor of the energy recovery circuit, and the energy stored in the capacitor is converted into a direct current by an energy regeneration circuit. Energy regeneration process for regenerating the power supply unit.

【0013】さらに、エネルギーを蓄積させる過程は、
電力変換装置の通常運転開始前に、初期充電抵抗を介し
て回収コンデンサにエネルギーを蓄積させると共にスナ
バコンデンサにエネルギーを蓄積させ、エネルギー蓄積
過程は、回収エネルギー回生過程後に、スイッチング素
子をスイッチングさせることによってアノードリアクト
ルとエネルギー回収回路とで構成される閉ループに電流
を流しエネルギー回収回路のコンデンサにエネルギーを
蓄積させると共にスナバコンデンサに蓄積されたエネル
ギーを回収コンデンサに蓄積させる過程である。
Further, the process of accumulating energy includes:
Before the normal operation of the power converter, energy is stored in the recovery capacitor via the initial charging resistor and energy is stored in the snubber capacitor, and the energy storage process is performed by switching the switching element after the recovered energy regeneration process. This is a process in which a current flows through a closed loop composed of an anode reactor and an energy recovery circuit to store energy in a capacitor of the energy recovery circuit and to store energy stored in a snubber capacitor in a recovery capacitor.

【0014】また、第1の回収エネルギー回生過程は、
回収エネルギー回生回路を駆動させるために回収コンデ
ンサのエネルギーを回収エネルギー回生回路に供給し
て、回収エネルギー回生回路の駆動電源を得た後、回収
コンデンサのエネルギーを回収エネルギー回生回路によ
って直流電源部に回生させる。さらに、第2の回収エネ
ルギー回生過程は、ゲートドライブ回路を駆動させるた
めに回収コンデンサのエネルギーをゲートドライブ回路
に供給して、ゲートドライブ回路の駆動電源を得た後、
回収コンデンサのエネルギーをゲートドライブ回路によ
ってゲートに供給する。
Further, the first recovered energy regenerating process is as follows:
The energy of the recovery capacitor is supplied to the recovery energy recovery circuit to drive the recovery energy recovery circuit, and the drive power of the recovery energy recovery circuit is obtained. Then, the energy of the recovery capacitor is recovered to the DC power supply by the recovery energy recovery circuit. Let it. Further, in the second recovered energy regeneration process, the energy of the recovery capacitor is supplied to the gate drive circuit to drive the gate drive circuit, and after the driving power of the gate drive circuit is obtained,
The energy of the recovery capacitor is supplied to the gate by a gate drive circuit.

【0015】また、回収コンデンサの電圧は、回収エネ
ルギー回生回路の駆動電圧またはゲートドライブ回路の
駆動電圧以上、かつ回収エネルギー回生回路の回生動作
開始電圧以下にする。さらに、エネルギー回生過程は、
エネルギー回生回路を駆動させるためにコンデンサのエ
ネルギーをエネルギー回生回路に供給して、エネルギー
回生回路の駆動電源を得た後、コンデンサのエネルギー
をエネルギー回生回路によって直流電源部に回生させ
る。
Further, the voltage of the recovery capacitor is not less than the drive voltage of the recovered energy regeneration circuit or the drive voltage of the gate drive circuit, and is not more than the regeneration operation start voltage of the recovered energy regeneration circuit. Furthermore, the energy regeneration process
After the energy of the capacitor is supplied to the energy regenerating circuit to drive the energy regenerating circuit, and the driving power of the energy regenerating circuit is obtained, the energy of the capacitor is regenerated to the DC power supply by the energy regenerating circuit.

【0016】また、コンデンサの電圧はエネルギー回生
回路の駆動電圧以上、かつエネルギー回生回路の回生動
作開始電圧以下にする。さらに、コンデンサの電圧はア
ノードリアクトルが所定時間内にリセットされる電圧以
上、かつエネルギー回生回路の回生動作開始電圧以下に
する。
The voltage of the capacitor is not less than the drive voltage of the energy regenerating circuit and not more than the regenerative operation start voltage of the energy regenerating circuit. Further, the voltage of the capacitor is set to be equal to or higher than the voltage at which the anode reactor is reset within a predetermined time and equal to or lower than the regenerative operation start voltage of the energy regenerating circuit.

【0017】また、エネルギー蓄積過程は、スイッチン
グ素子を駆動させるゲート信号の印加時間がアノードリ
アクトルがリセットされるまでの時間より長くなるよう
に設定する。さらに、エネルギー蓄積過程は、コンデン
サの電圧が所定電圧以下のときにコンデンサにエネルギ
ーを蓄積させる。
In the energy storage process, the application time of the gate signal for driving the switching element is set to be longer than the time until the anode reactor is reset. Further, in the energy storage step, energy is stored in the capacitor when the voltage of the capacitor is equal to or lower than a predetermined voltage.

【0018】また、直流電源部に並列に接続された複数
の相を備えた電力変換装置を起動させる電力変換装置の
起動方法において、エネルギー蓄積過程は、電力変換装
置の複数の相から出力される出力線間電圧を零ボルトに
する。さらに、直流電源部に並列に接続された複数の相
を備えた電力変換装置を起動させる電力変換装置の起動
方法において、エネルギー蓄積過程は、電力変換装置の
複数の相から出力される出力線間電圧を電力変換装置の
出力端子に接続される電力系統負荷の線間電圧と等しく
する。さらにまた、電力変換装置の出力端子に接続され
る電力系統負荷の線間電圧に応じてスイッチング素子を
スイッチングさせる。
Further, in the starting method of the power conversion device for starting the power conversion device having a plurality of phases connected in parallel to the DC power supply unit, the energy storage process is performed from the plurality of phases of the power conversion device. Set the output line voltage to zero volts. Further, in the method of activating a power conversion device having a plurality of phases connected in parallel to a DC power supply unit, the energy storage process may include a process between output lines output from the plurality of phases of the power conversion device. The voltage is made equal to the line voltage of the power system load connected to the output terminal of the power converter. Furthermore, the switching element is switched according to the line voltage of the power system load connected to the output terminal of the power converter.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.図1は本発明の実施の形態1の電力変換
装置を示す図で、スナバコンデンサ及びアノードリアク
トルに蓄積されたエネルギーを直流電源に回生する電力
変換装置の図である。図において、1a、1hは自己消
弧型半導体スイッチング素子(GTO1a、GTO1
h)、2a、2hはGTO1a、GTO1hに逆並列に
接続されるフリーホイールダイオード、3a、3hはG
TO1a、GTO1hに並列に接続されスナバコンデン
サ4a、4hとスナバダイオード5a、5hの直列回路
で構成されるスナバ回路、そして、6a、6hは回収コ
ンデンサ7a、7h、回収リアクトル8a、8h、およ
び回収ダイオード9a、9hで構成されスナバコンデン
サ4a、4hに蓄積されたエネルギーを回収コンデンサ
7a、7hに回収するエネルギー回収回路、10a、1
0hは起動時に回収コンデンサ7a、7hを初期充電す
る初期充電抵抗である。
Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a diagram showing a power converter according to a first embodiment of the present invention, and is a diagram of a power converter that regenerates energy stored in a snubber capacitor and an anode reactor to a DC power supply. In the figure, reference numerals 1a and 1h denote self-extinguishing semiconductor switching elements (GTO1a, GTO1).
h), 2a and 2h are freewheel diodes connected in anti-parallel to GTO1a and GTO1h, and 3a and 3h are GTOs.
A snubber circuit connected in parallel to the TO1a and GTO1h and configured by a series circuit of snubber capacitors 4a and 4h and snubber diodes 5a and 5h, and 6a and 6h are recovery capacitors 7a and 7h, recovery reactors 8a and 8h, and a recovery diode 9a, 9h, energy recovery circuits for recovering energy stored in the snubber capacitors 4a, 4h to recovery capacitors 7a, 7h.
0h is an initial charging resistor for initially charging the recovery capacitors 7a and 7h at the time of startup.

【0020】11a、11hは回収コンデンサ7a、7
hに回収されたエネルギーを直流電源側100に回生す
るエネルギー回生回路、12a、12hはGTO1a、
GTO1hを駆動するためのゲートドライブ回路、13
a、13hはゲート制御回路(図示していない)からの
信号をゲートドライブ回路12a、12hに伝送する光
ファイバーである。そして、14a、14bはアノード
リアクトル、15a、15bは回収コンデンサ16a、
16b、回収ダイオード17a、17bで構成されアノ
ードリアクトル14a、14bのエネルギーを回収コン
デンサ16a、16bに回収するエネルギー回収回路、
18a、18bは回収コンデンサ16a、16bに回収
されたエネルギーを直流電源側100に回生するエネル
ギー回生回路である。また、19は出力端子である。
11a, 11h are recovery condensers 7a, 7
h, an energy regenerating circuit for regenerating the energy recovered in the DC power supply side 100, 12a and 12h are GTO1a,
Gate drive circuit for driving GTO1h, 13
Reference numerals a and 13h denote optical fibers for transmitting signals from a gate control circuit (not shown) to the gate drive circuits 12a and 12h. 14a and 14b are anode reactors, 15a and 15b are recovery capacitors 16a,
16b, an energy recovery circuit composed of recovery diodes 17a and 17b and recovering energy of the anode reactors 14a and 14b to recovery capacitors 16a and 16b;
Reference numerals 18a and 18b denote energy regenerating circuits for regenerating energy recovered by the recovery capacitors 16a and 16b to the DC power supply side 100. 19 is an output terminal.

【0021】なお30b〜30gの内部構成は、30
a、30hと同じであるので説明を省略する。また、3
1aはGTOが4個直列接続されている上アーム、31
bはGTOが4個直列接続されている下アーム、40は
相である。
The internal configuration of 30b to 30g is 30
Since they are the same as a and 30h, the description is omitted. Also, 3
1a is an upper arm in which four GTOs are connected in series, 31
b is a lower arm in which four GTOs are connected in series, and 40 is a phase.

【0022】また、多数個のGTOを直列接続してアー
ムを構成した電力変換装置では、低電圧側から絶縁変圧
器などを介してゲートドライブ回路用の電源にエネルギ
ーを供給することが絶縁設計などの問題から非常に困難
である。このため、図1に示したようなゲートドライブ
回路用電源のエネルギーを主回路側から供給する、いわ
ゆる主回路給電方式を採用する必要がある。
In a power converter in which a large number of GTOs are connected in series to form an arm, it is necessary to supply energy from a low-voltage side to a power supply for a gate drive circuit through an insulating transformer or the like. It is very difficult from the problem. For this reason, it is necessary to employ a so-called main circuit power supply system in which the energy of the power supply for the gate drive circuit is supplied from the main circuit side as shown in FIG.

【0023】なお、図1に示した例では、ゲートドライ
ブ回路12には、回収コンデンサ7に回収したエネルギ
ーの一部を給電している。
In the example shown in FIG. 1, a part of the energy recovered by the recovery capacitor 7 is supplied to the gate drive circuit 12.

【0024】前述したように30a〜30hは同一な構
成であるので、上アーム31aがターンオンやターンオ
フ等の動作をするときの30a〜30dの各回路動作は
同じになる。また、下アーム31bの30e〜30hに
ついても、それらの各回路動作は全て同じである。した
がって、ここでは30aの部分に着目して、基本的な回
路動作を説明する。
As described above, since 30a to 30h have the same configuration, the circuit operations of 30a to 30d when the upper arm 31a performs operations such as turn-on and turn-off are the same. The circuit operations of the lower arms 31e to 30h of the lower arm 31b are all the same. Therefore, the basic circuit operation will be described here, focusing on the portion 30a.

【0025】最初に、GTO1aがオフ状態からターン
オンしたときの動作を説明する。GTO1aがターンオ
ンすると、スナバコンデンサ4aは図2(a)に示す経
路1で放電し、オフ時にスナバコンデンサ4aに蓄積さ
れていたエネルギーは回収リアクトル8aに移ると同時
に、回収コンデンサ7aに回収される。スナバコンデン
サ4aの放電が完了すると、スナバダイオード5aが導
通し、回収リアクトル8aに移されたエネルギーは図2
(b)に示す経路2で回収コンデンサ7aに回収され
る。つまり、GTO1aのターンオン動作によって、ス
ナバコンデンサ4aに蓄積されていたエネルギーを回収
コンデンサ7aに全て回収することができる。
First, the operation when the GTO 1a is turned on from the off state will be described. When the GTO 1a is turned on, the snubber capacitor 4a is discharged via the path 1 shown in FIG. 2A, and the energy stored in the snubber capacitor 4a when the GTO 1a is turned off is transferred to the recovery reactor 8a and simultaneously recovered by the recovery capacitor 7a. When the discharge of the snubber capacitor 4a is completed, the snubber diode 5a conducts, and the energy transferred to the recovery reactor 8a is as shown in FIG.
It is collected by the collection capacitor 7a through the path 2 shown in FIG. That is, by the turn-on operation of the GTO 1a, all the energy stored in the snubber capacitor 4a can be recovered by the recovery capacitor 7a.

【0026】次に、GTO1aがオン状態からターンオ
フしたときの動作を説明する。GTO1aがターンオフ
するとGTO1aを流れていた電流は、スナバコンデン
サ4aとスナバダイオード5aを通る図3(a)に示す
経路3にバイパスされ、スナバコンデンサ4aが充電さ
れる。このとき、スナバコンデンサ4aは定常オフ時の
分担電圧以上に過充電される。スナバコンデンサ4aの
過充電分は図3(b)に示す経路4で放電し、そのエネ
ルギーが回収リアクトル8aに移ると同時に、回収コン
デンサ7aに回収される。そして、スナバコンデンサ4
aの電圧が定常分担電圧になると、スナバダイオード5
aが導通し、回収リアクトル8aに移されたエネルギー
は図2(b)に示す経路2で回収コンデンサ7aに回収
される。つまり、GTO1aのターンオフ動作時には、
スナバコンデンサ4aの過充電分のエネルギーを回収コ
ンデンサ7aに回収することができる。
Next, the operation when the GTO 1a is turned off from the on state will be described. When the GTO 1a is turned off, the current flowing through the GTO 1a is bypassed to the path 3 shown in FIG. 3A passing through the snubber capacitor 4a and the snubber diode 5a, and the snubber capacitor 4a is charged. At this time, the snubber capacitor 4a is overcharged to a voltage higher than the shared voltage at the time of steady OFF. The overcharged portion of the snubber capacitor 4a is discharged through the path 4 shown in FIG. 3 (b), and the energy is transferred to the recovery reactor 8a and simultaneously recovered by the recovery capacitor 7a. And snubber capacitor 4
When the voltage of a becomes the steady shared voltage, the snubber diode 5
a is conducted, and the energy transferred to the recovery reactor 8a is recovered by the recovery capacitor 7a through the path 2 shown in FIG. 2B. That is, during the turn-off operation of the GTO 1a,
The overcharged energy of the snubber capacitor 4a can be recovered by the recovery capacitor 7a.

【0027】次に、GTO1aがオフ状態を維持してい
る場合について説明する。GTO1aがオフ状態を維持
している場合には、GTO1aのアノード・カソード間
電圧によって、図4(a)に示す経路5にて回収コンデ
ンサ7aが充電される。このように、初期充電抵抗10
aを接続して回収コンデンサ7aを充電させることによ
り、ゲートドライブ回路12aの電源にエネルギーを供
給することができ、最初のスイッチングでGTO1aに
与えるオンゲート電流を確保することができる。もし初
期充電抵抗10aが接続されていなければ、GTO1a
のスイッチング開始以前の回収コンデンサ7aの電圧は
零ボルトとなり、ゲートドライブ回路12aの電源にエ
ネルギーを供給することができない。つまり、電力変換
装置を起動させることができない。
Next, a case where the GTO 1a maintains the off state will be described. When the GTO 1a maintains the OFF state, the recovery capacitor 7a is charged by the anode-cathode voltage of the GTO 1a along the path 5 shown in FIG. Thus, the initial charge resistance 10
By connecting “a” and charging the recovery capacitor 7a, energy can be supplied to the power supply of the gate drive circuit 12a, and the on-gate current given to the GTO 1a in the first switching can be secured. If the initial charge resistor 10a is not connected, GTO1a
Before the switching starts, the voltage of the recovery capacitor 7a becomes zero volts, and energy cannot be supplied to the power supply of the gate drive circuit 12a. That is, the power converter cannot be started.

【0028】以上のような回路動作で回収コンデンサ7
aに回収されたエネルギーは、その一部をゲートドライ
ブ回路12aの電源のエネルギーとして供給すると共
に、エネルギー回生回路11aによって直流電源側10
0に回生する。また、エネルギー回生回路11aについ
ても、図示していないが制御回路用やスイッチング素子
駆動用などの電源が必要である。しかし、この電源につ
いても、ゲートドライブ回路12aの電源と同様な理由
によって低圧側から供給することが困難であるため、通
常主回路給電を行う。つまり、回収コンデンサ7aに回
収されたエネルギー、すなわちスナバコンデンサ4aに
蓄積したエネルギーは、このエネルギー回生回路11a
の電源に供給することもできる。
With the above circuit operation, the recovery capacitor 7
A part of the energy recovered in the DC power supply 10a is supplied by the energy regeneration circuit 11a while supplying a part of the energy recovered in the gate drive circuit 12a.
Regenerate to 0. Although not shown, the energy regenerating circuit 11a also needs a power supply for a control circuit, a switching element, and the like. However, it is difficult to supply this power from the low voltage side for the same reason as the power supply of the gate drive circuit 12a. That is, the energy recovered in the recovery capacitor 7a, that is, the energy stored in the snubber capacitor 4a,
Power supply.

【0029】図6は本発明の実施の形態1の電力変換装
置を示す図で、複数個のGTOを直列接続してアームを
構成した3相(U相、V相、W相)インバータである。
図において、40a〜40cは直流電源100に並列に
接続された相で、相40a〜相40cは図1に示した相
40と同一な回路構成である。19a〜19cは相40
a〜40cからの出力端子、41は直流電源100と並
列に接続された直流コンデンサ、そして、42は出力端
子19a〜19cに直接接続され電力変換装置を起動す
る以前には電圧を持っていないモータ等の負荷である。
FIG. 6 shows a power converter according to the first embodiment of the present invention, which is a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) inverter in which a plurality of GTOs are connected in series to form an arm. .
In the figure, 40a to 40c are phases connected in parallel to the DC power supply 100, and the phases 40a to 40c have the same circuit configuration as the phase 40 shown in FIG. 19a-19c is phase 40
Output terminals from a to 40c, 41 is a DC capacitor connected in parallel with DC power supply 100, and 42 is a motor directly connected to output terminals 19a to 19c and having no voltage before starting the power converter. And so on.

【0030】本実施の形態における電力変換装置の初期
状態は、直流コンデンサ41、相40a〜40cのスナ
バコンデンサ4、回収コンデンサ7、16は充電されて
おらず、電圧は全て零ボルトであるとし、各GTOは全
てオフされているものとする。
In the initial state of the power converter according to the present embodiment, the DC capacitor 41, the snubber capacitors 4 of the phases 40a to 40c, the recovery capacitors 7, 16 are not charged, and the voltages are all zero volts. It is assumed that all GTOs are turned off.

【0031】図7は図6に示した電力変換装置の起動方
法のタイムチャートを示す図である。図において、Vt
h1は回収コンデンサ7がゲートドライブ回路12の電
源及びエネルギー回生回路11の電源にエネルギーを供
給することができる電圧、Vrg1はエネルギー回生回
路11の回生動作開始電圧、Vth2は回収コンデンサ
16がエネルギー回生回路18の電源にエネルギーを供
給することができる電圧、Vrg2はエネルギー回生回
路18の回生動作開始電圧である。
FIG. 7 is a diagram showing a time chart of a method of starting the power converter shown in FIG. In the figure, Vt
h1 is a voltage at which the recovery capacitor 7 can supply energy to the power supply of the gate drive circuit 12 and the power supply of the energy recovery circuit 11, Vrg1 is a regenerative operation start voltage of the energy recovery circuit 11, and Vth2 is a recovery capacitor 16 of the energy recovery circuit. Vrg2, a voltage capable of supplying energy to the power supply 18, is a regenerative operation start voltage of the energy regenerating circuit 18.

【0032】次に、図6に示した電力変換装置の起動方
法について説明する。まず、直流コンデンサ41を直流
電源側100から所定の直流電圧(Eボルトとする)ま
で初期充電する。通常運転開始前においては、全てのG
TO1はオフ状態であるので、直流コンデンサ41がE
ボルトまで充電されて定常状態になると、全てのスナバ
コンデンサ4は図4(b)に示した経路6にてE/8ボ
ルトまで充電される。そして、回収コンデンサ7は図4
(a)に示した経路5で徐々に充電され、図7に示した
ように初期充電開始からある時間経過後、ゲートドライ
ブ回路12の電源とエネルギー回生回路11の電源にエ
ネルギーを供給することができる電圧Vth1に達す
る。その後、さらに回収コンデンサ7は充電されてい
き、回生動作開始電圧Vrg1に達する。そして、その
後、エネルギー回生回路11で回収コンデンサ7に回収
したエネルギーを直流電源側100に回生する。ここ
で、回生動作開始電圧Vrg1はVth1以上に設定す
るものとする。このように、エネルギー回生回路11の
回生動作開始電圧Vrg1をVth1以上に設定するこ
とによって、ゲートドライブ回路12の電源とエネルギ
ー回生回路11の電源に供給するためのエネルギーを確
保しつつ、それ以上のエネルギーについては直流電源側
100に回生させることができる。
Next, a method of starting the power converter shown in FIG. 6 will be described. First, the DC capacitor 41 is initially charged from the DC power supply 100 to a predetermined DC voltage (E volt). Before starting normal operation, all G
Since TO1 is in the off state, the DC capacitor 41
When the battery is charged to volts and becomes a steady state, all the snubber capacitors 4 are charged to E / 8 volt through the path 6 shown in FIG. 4B. And the recovery condenser 7 is shown in FIG.
7A, the power is gradually supplied through the path 5 shown in FIG. 7A, and energy is supplied to the power supply of the gate drive circuit 12 and the power supply of the energy regeneration circuit 11 after a certain time has elapsed from the start of the initial charging as shown in FIG. The voltage reaches a possible voltage Vth1. Thereafter, the recovery capacitor 7 is further charged and reaches the regenerative operation start voltage Vrg1. After that, the energy recovered by the recovery capacitor 7 in the energy recovery circuit 11 is regenerated to the DC power supply side 100. Here, the regenerative operation start voltage Vrg1 is set to Vth1 or more. As described above, by setting the regenerative operation start voltage Vrg1 of the energy regenerating circuit 11 to Vth1 or more, energy for supplying power to the power source of the gate drive circuit 12 and the power source of the energy regenerating circuit 11 can be secured, and Energy can be regenerated on the DC power supply side 100.

【0033】このようにして直流コンデンサ41の初期
充電を行うと、各相には図4(b)で示した経路6で電
流が流れ、スナバコンデンサ4がE/8ボルトまで充電
されるが、通常の電力変換装置では、この充電は数秒オ
ーダーの時定数で充電される。この充電時には図4
(b)に示した経路6を流れる電流は小さく、スナバコ
ンデンサ4の電圧がE/8ボルトに達した後に、図5
(a)に示した経路7に還流する電流値も小さくなる。
そのため、エネルギー回収後の回収コンデンサ16の電
圧はごく低い値となる。
When the initial charging of the DC capacitor 41 is performed in this manner, a current flows through each phase through the path 6 shown in FIG. 4B, and the snubber capacitor 4 is charged to E / 8 volt. In a normal power converter, this charging is performed with a time constant on the order of several seconds. Fig. 4
5B, the current flowing through the path 6 is small, and after the voltage of the snubber capacitor 4 reaches E / 8 volts, FIG.
The value of the current flowing back to the path 7 shown in FIG.
Therefore, the voltage of the recovery capacitor 16 after energy recovery has a very low value.

【0034】また、GTO1がオフ状態を維持している
ときには、アノードリアクトル14には電圧が印加され
ないため、回収コンデンサ7で行っているような初期充
電を回収コンデンサ16で行うことは不可能で、エネル
ギー回生回路18の電源にエネルギーを供給することも
できない。このように、GTO1をスイッチングする以
前には、回収コンデンサ16を初期充電することが不可
能であるため、アノードリアクトル14のエネルギー回
生回路18の電源にエネルギーを供給することができな
い。
When the GTO 1 is in the off state, no voltage is applied to the anode reactor 14, so that the initial charging as performed by the recovery capacitor 7 cannot be performed by the recovery capacitor 16. Energy cannot be supplied to the power supply of the energy regeneration circuit 18. As described above, it is impossible to initially charge the recovery capacitor 16 before switching the GTO 1, so that energy cannot be supplied to the power supply of the energy regeneration circuit 18 of the anode reactor 14.

【0035】そこで、以下では通常運転を行う以前に回
収コンデンサ16にも初期充電ができ、エネルギー回生
回路18の電源にエネルギーを供給することができる電
力変換装置の起動方法を説明する。なお、ここで言う通
常運転とは、負荷であるモータ42を駆動する運転、つ
まりモータ42に電流が流れる運転のことである。図8
に示すように電力変換装置の相電圧が全て等しい場合に
は、線間電圧が全て零ボルトとなるので、負荷であるモ
ータ42に電流は流れない。したがって、図6に示した
ような電力変換装置では、図8に示したように線間電圧
が全て零ボルトになるようにGTO1をスイッチングを
するようにすると、モータ42に電流を流さずに回収コ
ンデンサ7、16を充電することができる。
Therefore, a method of starting the power conversion device that can charge the recovery capacitor 16 at an initial stage before the normal operation and supply energy to the power supply of the energy regeneration circuit 18 will be described below. The normal operation referred to here is an operation for driving the motor 42 as a load, that is, an operation in which a current flows through the motor 42. FIG.
When all the phase voltages of the power converters are equal as shown in (1), all the line voltages become zero volts, so that no current flows through the motor 42 as a load. Therefore, in the power converter as shown in FIG. 6, when the GTO 1 is switched so that all the line voltages become zero volts as shown in FIG. Capacitors 7 and 16 can be charged.

【0036】次に、回収コンデンサ16の初期充電を行
うことができる電力変換装置の起動方法について説明す
る。はじめに、初期状態について説明する。回収コンデ
ンサ16の初期充電を行う以前には、直流コンデンサ4
1の初期充電が終了し、その電圧がEボルトで定常状態
になっており、また回収コンデンサ7も図4(a)に示
した経路5にて充電され、GTO1のゲートドライブ回
路12の電源とエネルギー回生回路11の電源にエネル
ギーを既に供給することができる状態、すなわちVth
1以上になっているものとする。さらに、各GTOは全
てオフされているものとする。以下で説明を行う回路動
作の初期状態としては、前述の状態を仮定する。また、
このような初期状態では回収コンデンサ16の電圧がご
く低い値であることは既に述べたが、ここでは説明を簡
単にするためにその電圧を零ボルトであると仮定する。
Next, a description will be given of a method of starting the power conversion device capable of performing the initial charging of the recovery capacitor 16. First, an initial state will be described. Before the initial charging of the recovery capacitor 16, the DC capacitor 4
1 has been completed, the voltage is in a steady state at E volts, and the recovery capacitor 7 is also charged through the path 5 shown in FIG. 4A, and is connected to the power supply of the gate drive circuit 12 of the GTO 1. A state where energy can be already supplied to the power supply of the energy regeneration circuit 11, that is, Vth
It is assumed to be one or more. Further, it is assumed that all GTOs are turned off. The above-described state is assumed as an initial state of the circuit operation described below. Also,
Although it has already been described that the voltage of the recovery capacitor 16 is extremely low in such an initial state, it is assumed here that the voltage is zero volt for the sake of simplicity.

【0037】まず、図8に示したように、各相のGTO
1に全て同じゲート信号を与え、3相とも同じ相電圧に
なるようなスイッチングを行う。このとき、図9に示す
ように、時刻t=t1において上アーム31aのGTO
1をターンオンすると、上アーム31aのスナバコンデ
ンサ4はそれぞれ図2(a)に示した経路1で放電して
零ボルトになり、下アーム31bのスナバコンデンサ4
は図5(b)で示した経路8でE/4ボルトに充電され
る。ここで、スナバコンデンサ4の容量をCS(F)、
アノードリアクトル14のインダクタンスをLA(H)
とすると、この期間において図5(b)に示した経路8
に流れる電流は式(1)、そして、下アーム31bのス
ナバコンデンサ4の各電圧がE/4ボルトになるまでの
時間は式(2)で表される。
First, as shown in FIG.
1 are supplied with the same gate signal, and switching is performed so that all three phases have the same phase voltage. At this time, as shown in FIG. 9, the GTO of the upper arm 31a at time t = t1.
1 is turned on, the snubber capacitors 4 of the upper arm 31a are discharged to zero volts in the path 1 shown in FIG.
Is charged to E / 4 volts via the path 8 shown in FIG. Here, the capacitance of the snubber capacitor 4 is CS (F),
The inductance of the anode reactor 14 is LA (H)
Then, during this period, the route 8 shown in FIG.
Is expressed by equation (1), and the time until each voltage of the snubber capacitor 4 of the lower arm 31b becomes E / 4 volt is expressed by equation (2).

【0038】 E/2{(CS/4)/(2LA)}1/2 sinω1 (t−t1 ) ・・・(1) ここで、ω1 =1/{(CS/4)・2LA}1/2 [0038] E / 2 {(CS / 4 ) / (2LA)} 1/2 sinω 1 (t-t 1) ··· (1) where, ω 1 = 1 / {( CS / 4) · 2LA } 1/2

【0039】π/(2ω1 )・・・(2)Π / (2ω 1 ) (2)

【0040】下アーム31bのスナバコンデンサ4の各
電圧がE/4ボルトになると、アノードリアクトル14
を流れている電流は図5(a)に示した経路7に還流す
る。そして、回収コンデンサ16は、アノードリアクト
ル14の蓄積エネルギーを回収することによって充電さ
れる。このときの還流する電流の初期値は式(1)およ
び式(2)より、式(3)となる。なお、この期間はア
ノードリアクトル14の電流が零アンペアになると終了
する。
When each voltage of the snubber capacitor 4 of the lower arm 31b becomes E / 4 volt, the anode reactor 14
Flows back to the path 7 shown in FIG. Then, the recovery capacitor 16 is charged by recovering the energy stored in the anode reactor 14. The initial value of the recirculating current at this time is expressed by Expression (3) from Expressions (1) and (2). This period ends when the current of the anode reactor 14 becomes zero amperes.

【0041】 E/2{(CS/4)/(2LA)}1/2 ・・・(3)E / 2 {(CS / 4) / (2LA)} 1/2 (3)

【0042】図5(a)に示した経路7を還流していた
電流が零アンペアになると、上アーム31aのGTO1
のターンオンに伴う一連の動作は終了する。そして、こ
のとき充電された回収コンデンサ16の電圧が、エネル
ギー回生回路18の電源にエネルギーを供給するために
必要な電圧Vth2に達していない場合には、図9に示
したように時刻t=t2で上アーム31aのGTO1を
ターンオフし、時刻t=t3で下アーム31bのGTO
1をターンオンする。図9に示したゲート信号におい
て、時間(t3−t2)は上下アームの短絡を防止する
ために予め設定された上下アーム短絡防止時間Tdであ
る。そして、図9によると、上アーム31aのGTO1
がターンオンした後、下アーム31bのGTO1がター
ンオンするまでの時間は(t3−t1)となる。ここ
で、時間(t3−t1)は、式(2)の時間にアノード
リアクトル14のリセット時間(以下で詳しく説明す
る)を加えた時間より必ず長く設定しておかなければな
らない。
When the current circulating through the path 7 shown in FIG. 5A becomes zero ampere, the GTO1 of the upper arm 31a
Is completed. If the charged voltage of the recovery capacitor 16 at this time does not reach the voltage Vth2 necessary for supplying energy to the power supply of the energy regenerating circuit 18, the time t = t2 as shown in FIG. Turns off GTO1 of upper arm 31a at time t = t3, and turns off GTO1 of lower arm 31b at time t = t3.
Turn 1 on. In the gate signal shown in FIG. 9, the time (t3-t2) is an upper and lower arm short circuit prevention time Td set in advance to prevent a short circuit between the upper and lower arms. According to FIG. 9, the GTO1 of the upper arm 31a is
Is turned on, the time until the GTO1 of the lower arm 31b turns on is (t3-t1). Here, the time (t3-t1) must always be set to be longer than the time obtained by adding the reset time of the anode reactor 14 (described in detail below) to the time of Expression (2).

【0043】ところで、前述した上アーム31aのGT
O1のターンオンに伴う一連の動作時間は、式(2)と
アノードリアクトル14のリセット時間を足した時間で
あり、これをT1とすると、例えば直流電圧E=120
00V、CS=6μF、LA=40μH、回収コンデン
サ16の電圧VCO=0Vとすると、T1≒332μs
となる。そして、この時間T1に対して時間(t3−t
1)は必ず長く設定しておかなければならない。先の例
において、もし(t3−t1)<T1(=332μs)
であれば、アノードリアクトル14がリセットしていな
い状態で下アーム31bのGTO1がターンオンするこ
とになる。従って、(t3−t1)>T1としなければ
ならない。
Incidentally, the GT of the upper arm 31a described above is used.
A series of operation times associated with the turn-on of O1 is a time obtained by adding the equation (2) and the reset time of the anode reactor 14, and when this is T1, for example, the DC voltage E = 120
Assuming that 00V, CS = 6 μF, LA = 40 μH, and the voltage VCO of the recovery capacitor 16 = 0 V, T1 ≒ 332 μs
Becomes Then, the time (t3-t)
1) must be set long. In the previous example, if (t3−t1) <T1 (= 332 μs)
In this case, the GTO1 of the lower arm 31b is turned on in a state where the anode reactor 14 has not been reset. Therefore, (t3−t1)> T1 must be satisfied.

【0044】また、図9に示した時刻t=t3以降の動
作、すなわち下アーム31bのGTO1がターンオンし
た後の一連の動作についても、先程と同様に式を導出
し、その動作が終了するまでの時間を計算することが可
能である。したがって、図9に示された時間(t5−t
3)、(t7−t5)などについて、それぞれ異なる時
間を設定することもできる。しかし、先の例において
は、(t3−t1)=(t5−t3)=(t7−t5)
=・・・としておくと、パルス幅変調(PWM)にて電
力変換装置を運転する場合には、その変調率を零に設定
すれば図8に示すような信号を得ることができ、そのと
き(t3−t1)=(t5−t3)=(t7−t5)=
・・・となるので、ゲート制御回路などを構成する上で
簡単になる。
Also, for the operation after time t = t3 shown in FIG. 9, that is, for a series of operations after the GTO1 of the lower arm 31b is turned on, an equation is derived in the same manner as before, and until the operation is completed. It is possible to calculate the time. Therefore, the time (t5-t) shown in FIG.
For 3), (t7-t5), etc., different times can be set. However, in the above example, (t3-t1) = (t5-t3) = (t7-t5)
If the power converter is operated by pulse width modulation (PWM), a signal as shown in FIG. 8 can be obtained by setting the modulation factor to zero. (T3-t1) = (t5-t3) = (t7-t5) =
, Which simplifies the configuration of the gate control circuit and the like.

【0045】以後、回収コンデンサ16の電圧が、最低
でもエネルギー回生回路18の電源にエネルギーを供給
するために必要な電圧Vth2になるまで、図9に示し
たようなスイッチングを同様に繰り返す。以上のような
スイッチングを行うと、回収コンデンサ7にもエネルギ
ーが回収されるため、その電圧は上昇する。そこで、回
収コンデンサ7の電圧が、エネルギー回生回路11の回
生動作開始電圧Vrg1以上になった場合には、直流電
源側100にエネルギーを回生するようにする。そし
て、回収コンデンサ16の電圧が所定電圧Vth2以上
に充電された後に、電力変換装置における通常運転を開
始するようにする。
Thereafter, the switching as shown in FIG. 9 is repeated until the voltage of the recovery capacitor 16 reaches at least the voltage Vth2 necessary for supplying energy to the power supply of the energy regenerating circuit 18. When the above-described switching is performed, the energy is also recovered in the recovery capacitor 7, and the voltage thereof rises. Therefore, when the voltage of the recovery capacitor 7 becomes equal to or higher than the regeneration operation start voltage Vrg1 of the energy regeneration circuit 11, energy is regenerated to the DC power supply side 100. Then, after the voltage of the recovery capacitor 16 is charged to the predetermined voltage Vth2 or more, the normal operation of the power converter is started.

【0046】次に、アノードリアクトル14のリセット
時間について説明する。リセット時間とは、アノードリ
アクトル14に流れていた電流が図5(a)に示した経
路7を還流し、その電流が零アンペアになるまでの時間
である。このリセット時間は、以下で説明するように、
アノードリアクトル14の電流が還流する直前の回収コ
ンデンサ16の初期電圧に大きく依存する。まず、その
特性について説明する。
Next, the reset time of the anode reactor 14 will be described. The reset time is a time required for the current flowing through the anode reactor 14 to flow back through the path 7 shown in FIG. 5A until the current reaches zero amperes. This reset time is, as explained below,
It largely depends on the initial voltage of the recovery capacitor 16 immediately before the current of the anode reactor 14 returns. First, its characteristics will be described.

【0047】図5(a)に示した経路7で還流する直前
での時刻(t=tx)でのアノードリアクトル14の初
期電流をI1アンペア、アノードリアクトル14のイン
ダクタンスをLAヘンリー、回収コンデンサ16の初期
電圧をV1ボルト、回収コンデンサ16の容量をCOフ
ァラッドとすると、図5(a)に示した経路7に流れる
電流は式(4)、その電流が時刻(t=tx)から零ア
ンペアになる時刻(t=ty)までの時間(ty−t
x)は式(5)で表される。
The initial current of the anode reactor 14 at the time (t = tx) immediately before refluxing at the path 7 shown in FIG. 5A is I1 ampere, the inductance of the anode reactor 14 is LA Henry, the recovery capacitor 16 is Assuming that the initial voltage is V1 volt and the capacitance of the recovery capacitor 16 is CO Farad, the current flowing through the path 7 shown in FIG. 5A is expressed by equation (4), and the current becomes zero amperes from time (t = tx). Time (ty-t) until time (t = ty)
x) is represented by equation (5).

【0048】 {I1 2 +(ω2 ・CO・V1 2 1/2 × sin{tan-1〔I1 /(ω2 ・CO・V1 )〕−ω2 (t−tx)} ・・・(4) ここで ω2 =1/(LA・CO)1/2 [0048] {I 1 2 + (ω 2 · CO · V 1) 2} 1/2 × sin {tan -1 [I 1 / (ω 2 · CO · V 1) ] - ω 2 (t-tx) } (4) where ω 2 = 1 / (LA · CO) 1/2

【0049】 (1/ω2 )tan-1{I1 /(ω2 ・CO・V1 )}・・・(5)(1 / ω 2 ) tan -1 {I 1 / (ω 2 · CO · V 1 )} (5)

【0050】式(5)のアノードリアクトル14のリセ
ット時間(ty−tx)について、具体的な数値を与え
てその特性をグラフ化する。図10は、LA=40μ
H、CO=1000μF、I1=2000Aとした場合
における、リセット時間(ty−tx)の回収コンデン
サ16の初期電圧V1に対する依存性を示すグラフであ
る。図10に示したようにリセット時間(ty−tx)
は、回収コンデンサ16の初期電圧V1が高いほど短く
なることが分かる。また、式(5)からも明らかなよう
に、V1=0ボルトの場合には、リセット時間はI1に
は依存せず、LAおよびCOの値のみによって決まる。
そして、そのときのリセット時間が最大値をとることも
分かる。
With respect to the reset time (ty-tx) of the anode reactor 14 in the equation (5), specific numerical values are given to graph the characteristics. FIG. 10 shows that LA = 40 μ
11 is a graph showing the dependence of the reset time (ty-tx) on the initial voltage V1 of the recovery capacitor 16 when H, CO = 1000 μF, and I1 = 2000A. Reset time (ty-tx) as shown in FIG.
Is shorter as the initial voltage V1 of the recovery capacitor 16 is higher. Also, as is clear from equation (5), when V1 = 0 volt, the reset time does not depend on I1, but is determined only by the values of LA and CO.
It can also be seen that the reset time at that time takes the maximum value.

【0051】本実施の形態では、回収コンデンサに蓄積
されたエネルギーをゲートドライブ回路及びエネルギー
回生回路の電源の両方に供給すると共に直流電源に回生
させているが、これは特に限定するものではなく一方の
電源のみにエネルギーを供給するようにしてもよい。ま
た、本実施の形態では、出力端子にモータを接続してい
るが、これは特にモータに限定するものではなく、電力
変換装置を起動する以前に電圧を持っていない負荷であ
ればよい。
In the present embodiment, the energy stored in the recovery capacitor is supplied to both the power source of the gate drive circuit and the power source of the energy regenerating circuit and is regenerated to the DC power source. However, the present invention is not limited to this. The energy may be supplied only to the power supply of the power supply. Further, in the present embodiment, the motor is connected to the output terminal. However, the present invention is not limited to the motor, but may be any load that does not have a voltage before the power converter is started.

【0052】以上のような手順に従えば、ゲートドライ
ブ回路12の電源やエネルギー回生回路11、18の電
源のエネルギーを確保した後に、通常運転を開始するこ
とができる。
According to the above procedure, the normal operation can be started after the energy of the power supply of the gate drive circuit 12 and the energy of the power supply of the energy regeneration circuits 11 and 18 are secured.

【0053】実施の形態2.図11は本発明の実施の形
態2の電力変換装置の起動方法のタイムチャートを示す
図である。図において、Vth1は回収コンデンサ7が
ゲートドライブ回路12の電源及びエネルギー回生回路
11の電源にエネルギーを供給することができる電圧、
Vrg1はエネルギー回生回路11の回生動作開始電
圧、Vth2は回収コンデンサ16がエネルギー回生回
路18の電源にエネルギーを供給することができる電
圧、Vrg2はエネルギー回生回路18の回生動作開始
電圧、Vth3はVth2以上Vrg2以下の初期充電
電圧である。
Embodiment 2 FIG. 11 is a diagram showing a time chart of a method of starting the power converter according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, Vth1 is a voltage at which the recovery capacitor 7 can supply energy to the power supply of the gate drive circuit 12 and the power supply of the energy regeneration circuit 11,
Vrg1 is the regenerative operation start voltage of the energy regenerative circuit 11, Vth2 is the voltage at which the recovery capacitor 16 can supply energy to the power supply of the energy regenerative circuit 18, Vrg2 is the regenerative operation start voltage of the energy regenerative circuit 18, and Vth3 is Vth2 or more. It is an initial charging voltage of Vrg2 or less.

【0054】図7に示した実施の形態1では、回収コン
デンサ16を、エネルギー回生回路18の電源にエネル
ギーを供給するために必要な電圧Vth2以上まで初期
充電している。それに対して、本実施の形態では、初期
充電電圧Vth3を以下で述べるような電圧値に設定さ
せることにより、所定時間内に確実にアノードリアクト
ル14をリセットすることができるようにする。
In the first embodiment shown in FIG. 7, the recovery capacitor 16 is initially charged to a voltage Vth2 or more necessary for supplying energy to the power supply of the energy regeneration circuit 18. On the other hand, in the present embodiment, by setting the initial charging voltage Vth3 to a voltage value described below, the anode reactor 14 can be surely reset within a predetermined time.

【0055】初期充電電圧Vth3の設定方法を説明す
る。アノードリアクトル14のリセット時間が回収コン
デンサ16の初期電圧に依存することは実施の形態1で
既に説明したが、これは通常運転時においても同様であ
る。そのため、通常運転時の回収コンデンサ16の電圧
は、想定されるいかなる状態においても、所定時間内に
確実にアノードリアクトル14をリセットすることがで
きる最低電圧Vth3以上を確保しておく必要がある。
A method for setting the initial charging voltage Vth3 will be described. The fact that the reset time of the anode reactor 14 depends on the initial voltage of the recovery capacitor 16 has already been described in the first embodiment, but the same applies to the normal operation. Therefore, the voltage of the recovery capacitor 16 during the normal operation needs to be equal to or higher than the minimum voltage Vth3 at which the anode reactor 14 can be reliably reset within a predetermined time in any assumed state.

【0056】例えば、PWMにて電力変換装置を運転
し、負荷であるモータを駆動する場合の通常運転時に
は、PWMの最小パルスが出力され、そのときに最大の
負荷電流をGTO1で遮断したときが、アノードリアク
トル14のリセット時間の制約に関して想定される最も
厳しい状態になる。しかし、このような状態においても
来るべきGTO1のターンオンまでには確実にアノード
リアクトル14をリセットしておく必要があるので、そ
の制約を満足することができるように、回収コンデンサ
16の最低電圧が初期充電電圧Vth3以上を常に確保
できるようにする必要がある。したがって、このような
場合には、回収コンデンサ16の初期充電電圧をこの初
期充電電圧Vth3以上に設定する。
For example, during normal operation when the power converter is driven by PWM and a motor as a load is driven, a minimum pulse of PWM is output, and when the maximum load current is cut off by GTO1 at that time. In this case, the most severe condition assumed for the restriction of the reset time of the anode reactor 14 is attained. However, even in such a state, it is necessary to surely reset the anode reactor 14 before the coming turn-on of the GTO 1, so that the minimum voltage of the recovery capacitor 16 is initially set so as to satisfy the restriction. It is necessary to always be able to secure the charging voltage Vth3 or more. Therefore, in such a case, the initial charging voltage of the recovery capacitor 16 is set to be equal to or higher than the initial charging voltage Vth3.

【0057】また、電力変換装置を起動した後の通常運
転のパターンを考慮したときに、前述したような厳しい
状態が起動直後には想定されない場合には、通常運転開
始前に行う回収コンデンサ16の充電電圧の最低電圧と
して、前述した初期充電電圧Vth3よりも低い電圧を
設定させてもよい。
In consideration of the normal operation pattern after the power converter is started, if the above-mentioned severe condition is not assumed immediately after the start, the recovery capacitor 16 to be operated before the normal operation is started. A voltage lower than the above-described initial charging voltage Vth3 may be set as the minimum charging voltage.

【0058】なお、回収コンデンサ16の初期充電電圧
Vth3をいかなる電圧に設定した場合においても、こ
の初期充電電圧Vth3がエネルギー回生回路18の電
源にエネルギーを供給するために必要な最低電圧Vth
2以上にはなるようにしておく必要がある。もし、この
ように設定されていない場合には、エネルギー回生回路
18の電源にエネルギーが確保されていない状態で電力
変換装置を起動することになるからである。
When the initial charging voltage Vth3 of the recovery capacitor 16 is set to any voltage, the initial charging voltage Vth3 is the minimum voltage Vth required to supply energy to the power supply of the energy regenerating circuit 18.
It is necessary to keep at least two. If the setting is not made in this manner, the power converter is started in a state where energy is not secured in the power supply of the energy regeneration circuit 18.

【0059】次に、図11に示したタイムチャートを説
明する。図11に示したように、エネルギー回生回路1
8の回生動作開始電圧Vrg2は前述の最低電圧Vth
3以上にしておき、回収コンデンサ16の電圧がVth
3になったときには、回収コンデンサ16の初期充電動
作を停止する。また、エネルギー回生回路18の電源に
エネルギーを供給するために必要な最低電圧Vth2
を、前述の最低電圧Vth3以下にしておけば、エネル
ギー回生回路18の電源に供給するためのエネルギーを
確保しつつ、それ以上のエネルギーについては直流電源
側に回生することができる。
Next, the time chart shown in FIG. 11 will be described. As shown in FIG. 11, the energy regeneration circuit 1
8 is equal to the aforementioned minimum voltage Vth.
3 or more, and the voltage of the recovery capacitor 16 is Vth
When it becomes 3, the initial charging operation of the recovery capacitor 16 is stopped. Also, the minimum voltage Vth2 required to supply energy to the power supply of the energy regenerative circuit 18
Is set to be equal to or lower than the above-described minimum voltage Vth3, energy for supplying to the power supply of the energy regenerating circuit 18 can be secured, and more energy can be regenerated to the DC power supply side.

【0060】実施の形態3.図12は本発明の実施の形
態3の電力変換装置を示す図である。図において40a
〜40cは直流電源100に並列に接続された相で、相
40a〜相40cは図1に示した相40と同一な回路構
成である。19a〜19cは相40a〜40cからの出
力端子、41は直流電源100と並列に接続された直流
コンデンサ、そして、42は出力端子19a〜19cに
遮断器43を介して接続された負荷であるモータであ
る。
Embodiment 3 FIG. 12 is a diagram showing a power conversion device according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, 40a
The phases 40c to 40c are connected in parallel to the DC power supply 100, and the phases 40a to 40c have the same circuit configuration as the phase 40 shown in FIG. 19a to 19c are output terminals from the phases 40a to 40c, 41 is a DC capacitor connected in parallel with the DC power supply 100, and 42 is a motor connected to the output terminals 19a to 19c via a circuit breaker 43. It is.

【0061】上記本発明の実施の形態1では、モータな
どのような電力変換装置を起動する以前には電圧を持っ
ていない負荷が出力端子19に直接接続されている場合
の電力変換装置の起動方法について説明を行った。それ
に対して、本実施の形態では、図12に示したように出
力端子19と負荷との間に遮断器43が接続され、かつ
通常運転開始前にはこの遮断器43は開放されている場
合の電力変換装置の起動方法について説明する。なお、
本実施の形態では、通常運転開始前の遮断器43は開放
されているので、負荷はモータなどに限らず、電力変換
装置を起動する以前から電圧を持っている電力系統など
についても、回収コンデンサ7、16の初期充電方法は
同じとなる。
According to the first embodiment of the present invention, the starting of the power converter when a load having no voltage is directly connected to the output terminal 19 before the power converter such as a motor is started. The method was explained. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, the circuit breaker 43 is connected between the output terminal 19 and the load, and the circuit breaker 43 is opened before the normal operation starts. A method of starting the power converter of the first embodiment will be described. In addition,
In the present embodiment, the circuit breaker 43 before the start of the normal operation is open, so that the load is not limited to the motor or the like, and the recovery capacitor is not limited to a power system having a voltage before the power converter is started. The initial charging method for 7 and 16 is the same.

【0062】本実施の形態での初期状態を説明する。本
実施の形態の初期状態では、直流コンデンサ41は初期
充電が終了し、その電圧がEボルトで定常状態になって
いるものとし、回収コンデンサ7も図4(a)に示した
経路5にて充電され、GTO1のゲートドライブ回路1
2の電源とエネルギー回生回路11の電源にエネルギー
を既に供給することができる状態になっているものとす
る。そして、GTO1は全てオフされているものとす
る。また、この初期状態では回収コンデンサ16の電圧
がごく低い値であることは既に述べたが、ここでも説明
を簡単にするために、この電圧は零ボルトであると仮定
する。
An initial state in the present embodiment will be described. In the initial state of the present embodiment, it is assumed that the initial charging of the DC capacitor 41 has been completed, the voltage thereof is in a steady state at E volts, and the recovery capacitor 7 is also connected via the path 5 shown in FIG. Charged, GTO1 gate drive circuit 1
It is assumed that energy can be already supplied to the power supply 2 and the power supply of the energy regeneration circuit 11. It is assumed that GTO1 is all turned off. Although it has already been described that the voltage of the recovery capacitor 16 is very low in this initial state, it is assumed that this voltage is zero volt for the sake of simplicity.

【0063】本実施の形態では、遮断器43が開放され
ているので、電力変換装置の出力端子19にいかなる相
電圧を出力しても、負荷に電圧が印加されることはな
く、負荷電流も流れない。したがって、回収コンデンサ
16の初期充電を行うスイッチングについては、特に線
間電圧を零ボルトにする必要はなく、前述したアノード
リアクトル14のリセット時間にさえ注意をすればよ
い。
In this embodiment, since the circuit breaker 43 is open, no voltage is applied to the load and the load current is reduced regardless of the phase voltage output to the output terminal 19 of the power converter. Not flowing. Therefore, regarding the switching for performing the initial charging of the recovery capacitor 16, it is not necessary to particularly set the line voltage to zero volt, and it is only necessary to pay attention to the reset time of the anode reactor 14 described above.

【0064】本実施の形態の電力変換装置の起動方法
は、GTO1に与えるゲート信号以外は実施の形態1と
同様であるので、その他の説明は省略する。図13は本
発明の実施の形態3のゲート信号を示す図で、図13
(a)は線間電圧が変化するゲート信号の例を示す図で
ある。ここで、回収コンデンサ16の初期充電を開始す
るタイミングとして、例えば図13(a)のゲート信号
パルスの立ち上がりを利用する場合を想定する。そのタ
イミングとしては時刻t1〜t6が考えられるが、この
うち時刻t3で初期充電を開始したとする。全てのGT
O1は、回収コンデンサ16の初期充電を行う直前に
は、オフ状態を維持しているので、実際に各GTO1に
与えられるゲート信号は図13(b)に示したようなゲ
ート信号になる。この場合には、図中の(t4−t3)
時間内にW相のアノードリアクトル14がリセットされ
ていれば、他の相のアノードリアクトル14については
リセット時間の問題はないことが分かる。
The method of activating the power conversion device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the gate signal applied to GTO1, and the other description is omitted. FIG. 13 shows a gate signal according to the third embodiment of the present invention.
(A) is a figure which shows the example of the gate signal with which a line voltage changes. Here, it is assumed that the initial charge of the recovery capacitor 16 is started, for example, using the rising edge of the gate signal pulse in FIG. The timing may be from time t1 to t6, and it is assumed that the initial charging is started at time t3. All GT
Since O1 maintains the off state immediately before the initial charging of the recovery capacitor 16, the gate signal actually given to each GTO1 is the gate signal as shown in FIG. In this case, (t4-t3) in FIG.
If the W-phase anode reactor 14 is reset within the time, it can be understood that there is no problem with the reset time for the anode reactors 14 of the other phases.

【0065】次に、図13(a)に示した時刻t4で初
期充電を開始したとすると、実際に各GTO1に与えら
れるゲート信号は図13(c)のようになるので、V相
の上アームのGTO1に与えるゲート信号のパルス幅が
特に短くなることが分かる。そして、図中の(t5−t
4)時間内にアノードリアクトル14がリセットされて
いないとき、すなわち(t5−t4)<T1(T1は実
施の形態1において定義されたものとする)であるとき
には、V相の下アームのGTO1にはターンオン時に高
いdi/dtがかかる可能性がある。したがって、この
ようなタイミングで、回収コンデンサ16の初期充電動
作を開始しないようにしなければならない。
Next, assuming that the initial charging is started at time t4 shown in FIG. 13A, the gate signal actually applied to each GTO1 becomes as shown in FIG. It can be seen that the pulse width of the gate signal applied to the GTO1 of the arm becomes particularly short. And (t5-t in the figure)
4) When the anode reactor 14 is not reset within the time, that is, when (t5−t4) <T1 (T1 is defined in the first embodiment), the V-phase lower arm GTO1 May have a high di / dt at turn-on. Therefore, it is necessary not to start the initial charging operation of the recovery capacitor 16 at such a timing.

【0066】また、回収コンデンサ16の初期充電を開
始するタイミングとして、ゲート信号パルスの立ち上が
りを利用しないことも可能であるが、その場合において
も、GTO1がターンオンしたときに、アノードリアク
トル14が必ずリセットされていることが必要である。
As the timing for starting the initial charging of the recovery capacitor 16, it is possible not to use the rising edge of the gate signal pulse. However, even in this case, when the GTO 1 is turned on, the anode reactor 14 must be reset. Need to be done.

【0067】実施の形態1では、線間電圧が零ボルトに
なるようなゲート信号を用いて回収コンデンサ16を初
期充電しているので、各相の回収コンデンサ16の電圧
は同時刻において全て等しくなる。しかし、図13に示
したようなゲート信号を用いて回収コンデンサ16を初
期充電する場合には、各相の回収コンデンサ16の電圧
が同時刻において等しくならないので注意する必要があ
る。つまり、ある時刻においてある相の回収コンデンサ
16が所定電圧に達した場合でも、その時刻に他の相の
回収コンデンサ16が所定電圧に達しているとは限らな
い。そのため、ある相の回収コンデンサ16の電圧のみ
を計測し、それを基準として電力変換装置を起動する
と、他相のエネルギー回生回路18の電源にエネルギー
が供給されていなかったり、通常運転時におけるアノー
ドリアクトル14のリセット時間の制約が満足されない
などの問題が発生する可能性がある。したがって、図1
3に示したようなゲート信号を用いて回収コンデンサ1
6を初期充電する場合には、全アームの回収コンデンサ
16の電圧を計測し、全ての回収コンデンサ16の電圧
が所定電圧以上になった時点で通常運転を開始させるよ
うにする。
In the first embodiment, since the recovery capacitor 16 is initially charged using a gate signal such that the line voltage becomes zero volt, the voltages of the recovery capacitors 16 of each phase are all equal at the same time. . However, when the recovery capacitor 16 is initially charged using the gate signal as shown in FIG. 13, it is necessary to pay attention to the fact that the voltages of the recovery capacitors 16 of the respective phases do not become equal at the same time. That is, even if the recovery capacitor 16 of a certain phase reaches a predetermined voltage at a certain time, the recovery capacitor 16 of another phase does not necessarily reach the predetermined voltage at that time. Therefore, when only the voltage of the recovery capacitor 16 of a certain phase is measured and the power converter is started based on the measured voltage, the energy is not supplied to the power supply of the energy recovery circuit 18 of the other phase, or the anode reactor during normal operation is not used. There is a possibility that a problem such as the restriction of the reset time of No. 14 not being satisfied may occur. Therefore, FIG.
3 using the gate signal as shown in FIG.
When the battery 6 is initially charged, the voltages of the recovery capacitors 16 of all the arms are measured, and the normal operation is started when the voltages of all the recovery capacitors 16 become equal to or higher than a predetermined voltage.

【0068】なお、出力端子19が遮断器43によって
負荷側から開放されている場合にも、実施の形態1で示
したように、線間電圧が零ボルトになるゲート信号でG
TO1をスイッチングさせ、回収コンデンサ16を初期
充電させてもよい。また、その場合においても、アノー
ドリアクトル14のリセット時間を考慮したゲート信号
を準備する必要があることは言うまでもない。
Note that, even when the output terminal 19 is opened from the load side by the circuit breaker 43, as shown in the first embodiment, the G signal is applied to the gate signal at which the line voltage becomes zero volt.
The recovery capacitor 16 may be initially charged by switching the TO1. Also in this case, it is needless to say that it is necessary to prepare a gate signal in consideration of the reset time of the anode reactor 14.

【0069】本実施の形態では、出力端子19が遮断器
43によって負荷側から開放されている場合には、図1
3に示したように線間電圧が零ボルトにならないような
ゲート信号でGTO1をスイッチングさせることによっ
て、回収コンデンサ16を初期充電することができる。
なお、図13に示したのようなゲート信号は、PWMで
運転される電力変換装置では通常のゲート制御回路から
容易に得られるもで、回収コンデンサ16の初期充電用
に特別なゲート制御回路などを準備する必要はなく、電
力変換装置の構成が複雑化するのを防ぐことができる。
In the present embodiment, when the output terminal 19 is opened from the load side by the circuit breaker 43, FIG.
By switching the GTO 1 with a gate signal such that the line voltage does not become zero volt as shown in FIG. 3, the recovery capacitor 16 can be initially charged.
A gate signal as shown in FIG. 13 can be easily obtained from a normal gate control circuit in a power converter operated by PWM, and a special gate control circuit for initial charging of the recovery capacitor 16 is used. Need not be prepared, and the configuration of the power converter can be prevented from becoming complicated.

【0070】実施の形態4.図14は本発明の実施の形
態4の電力変換装置を示す図である。図において40a
〜40cは直流電源100に並列に接続された相で、相
40a〜相40cは図1に示した相40と同一な回路構
成である。19a〜19cは相40a〜相40cからの
出力端子、41は直流電源100と並列に接続された直
流コンデンサ、そして、44は出力端子19a〜19c
に遮断器43を介して接続された負荷である電力系統で
ある。
Embodiment 4 FIG. 14 is a diagram showing a power converter according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 40a
The phases 40c to 40c are connected in parallel to the DC power supply 100, and the phases 40a to 40c have the same circuit configuration as the phase 40 shown in FIG. 19a to 19c are output terminals from the phases 40a to 40c, 41 is a DC capacitor connected in parallel with the DC power supply 100, and 44 is an output terminal 19a to 19c.
Is a power system which is a load connected to the power supply via a circuit breaker 43.

【0071】上記実施の形態1、2では、電力変換装置
に接続される負荷が、モータなどのように電力変換装置
を起動する以前には電圧を持っていない電力変換装置の
起動方法について説明した。これに対して本実施の形態
では、図14に示したように電力変換装置に接続される
負荷が電力系統、つまり電力変換装置を起動する以前に
電圧を持っている場合の電力変換装置の起動方法につい
て説明する。
In the first and second embodiments, the method of starting the power converter in which the load connected to the power converter has no voltage before starting the power converter, such as a motor, has been described. . On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, when the load connected to the power converter has a voltage before starting the power system, that is, the power converter, the power converter starts up. The method will be described.

【0072】図14に示した電力変換装置では、直流コ
ンデンサ41を初期充電した後、回収コンデンサ16の
電圧が零ボルトの状態で遮断器43を投入する場合に
は、負荷である電力系統44に電力変換装置を接続した
状態で回収コンデンサ16を初期充電しなければならな
い。
In the power converter shown in FIG. 14, after the DC capacitor 41 is initially charged, when the circuit breaker 43 is turned on with the voltage of the recovery capacitor 16 at zero volt, the power system 44 as a load is connected to the power system 44. The recovery capacitor 16 must be initially charged with the power converter connected.

【0073】はじめに、図14に示した電力変換装置の
初期状態について説明する。まず、全てのGTO1はオ
フ状態で、遮断器43は開放されているものとする。そ
して、直流コンデンサ41は直流電源側100から所定
の直流電圧Eボルトまで充電され定常状態になっている
ものとする。このとき、全てのGTO1はオフ状態にあ
るので、全てのスナバコンデンサ4の電圧はE/8ボル
トとなる。そして、回収コンデンサ7は図4(a)に示
した経路5にて充電され、GTO1のゲートドライブ回
路12の電源とエネルギー回生回路11の電源にエネル
ギーを供給することができる状態になっているものとす
る。なお、少なくとも直流コンデンサ41の初期充電が
終了するまでは、遮断器43は開放されているものとす
る。この状態から遮断器43を投入し、電力変換装置と
負荷である電力系統44を接続する。
First, an initial state of the power converter shown in FIG. 14 will be described. First, it is assumed that all the GTOs 1 are off and the circuit breakers 43 are open. The DC capacitor 41 is charged from the DC power supply 100 to a predetermined DC voltage E volt and is in a steady state. At this time, since all the GTOs 1 are off, the voltages of all the snubber capacitors 4 become E / 8 volts. Then, the recovery capacitor 7 is charged through the path 5 shown in FIG. 4A and is in a state where it can supply energy to the power supply of the gate drive circuit 12 and the power supply of the energy regeneration circuit 11 of the GTO 1. And The circuit breaker 43 is assumed to be open at least until the initial charging of the DC capacitor 41 is completed. From this state, the circuit breaker 43 is turned on to connect the power converter and the power system 44 as a load.

【0074】遮断器43を投入すると、電力変換装置の
線間電圧は系統側の線間電圧に支配されるため、スナバ
コンデンサ4の電圧は系統電圧に同期して変化する。ス
ナバコンデンサ4の電圧が変化すると、回収コンデンサ
7にはエネルギーが回収されるため回収コンデンサ7は
充電されるが、回収コンデンサ16はほとんど充電され
ない。この理由を次に説明する。
When the circuit breaker 43 is turned on, the line voltage of the power converter is controlled by the line voltage on the system side, so that the voltage of the snubber capacitor 4 changes in synchronization with the system voltage. When the voltage of the snubber capacitor 4 changes, the recovery capacitor 7 is charged because energy is recovered in the recovery capacitor 7, but the recovery capacitor 16 is hardly charged. The reason will be described below.

【0075】前述したように電力変換装置の線間電圧は
系統側の線間電圧に支配されるので、スナバコンデンサ
4の電圧は系統周波数で変動する。ここで、系統周波数
を60Hz、アノードリアクトルのインダクタンスを4
0μHとすると、そのインピーダンスは2×π×60H
z×40μH≒0.015Ωとなる。したがって、例え
スナバコンデンサ4の電圧変動時に100Aの電流が流
れたとしても、回収コンデンサ16の電圧は1.5Vま
でしか上昇しないことになる。また、系統周波数でスナ
バコンデンサ4の電圧が変動する際に、100Aの電流
が流れることは通常あり得ず、回収コンデンサ16の電
圧はほぼ零ボルトのままであると考えることができる。
As described above, since the line voltage of the power converter is governed by the line voltage on the system side, the voltage of the snubber capacitor 4 fluctuates at the system frequency. Here, the system frequency is 60 Hz, and the inductance of the anode reactor is 4
Assuming 0 μH, the impedance is 2 × π × 60H
z × 40 μH ≒ 0.015Ω. Therefore, even if a current of 100 A flows when the voltage of the snubber capacitor 4 fluctuates, the voltage of the recovery capacitor 16 rises only up to 1.5V. Further, when the voltage of the snubber capacitor 4 fluctuates at the system frequency, a current of 100 A cannot normally flow, and it can be considered that the voltage of the recovery capacitor 16 remains almost zero volt.

【0076】このように、遮断器43を投入し、電力変
換装置と電力系統44を接続しただけでは、回収コンデ
ンサ16を初期充電することができない。そこで、本実
施の形態では、電力変換装置の出力電圧と系統電圧とを
完全に対向させるように電力変換装置のGTO1をスイ
ッチングすることにより、電力系統44に対して電力の
供給や消費を行わないように回収コンデンサ16を充電
する。このようにGTO1をスイッチングするには、電
力変換装置の出力電圧と系統電圧とが全く同じ電圧にな
るように電力変換装置を制御すればよい。例えばPWM
を用いて電力変換装置を運転する場合には、系統電圧と
同じ出力電圧となるような変調率を設定すればよい。図
15は本発明の実施の形態4のPWMの一例を示す図で
ある。図15に示したPWMの変調率は、電力変換装置
の出力電圧が系統電圧と対向するように設定されている
とする。また、PWMのキャリア周波数は通常運転時と
同じであるとする。
As described above, the recovery capacitor 16 cannot be initially charged simply by turning on the circuit breaker 43 and connecting the power converter and the power system 44. Therefore, in the present embodiment, power is not supplied or consumed to the power system 44 by switching the GTO1 of the power converter so that the output voltage of the power converter and the system voltage are completely opposed. Charging the recovery capacitor 16 as described above. In order to switch the GTO 1 in this manner, the power converter may be controlled so that the output voltage of the power converter and the system voltage become exactly the same voltage. For example, PWM
When the power converter is operated using the above, the modulation factor may be set so that the output voltage becomes the same as the system voltage. FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the PWM according to the fourth embodiment of the present invention. It is assumed that the PWM modulation rate shown in FIG. 15 is set so that the output voltage of the power conversion device faces the system voltage. It is also assumed that the PWM carrier frequency is the same as during normal operation.

【0077】次に、図14に示した電力変換装置の起動
方法を説明する。ここで、回収コンデンサ16の初期充
電を開始するタイミングとしては、実施の形態3と同様
にゲート信号パルスの立ち上がりを利用する場合を想定
する。この場合には、以下の注意が必要である。
Next, a method of starting the power converter shown in FIG. 14 will be described. Here, as the timing for starting the initial charging of the recovery capacitor 16, it is assumed that the rising edge of the gate signal pulse is used as in the third embodiment. In this case, the following attention is required.

【0078】まず、図15に示した時刻t1のタイミン
グで回収コンデンサ16の初期充電を開始した場合を考
える。図16(a)は図15に示したPWMの時刻t1
近傍の拡大図で、図16(b)は時刻t1で回収コンデ
ンサ16の初期充電を開始した場合、実際に各GTOに
与えられるゲート信号の図である。図16(b)に示し
たようなゲート信号が各相に与えられた場合には、V相
において(t2−t1)時間内にアノードリアクトル1
4がリセットできないと、時刻t2でターンオンしたV
相における上アームのGTO1には、高いdi/dtが
かかる可能性がある。したがって、このようなタイミン
グでは、回収コンデンサ16の初期充電を開始させない
ようにする必要がある。
First, consider the case where the initial charging of the recovery capacitor 16 is started at the timing of time t1 shown in FIG. FIG. 16A shows the time t1 of the PWM shown in FIG.
FIG. 16B is a diagram of a gate signal actually given to each GTO when the initial charging of the recovery capacitor 16 is started at time t1. When a gate signal as shown in FIG. 16B is given to each phase, the anode reactor 1 in the V phase within (t2-t1) time.
4 cannot be reset, V turned on at time t2.
GTO1 of the upper arm in the phase may be subject to high di / dt. Therefore, it is necessary not to start the initial charging of the recovery capacitor 16 at such a timing.

【0079】次に、図16(b)に示したゲート信号の
タイミングと異なる時刻t3のタイミングで回収コンデ
ンサ16の初期充電を開始した場合を考える。図17
(a)は図15に示したPWMの時刻t3近傍の拡大図
で、図17(b)は時刻t3で回収コンデンサ16の初
期充電を開始した場合、実際に各GTOに与えられるゲ
ート信号の図である。図17(b)に示したようなゲー
ト信号が各相に与えられる場合には、最初のターンオン
動作から次のターンオン動作までの時間(t4−t
3)、(t5−t3)、(t6−t3)の中で最小とな
るのは、回収コンデンサ16の初期充電開始タイミング
に利用したU相の時間(t4−t3)である。そして、
この時間はU相における上アームのGTO1のターンオ
ン動作に伴う一連の動作時間、すなわちU相において下
アームのスナバコンデンサ4がE/4ボルトまで充電
し、アノードリアクトル14がリセットするまでの時間
より長くなければならない。
Next, consider the case where the initial charging of the recovery capacitor 16 is started at a timing t3 different from the timing of the gate signal shown in FIG. FIG.
FIG. 17A is an enlarged view of the vicinity of time t3 of the PWM shown in FIG. 15, and FIG. 17B is a diagram of a gate signal actually given to each GTO when the initial charging of the recovery capacitor 16 is started at time t3. It is. When the gate signal as shown in FIG. 17B is given to each phase, the time from the first turn-on operation to the next turn-on operation (t4−t)
3), (t5-t3) and (t6-t3), the minimum is the U-phase time (t4-t3) used for the initial charging start timing of the recovery capacitor 16. And
This time is longer than a series of operation times associated with the turn-on operation of the upper arm GTO 1 in the U phase, that is, the time until the lower arm snubber capacitor 4 charges to E / 4 volts and the anode reactor 14 resets in the U phase. There must be.

【0080】また、電力変換装置の出力端子19を電力
系統44に接続している場合には、前述したようにスナ
バコンデンサ4の電圧は系統電圧に同期して変化してい
るので、ターンオンする側のアームのスナバコンデンサ
4の電圧は、回収コンデンサ16の初期充電を開始する
タイミングによって異なる。そのため、あるタイミング
において回収コンデンサ16の初期充電を開始した場
合、例えば上アームのGTO1がターンオンしたとする
と、下アームのスナバコンデンサ4がE/4ボルトまで
充電し、アノードリアクトル14がリセットするまでの
時間についても、そのタイミングにおける下アームのス
ナバコンデンサ4の電圧によって異なる。
When the output terminal 19 of the power converter is connected to the power system 44, the voltage of the snubber capacitor 4 changes in synchronism with the system voltage as described above. The voltage of the snubber capacitor 4 of the second arm differs depending on the timing at which the initial charging of the recovery capacitor 16 is started. Therefore, when the initial charging of the recovery capacitor 16 is started at a certain timing, for example, if the GTO 1 of the upper arm is turned on, the snubber capacitor 4 of the lower arm charges to E / 4 volts and the anode reactor 14 is reset. The time also differs depending on the voltage of the snubber capacitor 4 of the lower arm at that timing.

【0081】回収コンデンサ16の初期充電を開始した
ときのGTO1のターンオン動作に伴う一連の動作時間
が最も長くなるのは、スナバコンデンサ4が零ボルトか
らE/4ボルトまで充電され、その後アノードリアクト
ル14がリセットする場合である。この最長時間をT2
とすると、図14に示した電力変換装置では、時間T2
は式(6)により求まる。したがって、例えば図15に
示した時刻t3のようなタイミングを利用して初期充電
させるときには、(t4−t3)>T2の場合にのみ、
回収コンデンサ16の初期充電を開始するように予め設
定すれば、他相については、(t6−t3)>(t5−
t3)>(t4−t3)>T2であるので、次のターン
オン動作までには必ずアノードリアクトル14はリセッ
トされていることになる。
The longest series of operation times associated with the turn-on operation of the GTO 1 when the initial charging of the recovery capacitor 16 starts is that the snubber capacitor 4 is charged from zero volts to E / 4 volts, and then the anode reactor 14 Is reset. This longest time is T2
Then, in the power converter shown in FIG.
Is obtained by Expression (6). Therefore, for example, when the initial charge is performed using the timing such as the time t3 shown in FIG. 15, only when (t4−t3)> T2,
If it is set in advance so that the initial charging of the recovery capacitor 16 is started, (t6-t3)> (t5-
Since t3)>(t4−t3)> T2, the anode reactor 14 is necessarily reset by the next turn-on operation.

【0082】 {π/(2ω1 )}+{π/(2ω2 )}・・・(6){Π / (2ω 1 )} + {π / (2ω 2 )} (6)

【0083】いま、図15に示した時刻t1のタイミン
グではなく、時刻t3のようなタイミング、例えば図1
5に示した時刻t7のタイミングで回収コンデンサ16
の初期充電開始タイミングを設定したとする。その場合
には、t7からV相では現在設定されている変調率での
最小幅パルスが出力される。このような場合において
も、V相の次のターンオン動作である上アームにおける
GTO1のターンオンまでの時間T3については、T3
>T2の関係が成立していなければならない。逆に、先
に述べたような初期充電開始タイミングが設定されてい
る場合に、最小幅パルスが出力されるタイミングで回収
コンデンサ16の初期充電を開始することが可能であれ
ば、他のタイミングにおいても開始可能であると言え
る。
Now, instead of the timing at time t1 shown in FIG. 15, the timing as at time t3, for example, as shown in FIG.
At the timing of time t7 shown in FIG.
It is assumed that the initial charging start timing is set. In this case, a minimum width pulse at the currently set modulation rate is output in the V phase from t7. Even in such a case, the time T3 until the GTO1 is turned on in the upper arm, which is the next turn-on operation of the V phase, is T3.
> T2 must be established. Conversely, if the initial charging start timing is set as described above, and if it is possible to start the initial charging of the recovery capacitor 16 at the timing at which the minimum width pulse is output, at other timings It can also be said that it is possible to start.

【0084】なお、PWMでは、変調率に対して出力さ
れる最小幅パルスを予め計算しておくことができる。ま
た、上下アーム短絡防止時間Tdも予め決まっているの
で、これらからT3を求めることが可能である。つま
り、変調率に対するT3を予め求めておくことが可能で
ある。
In the PWM, the minimum width pulse output for the modulation rate can be calculated in advance. Further, since the upper and lower arm short circuit prevention time Td is also predetermined, T3 can be obtained from these. That is, T3 for the modulation rate can be obtained in advance.

【0085】ここで、PWMの変調率に対するT3の特
性の一例を説明する。図18はPWMの変調率に対する
T3の特性の一例を示す図である。ここでは、PWMの
キャリア周波数を450Hz、Tdを40μsとした。
Here, an example of the characteristics of T3 with respect to the PWM modulation rate will be described. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a characteristic of T3 with respect to a PWM modulation rate. Here, the carrier frequency of the PWM was 450 Hz, and Td was 40 μs.

【0086】系統電圧が高いときにはPWMの変調率が
大きくなるので、図18に示したようにT3は短くな
る。また、前述したように、T3<T2になると、次の
GTO1のターンオンまでにアノードリアクトル14を
リセットできない場合がある。つまり、この例では、変
調率が0.8以上になるような系統電圧のときには、回
収コンデンサ16の初期充電を開始することができない
ことが分かる。そして、このような特性を予め把握して
おけば、回収コンデンサ16の初期充電の開始が可能な
系統電圧の最大値、すなわちPWMの変調率の最大値を
設定することができる。
When the system voltage is high, the PWM modulation rate becomes large, so that T3 becomes short as shown in FIG. As described above, when T3 <T2, the anode reactor 14 may not be able to be reset before the next GTO1 turns on. That is, in this example, it is understood that the initial charging of the recovery capacitor 16 cannot be started when the system voltage is such that the modulation factor is 0.8 or more. If such characteristics are grasped in advance, the maximum value of the system voltage at which the initial charging of the recovery capacitor 16 can be started, that is, the maximum value of the PWM modulation rate can be set.

【0087】ところで、先の例では系統電圧が高く、P
WMの変調率が大きいときには、T3<T2となるタイ
ミングでは、回収コンデンサ16の初期充電を開始しな
いようにしていた。しかし、そのような変調率である場
合にも、T2以上を確保できるタイミングが他に存在す
れば、そのタイミングから回収コンデンサ16の初期充
電を開始することができる。
In the above example, the system voltage is high and P
When the modulation rate of the WM is large, the initial charging of the recovery capacitor 16 is not started at the timing of T3 <T2. However, even with such a modulation rate, if there is another timing that can secure T2 or more, the initial charging of the recovery capacitor 16 can be started from that timing.

【0088】具体的には、図15に示した時刻t7にお
けるタイミングではT3<T2となるため、回収コンデ
ンサ16の初期充電を開始することができない場合にお
いても、時刻t8におけるタイミングからであれば初期
充電を開始することが可能な場合がある。ただし、この
ときには、時刻t8におけるタイミングについても、回
収コンデンサ16初期充電を開始することができる変調
率の最大値を把握しておく必要がある。
More specifically, since T3 <T2 at the timing at time t7 shown in FIG. 15, even when the initial charging of the recovery capacitor 16 cannot be started, if the initial charging is started from the timing at time t8. It may be possible to start charging. However, at this time, it is necessary to grasp the maximum value of the modulation rate at which the initial charging of the recovery capacitor 16 can be started also at the timing at the time t8.

【0089】また、以上の説明では、PWMのキャリア
周波数は通常運転時と同じであるとしていたが、同じ変
調率でキャリア周波数を低くすると、前述の時間T3は
長くなる。したがって、回収コンデンサ16の初期充電
時のキャリア周波数が通常運転時と同じ場合には、初期
充電を開始することができなかったタイミングについて
も、キャリア周波数が低い場合には開始することができ
ることもある。つまり、回収コンデンサ16の初期充電
時のみ、PWMのキャリア周波数を低くすれば、変調率
が高い場合にも初期充電を開始することができる。
In the above description, the PWM carrier frequency is assumed to be the same as in the normal operation. However, if the carrier frequency is lowered at the same modulation rate, the above-mentioned time T3 becomes longer. Therefore, when the carrier frequency at the time of the initial charging of the recovery capacitor 16 is the same as that during the normal operation, the timing at which the initial charging could not be started may be started at a low carrier frequency. . That is, if the PWM carrier frequency is lowered only during the initial charging of the recovery capacitor 16, the initial charging can be started even when the modulation rate is high.

【0090】以上のような方法に従って回収コンデンサ
16を所定電圧まで初期充電した後、電力系統44に対
して電力の供給や消費を行う通常運転に切り換える。
After the recovery capacitor 16 is initially charged to a predetermined voltage according to the method described above, the operation is switched to a normal operation for supplying and consuming power to the power system 44.

【0091】ここで説明した方法に従えば、系統側に影
響を与えずに回収コンデンサ16を初期充電することが
でき、電力変換装置を安全で確実に起動することができ
る。
According to the method described here, the recovery capacitor 16 can be initially charged without affecting the system side, and the power converter can be started safely and reliably.

【0092】実施の形態5.図19は本発明の実施の形
態5の電力変換装置の起動方法のタイムチャートを示す
図である。図において、Vth1は回収コンデンサ7が
ゲートドライブ回路12の電源及びエネルギー回生回路
11の電源にエネルギーを供給することができる電圧、
Vrg1はエネルギー回生回路11の回生動作開始電
圧、Vth2は回収コンデンサ16がエネルギー回生回
路18の電源を供給することができる電圧、Vrg2は
エネルギー回生回路18の回生動作開始電圧、Vth3
はVth2以上Vrg2以下の初期充電電圧である。
Embodiment 5 FIG. 19 is a diagram showing a time chart of a start-up method of the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention. In the figure, Vth1 is a voltage at which the recovery capacitor 7 can supply energy to the power supply of the gate drive circuit 12 and the power supply of the energy regeneration circuit 11,
Vrg1 is a regenerative operation start voltage of the energy regenerative circuit 11, Vth2 is a voltage at which the recovery capacitor 16 can supply power to the energy regenerative circuit 18, Vrg2 is a regenerative operation start voltage of the energy regenerative circuit 18, and Vth3
Is an initial charging voltage not lower than Vth2 and not higher than Vrg2.

【0093】上記実施の形態1〜4では、直流コンデン
サ41の電圧が零ボルトの状態からの電力変換装置の起
動方法について説明した。それに対して、本実施の形態
では先に説明した方法に従って起動し、その後通常運転
を行った電力変換装置を一度停止させ、ある時間の後、
再度通常運転を行う場合を考える。なお、本実施の形態
では、直流コンデンサ41の電圧は常に一定に保たれて
いると仮定する。
In the first to fourth embodiments, the method of starting the power converter from the state where the voltage of the DC capacitor 41 is zero volt has been described. On the other hand, in the present embodiment, the power conversion device that starts according to the method described above and then performs the normal operation is stopped once, and after a certain time,
Consider a case where normal operation is performed again. In the present embodiment, it is assumed that the voltage of DC capacitor 41 is always kept constant.

【0094】通常運転を行っている状態から通常運転を
停止させると、通常運転時におけるGTO1のスイッチ
ングに伴う回収コンデンサ7、16へのエネルギーの供
給がなくなる。しかし、この場合にでも回収コンデンサ
7からゲートドライブ回路12とエネルギー回生回路1
1の電源に、また回収コンデンサ16からエネルギー回
生回路18の電源に無負荷電力を供給し続けるので、そ
れぞれの回収コンデンサの電圧は低下する。ただし、直
流コンデンサ41の電圧は常にEボルトを保っているの
で、回収コンデンサ7は図4(a)に示した経路5にて
充電される。このため、回収コンデンサ7の電圧は、前
述の無負荷電力と図4(a)に示した経路5にて供給さ
れる電力が等しくなるところで一定値になる。しかし、
回収コンデンサ16には電力が供給されないために回収
コンデンサ16の電圧は徐々に低下し、この電圧がVt
h2以下になるとエネルギー回生回路18の制御回路が
停止する。
When the normal operation is stopped from the state where the normal operation is performed, the supply of energy to the recovery capacitors 7 and 16 accompanying the switching of the GTO 1 during the normal operation is stopped. However, even in this case, the gate drive circuit 12 and the energy regeneration circuit 1
Since no-load power continues to be supplied to the power supply 1 and the recovery capacitor 16 to the power supply of the energy regeneration circuit 18, the voltage of each recovery capacitor decreases. However, since the voltage of the DC capacitor 41 always keeps E volt, the recovery capacitor 7 is charged through the path 5 shown in FIG. For this reason, the voltage of the recovery capacitor 7 becomes a constant value where the above-mentioned no-load power and the power supplied through the path 5 shown in FIG. But,
Since power is not supplied to the recovery capacitor 16, the voltage of the recovery capacitor 16 gradually decreases, and this voltage becomes Vt.
When h2 or less, the control circuit of the energy regeneration circuit 18 stops.

【0095】このような状態から通常運転を再開するた
めには、まず回収コンデンサ16の初期充電を行い、エ
ネルギー回生回路18の制御回路を動作させるために必
要な電圧値Vth2を確保し、さらにアノードリアクト
ル14のリセット時間の制約によって決まる電圧値Vt
h3を確保する必要がある。そのため、通常運転の再開
指令が出されると、まず回収コンデンサ16の初期充電
を行い、その後に通常運転を行うことになる。したがっ
て、指令と同時に通常運転を再開することができない。
In order to resume the normal operation from such a state, first, the recovery capacitor 16 is initially charged, the voltage value Vth2 necessary for operating the control circuit of the energy regenerating circuit 18 is secured, and the anode is further charged. Voltage value Vt determined by restriction of reset time of reactor 14
It is necessary to secure h3. Therefore, when a command to restart the normal operation is issued, the recovery capacitor 16 is initially charged, and then the normal operation is performed. Therefore, the normal operation cannot be resumed simultaneously with the command.

【0096】そこで、本実施の形態では図19のタイム
チャートに示したように、通常運転を停止している期間
において、回収コンデンサ16の電圧がVth3以下に
なった場合には、上記実施の形態1〜4で説明したよう
な初期充電を行う。こうすることによって、電力変換装
置は、常に通常運転を再開できる状態を保つことができ
るので、いつでも指令と同時に通常運転を再開すること
ができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in the time chart of FIG. 19, when the voltage of the recovery capacitor 16 becomes equal to or lower than Vth3 during the period in which the normal operation is stopped, Initial charging as described in 1-4 is performed. By doing so, the power conversion device can always maintain a state in which normal operation can be restarted, so that normal operation can be restarted simultaneously with a command at any time.

【0097】本実施の形態では、遮断器43を投入した
状態で初期充電させる方法を説明したが、遮断器43を
開放したままで、回収コンデンサ16を所定電圧まで充
電することができる場合には、実施の形態3で説明した
ような回収コンデンサ16の初期充電方法を適用すれば
よい。
In this embodiment, the method of initial charging with the circuit breaker 43 turned on has been described. However, when the recovery capacitor 16 can be charged to a predetermined voltage while the circuit breaker 43 is open. The initial charging method of the recovery capacitor 16 as described in the third embodiment may be applied.

【0098】実施の形態6.上記実施の形態1〜5で
は、図1に示した回路構成の電力変換装置の起動方法を
説明した。しかし、アノードリアクトル14の蓄積エネ
ルギーを回収コンデンサ16に回収し、エネルギー回生
回路18によって直流電源側100に回生する電力変換
装置であれば、GTOを直列接続していない場合につい
ても、回収コンデンサ16の初期充電方法は基本的に同
じである。したがって、以上で説明した電力変換装置の
起動方法を、他の回路構成の電力変換装置に適用するこ
とは可能である。
Embodiment 6 FIG. In the first to fifth embodiments, the starting method of the power converter having the circuit configuration shown in FIG. 1 has been described. However, as long as the power conversion device recovers the stored energy of the anode reactor 14 to the recovery capacitor 16 and regenerates the energy to the DC power supply side 100 by the energy recovery circuit 18, even if the GTO is not connected in series, the recovery capacitor 16 The initial charging method is basically the same. Therefore, it is possible to apply the above-described method for starting the power converter to a power converter having another circuit configuration.

【0099】図20は本発明の実施の形態6の電力変換
装置を示す図で、スナバコンデンサ及びアノードリアク
トルに蓄積されたエネルギーを直流電源に回生する電力
変換装置の図である。図において、1a、1hは自己消
弧型半導体スイッチング素子(GTO1a、GTO1
h)、2a、2hは、GTO1a、GTO1hに逆並列
に接続されるフリーホイールダイオード、3a、3hは
GTO1a、GTO1hに並列に接続されスナバコンデ
ンサ4a、4hとスナバダイオード5a、5hの直列回
路で構成されるスナバ回路、10a、10hは初期充電
抵抗、12a、12hはGTO1a、GTO1hを駆動
するためのゲートドライブ回路、14a、14bはアノ
ードリアクトルである。
FIG. 20 is a diagram showing a power converter according to the sixth embodiment of the present invention, which is a diagram of a power converter that regenerates energy stored in a snubber capacitor and an anode reactor to a DC power supply. In the figure, reference numerals 1a and 1h denote self-extinguishing semiconductor switching elements (GTO1a, GTO1).
h) 2a, 2h are freewheel diodes connected in anti-parallel to GTO1a, GTO1h, 3a, 3h are connected in parallel to GTO1a, GTO1h, and are composed of a series circuit of snubber capacitors 4a, 4h and snubber diodes 5a, 5h. Snubber circuits 10a and 10h are initial charging resistors, 12a and 12h are gate drive circuits for driving GTO1a and GTO1h, and 14a and 14b are anode reactors.

【0100】21a、21hは給電コンデンサ、22
a、22bは回収コンデンサ、23a、23hは回収ダ
イオード、24a、24bは回収コンデンサ22a、2
2bに回収されたエネルギーを直流電源側100に回生
するエネルギー回生回路である。また、25a、25h
は共振コンデンサ、26a、26hは共振リアクトル、
27a、27h及び28a、28hはダイオードであ
る。なお30b〜30dの内部構成は30a、30e〜
30gの内部構成は30hと同じであるので説明を省略
する。また、31aは30a〜30dから構成されたG
TOが4個直列接続されている上アーム、31bは30
e〜30hから構成されたGTOが4個直列接続されて
いる下アームである。
21a and 21h are feeding capacitors, 22
a and 22b are recovery capacitors, 23a and 23h are recovery diodes, and 24a and 24b are recovery capacitors 22a and 2b.
2b is an energy regenerating circuit that regenerates the energy recovered in 2b to the DC power supply side 100. Also, 25a, 25h
Is a resonance capacitor, 26a and 26h are resonance reactors,
27a, 27h and 28a, 28h are diodes. The internal configuration of 30b to 30d is 30a, 30e to
Since the internal configuration of 30g is the same as that of 30h, the description is omitted. 31a is a G composed of 30a to 30d.
An upper arm in which four TOs are connected in series, 31b is 30
e is a lower arm in which four GTOs composed of e to 30h are connected in series.

【0101】図20に示した電力変換装置では、上アー
ム31aのスナバコンデンサ4の蓄積エネルギーとアノ
ードリアクトル14aの蓄積エネルギーは回収コンデン
サ22aに回収され、下アーム31bのスナバコンデン
サ4の蓄積エネルギーとアノードリアクトル14bの蓄
積エネルギーは回収コンデンサ22bに回収される。つ
まり、図1に示した電力変換装置において回収コンデン
サ16aと上アーム31aの回収コンデンサ7とに分割
して回収していたエネルギーは、図20に示した電力変
換装置では一括して回収コンデンサ22aに回収され
る。また、図1に示した電力変換装置における回収リア
クトル8の役割は、図20に示した電力変換装置ではア
ノードリアクトル14が担っている。
In the power converter shown in FIG. 20, the energy stored in the snubber capacitor 4 of the upper arm 31a and the energy stored in the anode reactor 14a are recovered by the recovery capacitor 22a. The energy stored in the reactor 14b is recovered by the recovery capacitor 22b. That is, in the power converter shown in FIG. 1, the energy which is divided and recovered into the recovery capacitor 16a and the recovery capacitor 7 of the upper arm 31a is collectively stored in the recovery capacitor 22a in the power converter shown in FIG. Collected. Also, the role of the recovery reactor 8 in the power converter shown in FIG. 1 is played by the anode reactor 14 in the power converter shown in FIG.

【0102】また、図20に示した電力変換装置では、
ゲートドライブ回路12の電源のエネルギーは給電コン
デンサ21より供給している。図1に示した電力変換装
置では、回収コンデンサ7に回収されるスナバコンデン
サ4の蓄積エネルギーの一部をゲートドライブ回路12
の電源用に供給している。これに対して図20に示した
電力変換装置では、ゲートドライブ回路12の電源用に
スナバコンデンサ4の蓄積エネルギーを利用せず、コン
デンサ25や共振リアクトル26などで給電コンデンサ
21にエネルギーを供給している。
In the power converter shown in FIG. 20,
The energy of the power supply of the gate drive circuit 12 is supplied from the power supply capacitor 21. In the power converter shown in FIG. 1, a part of the energy stored in the snubber capacitor 4 recovered by the recovery capacitor 7 is transferred to the gate drive circuit 12.
Is supplied for power supply. On the other hand, in the power converter shown in FIG. 20, energy is supplied to the power supply capacitor 21 by the capacitor 25 or the resonance reactor 26 without using the energy stored in the snubber capacitor 4 for the power supply of the gate drive circuit 12. I have.

【0103】回路動作については詳述しないが、図1に
示した電力変換装置における図2(a)に示した経路1
に対応する図20に示した電力変換装置の電流経路は図
21(a)に示した経路9である。ただし、先に述べた
ように図20に示した電力変換装置では上アーム31a
のスナバコンデンサ4の蓄積エネルギーは一括して回収
コンデンサ22aに回収されるので、上アーム31aの
GTOのターンオンに伴う上アーム31aスナバコンデ
ンサ4の放電経路は図21(b)に示した経路10とな
る。以下、図2(b)、図5(a)に示した経路2、経
路7には図22(a)に示した経路11が対応する。つ
まり、アノードリアクトル14の蓄積エネルギー回収動
作と電流リセット時間に関しては、図1と図20に示し
た電力変換装置は等価であることが分かる。
Although the circuit operation is not described in detail, the route 1 shown in FIG. 2A in the power converter shown in FIG.
20 corresponds to the path 9 shown in FIG. 21A. However, as described above, in the power converter shown in FIG.
Since the energy stored in the snubber capacitor 4 is collectively recovered by the recovery capacitor 22a, the discharge path of the upper arm 31a snubber capacitor 4 when the GTO of the upper arm 31a is turned on is the same as the path 10 shown in FIG. Become. Hereinafter, the route 11 shown in FIG. 22A corresponds to the route 2 and the route 7 shown in FIGS. 2B and 5A. In other words, it can be seen that the power converters shown in FIGS. 1 and 20 are equivalent with respect to the stored energy recovery operation of the anode reactor 14 and the current reset time.

【0104】また、GTOがスイッチングを開始する以
前にゲートドライブ回路12の電源に供給するエネルギ
ーについては、図1に示した電力変換装置では図4
(a)に示した経路5を流れる電流で確保していた。こ
れに対して、図20に示した電力変換装置では図22
(b)に示した経路12を流れる電流で確保している。
つまり、直流コンデンサを零ボルトから所定の直流電圧
まで充電したときの、ゲートドライブ回路の電源供給に
関しても、図1と図20に示した電力変換装置は等価で
あることが分かる。
The energy supplied to the power supply of the gate drive circuit 12 before the GTO starts switching is determined by the power converter shown in FIG.
The current flowing through the path 5 shown in FIG. On the other hand, in the power converter shown in FIG.
The current is secured by the current flowing through the path 12 shown in FIG.
That is, it can be seen that the power converters shown in FIGS. 1 and 20 are equivalent with respect to the power supply of the gate drive circuit when the DC capacitor is charged from zero volt to a predetermined DC voltage.

【0105】以上のことから、上記実施の形態1〜5で
説明した電力変換装置の起動方法を、図1以外の電力変
換装置に適用することができる。
As described above, the starting method of the power converter described in the first to fifth embodiments can be applied to power converters other than those shown in FIG.

【0106】[0106]

【発明の効果】請求項1の発明に係る電力変換装置の起
動方法は、通常運転を開始する以前にコンデンサを所定
電圧に初期充電することができると同時に、コンデンサ
に余剰に蓄積されたエネルギーを直流電源部に回生する
ことができる。
According to the first aspect of the present invention, the starting method of the power converter can charge the capacitor initially to a predetermined voltage before starting the normal operation, and at the same time, use the energy stored in the capacitor in excess. It can regenerate to the DC power supply.

【0107】請求項2の発明に係る電力変換装置の起動
方法は、通常運転を開始する以前に初期充電抵抗を介し
て回収コンデンサを所定電圧に初期充電することができ
る。また、回収コンデンサに余剰に蓄積されたエネルギ
ーは直流電源部に回生するか、もしくはゲートドライブ
回路によって自己消弧型のスイッチング素子のゲートに
供給することができる(併用も可能)。
In the method for starting the power converter according to the second aspect of the present invention, the recovery capacitor can be initially charged to a predetermined voltage via the initial charging resistor before starting the normal operation. Further, the energy excessively stored in the recovery capacitor can be regenerated to the DC power supply unit or supplied to the gate of the self-extinguishing type switching element by a gate drive circuit (can be used together).

【0108】請求項3の発明に係る電力変換装置の起動
方法は、コンデンサに回収されたアノードリアクトルの
エネルギーは直流電源部に回生し、回収コンデンサに回
収されたスナバコンデンサのエネルギーは直流電源部に
回生するか、もしくはゲートドライブ回路によって自己
消弧型のスイッチング素子のゲートに供給することがで
きる(併用も可能)。
According to a third aspect of the present invention, in the starting method of the power converter, the energy of the anode reactor recovered by the capacitor is regenerated to the DC power supply, and the energy of the snubber capacitor recovered by the recovery capacitor is supplied to the DC power supply. It can be regenerated or supplied to the gate of a self-extinguishing type switching element by a gate drive circuit (can be used together).

【0109】請求項4の発明に係る電力変換装置の起動
方法は、回収コンデンサに蓄積されたエネルギーの一部
を回収エネルギー回生回路の駆動電源として供給すると
共に、それ以降回収コンデンサに過剰に蓄積されたエネ
ルギーを直流電源部に回生することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the starting method of the power converter, a part of the energy stored in the recovery capacitor is supplied as a driving power source for the recovery energy regenerating circuit, and thereafter, the energy is excessively stored in the recovery capacitor. Energy can be regenerated to the DC power supply.

【0110】請求項5の発明に係る電力変換装置の起動
方法は、回収コンデンサに蓄積されたエネルギーの一部
をゲートドライブ回路の駆動電源として供給すると共
に、それ以降回収コンデンサに過剰に蓄積されたエネル
ギーを自己消弧型のスイッチング素子のゲートに供給す
ることができる。
According to a fifth aspect of the invention, there is provided a method of starting a power converter, wherein a part of energy stored in a recovery capacitor is supplied as a driving power source for a gate drive circuit, and thereafter, an excess amount of energy is stored in the recovery capacitor. Energy can be supplied to the gate of the self-extinguishing type switching element.

【0111】請求項6の発明に係る電力変換装置の起動
方法は、回収エネルギー回生回路の駆動電源またはゲー
トドライブ回路の駆動電源を確保すると同時に、それ以
降回収コンデンサに過剰に蓄積されたエネルギーは直流
電源部に回生することができる。
According to a sixth aspect of the invention, there is provided a method for starting a power converter, comprising securing a drive power source for a recovered energy regenerating circuit or a drive power source for a gate drive circuit, and simultaneously storing energy excessively stored in a recovery capacitor in a direct current. It can regenerate to the power supply.

【0112】請求項7の発明に係る電力変換装置の起動
方法は、コンデンサに蓄積されたエネルギーの一部をエ
ネルギー回生回路の駆動電源として供給すると共に、そ
れ以降コンデンサに過剰に蓄積されたエネルギーを直流
電源部に回生することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of starting a power conversion device, a part of the energy stored in the capacitor is supplied as a driving power source for the energy regenerating circuit, and the energy excessively stored in the capacitor thereafter is supplied. It can regenerate to the DC power supply.

【0113】請求項8の発明に係る電力変換装置の起動
方法は、エネルギー回生回路の駆動電源を確保すると同
時に、それ以降コンデンサに過剰に蓄積されたエネルギ
ーは直流電源部に回生することができる。
In the method for starting the power converter according to the eighth aspect of the present invention, the drive power for the energy recovery circuit is ensured, and at the same time, the energy excessively stored in the capacitor can be recovered to the DC power supply.

【0114】請求項9の発明に係る電力変換装置の起動
方法は、コンデンサの電圧を、電力変換装置を通常運転
するときに想定されるいかなる状態においても、アノー
ドリアクトルを所定時間内にリセットすることができる
電圧以上にすることができる。したがって、通常運転を
開始した直後に、アノードリアクトルのリセット時間に
関して最も厳しい状態になった場合にも、確実にアノー
ドリアクトルはリセットされるので、自己消弧型のスイ
ッチング素子にかかるdi/dtは設計値どおりに抑制
され、自己消弧型のスイッチング素子を安全に駆動する
ことができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the starting method of the power converter, the anode reactor is reset within a predetermined time in any state assumed when the power converter is normally operated. Can be higher than the voltage that can be achieved. Therefore, immediately after the normal operation is started, even if the reset time of the anode reactor becomes the strictest, the anode reactor is surely reset. Therefore, the di / dt applied to the self-extinguishing type switching element is designed. The value is suppressed according to the value, and the self-extinguishing type switching element can be safely driven.

【0115】請求項10の発明に係る電力変換装置の起
動方法は、自己消弧型のスイッチング素子がターンオン
するまでに、アノードリアクトルをリセットしておくこ
とができる。したがって、ターンオン時、自己消弧型の
スイッチング素子にかかるdi/dtは設計値どおりに
抑制され、自己消弧型のスイッチングを安全に駆動する
ことができる。
According to a tenth aspect of the present invention, the anode reactor can be reset before the self-extinguishing type switching element is turned on. Therefore, at the time of turn-on, di / dt applied to the self-extinguishing type switching element is suppressed as designed, and self-extinguishing type switching can be safely driven.

【0116】請求項11の発明に係る電力変換装置の起
動方法は、コンデンサの電圧を常に所定電圧以上に保っ
ておくことができる。したがって、いかなるタイミング
においても、直ちに通常運転を開始することができる。
According to the method of activating the power converter according to the eleventh aspect, the voltage of the capacitor can always be maintained at a predetermined voltage or higher. Therefore, the normal operation can be immediately started at any timing.

【0117】請求項12の発明に係る電力変換装置の起
動方法は、電力変換装置と負荷との間で電力の供給や消
費を行わず、つまり負荷に影響を与えることなくコンデ
ンサ及び回収コンデンサのいずれか一方または両方を所
定電圧に初期充電することができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method for starting a power converter, wherein power is not supplied or consumed between the power converter and a load, that is, any one of a capacitor and a recovery capacitor can be used without affecting the load. One or both can be initially charged to a predetermined voltage.

【0118】請求項13の発明に係る電力変換装置の起
動方法は、電力変換装置と負荷との間で電力の供給や消
費を行わず、つまり負荷に影響を与えることなくコンデ
ンサ及び回収コンデンサのいずれか一方または両方を所
定電圧に初期充電することができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a method for starting a power converter, wherein power is not supplied or consumed between the power converter and a load, that is, any one of a capacitor and a recovery capacitor can be used without affecting the load. One or both can be initially charged to a predetermined voltage.

【0119】請求項14の発明に係る電力変換装置の起
動方法は、電力系統負荷の線間電圧と電力変換装置の出
力線間電圧とが等しくなるように自己消弧型のスイッチ
ング素子をスイッチングさせるので、電力変換装置と電
力系統負荷との間で電力の供給や消費を行わず、つまり
負荷である電力系統に影響を与えることなくコンデンサ
及び回収コンデンサのいずれか一方または両方を所定電
圧に初期充電することができる。また、自己消弧型のス
イッチング素子をスイッチングさせると、ターンオンし
た際に高いdi/dtがかかるなどして素子が破壊する
可能性があるときには、初期充電を開始しないようにす
ることができる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, the self-extinguishing type switching element is switched so that the line voltage of the power system load and the line voltage of the output of the power converter become equal. Therefore, power is not supplied or consumed between the power conversion device and the power system load, that is, one or both of the capacitor and the recovery capacitor are initially charged to a predetermined voltage without affecting the power system as a load. can do. In addition, when the self-extinguishing type switching element is switched, initial charging can be prevented from starting when the element is likely to be destroyed due to high di / dt when turned on.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1の電力変換装置の回路
構成図。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a power conversion device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示した電力変換装置の動作を説明する
ための図。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the power converter shown in FIG.

【図3】 図1に示した電力変換装置の動作を説明する
ための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the power converter shown in FIG.

【図4】 図1に示した電力変換装置の動作を説明する
ための図。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the power converter shown in FIG.

【図5】 図1に示した電力変換装置の動作を説明する
ための図。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the power converter shown in FIG.

【図6】 本発明の実施の形態1の電力変換装置を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing a power conversion device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 図6に示した電力変換装置の起動方法を示す
タイムチャート図。
FIG. 7 is a time chart illustrating a method of activating the power conversion device illustrated in FIG. 6;

【図8】 図6に示した電力変換装置の線間電圧が零ボ
ルトになる相電圧を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a phase voltage at which the line voltage of the power converter shown in FIG. 6 becomes zero volt.

【図9】 図6に示した電力変換装置のゲート信号を示
す図。
FIG. 9 is a diagram showing a gate signal of the power conversion device shown in FIG.

【図10】 回収コンデンサの初期電圧に対するアノー
ドリアクトルのリセット時間の特性を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing characteristics of a reset time of an anode reactor with respect to an initial voltage of a recovery capacitor.

【図11】 本発明の実施の形態2の電力変換装置の起
動方法を示すタイムチャート図。
FIG. 11 is a time chart illustrating a method of starting the power conversion device according to the second embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の実施の形態3の電力変換装置を示
す図。
FIG. 12 is a diagram showing a power conversion device according to a third embodiment of the present invention.

【図13】 図12に示した電力変換装置のゲート信号
を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a gate signal of the power conversion device shown in FIG.

【図14】 本発明の実施の形態4の電力変換装置を示
す図。
FIG. 14 is a diagram showing a power conversion device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図15】 図14に示した電力変換装置のゲート信号
を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a gate signal of the power converter shown in FIG.

【図16】 図15で示したゲート信号の拡大図。FIG. 16 is an enlarged view of the gate signal shown in FIG.

【図17】 図15で示したゲート信号の拡大図。17 is an enlarged view of the gate signal shown in FIG.

【図18】 PWMの変調率に対するT3時間の特性を
示す図。
FIG. 18 is a diagram illustrating characteristics of a T3 time with respect to a PWM modulation rate.

【図19】 本発明の実施の形態5の電力変換装置の起
動方法を示すタイムチャート図。
FIG. 19 is a time chart illustrating a method of starting the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図20】 本発明の実施の形態6の電力変換装置の回
路構成図。
FIG. 20 is a circuit configuration diagram of a power conversion device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図21】 図20に示した電力変換装置の動作を説明
するための図。
FIG. 21 is a diagram illustrating an operation of the power conversion device illustrated in FIG.

【図22】 図20に示した電力変換装置の動作を説明
するための図。
FIG. 22 is a diagram illustrating an operation of the power conversion device illustrated in FIG.

【図23】 従来の電力変換装置を示す図。FIG. 23 is a diagram showing a conventional power converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 自己消弧型半導体素子 2 フリーホイ
ールダイオード 3 スナバ回路 4 スナバコン
デンサ 5 スナバダイオード 6 エネルギー
回収回路 7 回収コンデンサ 8 回収リアク
トル 9 回収ダイオード 10 初期充電
抵抗 11 エネルギー回生回路 12 ゲート
ドライブ回路 13 光ファイバ 14 アノー
ドリアクトル 15 エネルギー回収回路 16 回収コ
ンデンサ 17 回収ダイオード 18 エネル
ギー回生回路 19 出力端子 21 給電コンデンサ 22 回収コ
ンデンサ 23 回収ダイオード 24 エネル
ギー回生回路 25 共振コンデンサ 26 共振リ
アクトル 27 ダイオード 28 ダイオ
ード 31a 上アーム 31b 下アー
ム 40 相 41 直流コ
ンデンサ 42 モータ 43 遮断器 44 電力系統 50 スナバ抵抗 51 リセッ
ト抵抗 52 リセットダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Self-extinguishing semiconductor element 2 Freewheel diode 3 Snubber circuit 4 Snubber capacitor 5 Snubber diode 6 Energy recovery circuit 7 Recovery capacitor 8 Recovery reactor 9 Recovery diode 10 Initial charge resistance 11 Energy regeneration circuit 12 Gate drive circuit 13 Optical fiber 14 Anode Reactor 15 Energy recovery circuit 16 Recovery capacitor 17 Recovery diode 18 Energy recovery circuit 19 Output terminal 21 Power supply capacitor 22 Recovery capacitor 23 Recovery diode 24 Energy recovery circuit 25 Resonance capacitor 26 Resonant reactor 27 Diode 28 Diode 31a Upper arm 31b Lower arm 40 Phase 41 DC capacitor 42 Motor 43 Circuit breaker 44 Power system 50 Snubber resistor 51 Reset resistor 52 Reset diode

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源部と、前記直流電源部の両極間
に互いに直列に接続された自己消弧型のスイッチング素
子と、前記スイッチング素子に逆並列接続されたダイオ
ードと、前記スイッチング素子に並列接続されたスナバ
コンデンサ及びスナバダイオードの直列体からなるスナ
バ回路と、前記直流電源部の両極間に前記スイッチング
素子と直列に接続されたアノードリアクトルと、前記ア
ノードリアクトルの端子間に接続されたコンデンサ及び
ダイオードの直列体からなるエネルギー回収回路と、前
記コンデンサと前記直流電源部との間に接続され前記コ
ンデンサに蓄積されたエネルギーを前記直流電源部に回
生させるエネルギー回生回路とを有する相を備えた電力
変換装置を起動させる電力変換装置の起動方法におい
て、 前記電力変換装置の通常運転開始前に、前記スイッチン
グ素子をスイッチングさせることによって前記アノード
リアクトルと前記エネルギー回収回路とで構成される閉
ループに電流を流し前記エネルギー回収回路のコンデン
サにエネルギーを蓄積させるエネルギー蓄積過程と、前
記コンデンサに蓄積されたエネルギーを前記エネルギー
回生回路によって前記直流電源部に回生させるエネルギ
ー回生過程とを含むことを特徴とする電力変換装置の起
動方法。
1. A DC power supply, a self-extinguishing type switching element connected in series between both poles of the DC power supply, a diode connected in anti-parallel to the switching element, and a parallel connection to the switching element. A snubber circuit comprising a series body of a connected snubber capacitor and a snubber diode, an anode reactor connected in series with the switching element between both poles of the DC power supply unit, and a capacitor connected between terminals of the anode reactor and A power having a phase having an energy recovery circuit composed of a series body of diodes, and an energy regeneration circuit connected between the capacitor and the DC power supply for regenerating energy stored in the capacitor to the DC power supply. In a method for activating a power conversion device for activating a conversion device, the power conversion device Prior to the start of normal operation, an energy storage step of causing a current to flow in a closed loop formed by the anode reactor and the energy recovery circuit by switching the switching element and storing energy in a capacitor of the energy recovery circuit, An energy regeneration step of regenerating the energy stored in the capacitor to the DC power supply unit by the energy regeneration circuit.
【請求項2】 直流電源部と、前記直流電源部の両極間
に互いに直列に接続された自己消弧型のスイッチング素
子と、前記スイッチング素子に逆並列接続されたダイオ
ードと、前記スイッチング素子に並列接続されたスナバ
コンデンサ及びスナバダイオードの直列体からなるスナ
バ回路と、前記直流電源部の両極間に前記スイッチング
素子と直列に接続されたアノードリアクトルと、前記ア
ノードリアクトルの端子間に接続されたコンデンサ及び
ダイオードの直列体からなるエネルギー回収回路と、前
記コンデンサと前記直流電源部との間に接続され前記コ
ンデンサに蓄積されたエネルギーを前記直流電源部に回
生させるエネルギー回生回路と、前記スイッチング素子
に並列に接続された初期充電抵抗及び回収コンデンサの
直列体と、前記回収コンデンサと直流電源部との間に接
続され前記回収コンデンサに回収されたエネルギーを前
記直流電源部に回生させる回収エネルギー回生回路及び
前記回収コンデンサと前記スイッチング素子のゲートと
の間に接続され前記回収コンデンサに回収されたエネル
ギーを前記ゲートに供給するゲートドライブ回路のいず
れか一方または両方とを有する相を備えた電力変換装置
を起動させる電力変換装置の起動方法において、 前記電力変換装置の通常運転開始前に、前記初期充電抵
抗を介して前記回収コンデンサにエネルギーを蓄積させ
る過程と、前記回収コンデンサに蓄積されたエネルギー
を回収エネルギー回生回路によって直流電源部に回生さ
せる第1の回収エネルギー回生過程及び前記回収コンデ
ンサに回収されたエネルギーをゲートドライブ回路によ
ってゲートに供給する第2の回収エネルギー回生過程の
いずれか一方または両方の回収エネルギー回生過程と、
前記回収エネルギー回生過程後に、前記スイッチング素
子をスイッチングさせることによって前記アノードリア
クトルとエネルギー回収回路とで構成される閉ループに
電流を流し前記エネルギー回収回路のコンデンサにエネ
ルギーを蓄積させるエネルギー蓄積過程と、前記コンデ
ンサに蓄積されたエネルギーをエネルギー回生回路によ
って前記直流電源部に回生させるエネルギー回生過程と
を含むことを特徴とする電力変換装置の起動方法。
2. A DC power supply, a self-extinguishing type switching element connected in series between both poles of the DC power supply, a diode connected in anti-parallel to the switching element, and a diode connected in parallel with the switching element. A snubber circuit comprising a series body of a connected snubber capacitor and a snubber diode, an anode reactor connected in series with the switching element between both poles of the DC power supply unit, and a capacitor connected between terminals of the anode reactor and An energy recovery circuit composed of a series body of diodes, an energy regeneration circuit connected between the capacitor and the DC power supply for regenerating energy stored in the capacitor to the DC power supply, and an energy recovery circuit in parallel with the switching element. A series body of a connected initial charging resistor and a recovery capacitor, and A recovery energy regenerating circuit connected between the capacitor and the DC power supply for regenerating the energy recovered by the recovery capacitor to the DC power supply, and the recovery capacitor connected between the recovery capacitor and the gate of the switching element; A method for starting a power converter having a phase having one or both of a gate drive circuit and a gate drive circuit for supplying energy recovered to the gate to the gate, comprising: Before, a step of storing energy in the recovery capacitor via the initial charging resistor, a first recovery energy recovery step of recovering the energy stored in the recovery capacitor to the DC power supply unit by a recovery energy recovery circuit, and Gate-dried energy recovered in the recovery capacitor One or both of the second recovered energy regeneration processes provided to the gate by the sub-circuit;
After the recovered energy regeneration step, an energy storage step of causing a current to flow in a closed loop formed by the anode reactor and the energy recovery circuit by switching the switching element to store energy in a capacitor of the energy recovery circuit; and An energy regeneration step of regenerating the energy stored in the DC power supply unit by an energy regeneration circuit.
【請求項3】 エネルギーを蓄積させる過程は、電力変
換装置の通常運転開始前に、初期充電抵抗を介して回収
コンデンサにエネルギーを蓄積させると共にスナバコン
デンサにエネルギーを蓄積させ、エネルギー蓄積過程
は、回収エネルギー回生過程後に、スイッチング素子を
スイッチングさせることによってアノードリアクトルと
エネルギー回収回路とで構成される閉ループに電流を流
し前記エネルギー回収回路のコンデンサにエネルギーを
蓄積させると共に前記スナバコンデンサに蓄積されたエ
ネルギーを前記回収コンデンサに蓄積させる過程である
ことを特徴とする請求項2記載の電力変換装置の起動方
法。
3. The process of accumulating energy includes accumulating energy in a recovery capacitor and accumulating energy in a snubber capacitor via an initial charging resistor before starting normal operation of the power conversion device. After the energy regeneration process, by switching a switching element, a current flows through a closed loop composed of an anode reactor and an energy recovery circuit to store energy in a capacitor of the energy recovery circuit and to store energy stored in the snubber capacitor. 3. The method according to claim 2, further comprising the step of accumulating the power in the recovery capacitor.
【請求項4】 第1の回収エネルギー回生過程は、回収
エネルギー回生回路を駆動させるために回収コンデンサ
のエネルギーを前記回収エネルギー回生回路に供給し
て、前記回収エネルギー回生回路の駆動電源を得た後、
前記回収コンデンサのエネルギーを前記回収エネルギー
回生回路によって直流電源部に回生させることを特徴と
する請求項2または請求項3記載の電力変換装置の起動
方法。
4. A first recovered energy regenerating step includes supplying energy of a recovery capacitor to the recovered energy regenerating circuit to drive the recovered energy regenerating circuit, and obtaining a driving power source for the recovered energy regenerating circuit. ,
The method according to claim 2 or 3, wherein the energy of the recovery capacitor is regenerated to the DC power supply unit by the recovery energy regeneration circuit.
【請求項5】 第2の回収エネルギー回生過程は、ゲー
トドライブ回路を駆動させるために回収コンデンサのエ
ネルギーを前記ゲートドライブ回路に供給して、前記ゲ
ートドライブ回路の駆動電源を得た後、前記回収コンデ
ンサのエネルギーを前記ゲートドライブ回路によってゲ
ートに供給することを特徴とする請求項2〜4にいずれ
か1項記載の電力変換装置の起動方法。
5. The second recovered energy regenerating step includes supplying energy of a recovery capacitor to the gate drive circuit to drive the gate drive circuit, and obtaining a drive power supply for the gate drive circuit. 5. The method according to claim 2, wherein energy of a capacitor is supplied to a gate by the gate drive circuit. 6.
【請求項6】 回収コンデンサの電圧は、回収エネルギ
ー回生回路の駆動電圧またはゲートドライブ回路の駆動
電圧以上、かつ前記回収エネルギー回生回路の回生動作
開始電圧以下にすることを特徴とする請求項2〜5のい
ずれか1項記載の電力変換装置の起動方法。
6. The voltage of the recovery capacitor is equal to or higher than the drive voltage of the recovery energy regeneration circuit or the drive voltage of the gate drive circuit, and is equal to or lower than the regeneration operation start voltage of the recovery energy recovery circuit. 6. The method for activating a power conversion device according to claim 5.
【請求項7】 エネルギー回生過程は、エネルギー回生
回路を駆動させるためにコンデンサのエネルギーを前記
エネルギー回生回路に供給して、前記エネルギー回生回
路の駆動電源を得た後、前記コンデンサのエネルギーを
前記エネルギー回生回路によって直流電源部に回生させ
ることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の
電力変換装置の起動方法。
7. The energy regenerating step includes supplying energy of a capacitor to the energy regenerating circuit to drive the energy regenerating circuit, and obtaining a driving power source for the energy regenerating circuit. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the DC power supply is regenerated by a regenerative circuit.
【請求項8】 コンデンサの電圧はエネルギー回生回路
の駆動電圧以上、かつ前記エネルギー回生回路の回生動
作開始電圧以下にすることを特徴とする請求項1〜7の
いずれか1項記載の電力変換装置の起動方法。
8. The power converter according to claim 1, wherein the voltage of the capacitor is equal to or higher than the driving voltage of the energy regenerating circuit and equal to or lower than the regenerative operation start voltage of the energy regenerating circuit. How to start.
【請求項9】 コンデンサの電圧はアノードリアクトル
が所定時間内にリセットされる電圧以上、かつエネルギ
ー回生回路の回生動作開始電圧以下にすることを特徴と
する請求項1〜7のいずれか1項記載の電力変換装置の
起動方法。
9. The capacitor according to claim 1, wherein the voltage of the capacitor is equal to or higher than a voltage at which the anode reactor is reset within a predetermined time and equal to or lower than a regenerative operation start voltage of the energy regenerating circuit. Method for activating the power converter.
【請求項10】 エネルギー蓄積過程は、スイッチング
素子を駆動させるゲート信号の印加時間がアノードリア
クトルがリセットされるまでの時間より長くなるように
設定することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項
記載の電力変換装置の起動方法。
10. The energy storage process according to claim 1, wherein the application time of the gate signal for driving the switching element is set to be longer than the time until the anode reactor is reset. A method for activating the power converter according to claim 1.
【請求項11】 エネルギー蓄積過程は、コンデンサの
電圧が所定電圧以下のときに前記コンデンサにエネルギ
ーを蓄積させることを特徴とする請求項1〜10のいず
れか1項記載の電力変換装置の起動方法。
11. The method according to claim 1, wherein in the energy storing step, energy is stored in the capacitor when a voltage of the capacitor is equal to or lower than a predetermined voltage. .
【請求項12】 直流電源部に並列に接続された複数の
相を備えた請求項1または請求項2記載の電力変換装置
を起動させる電力変換装置の起動方法において、 エネルギー蓄積過程は、前記電力変換装置の複数の相か
ら出力される出力線間電圧を零ボルトにすることを特徴
とする請求項1〜11のいずれか1項記載の電力変換装
置の起動方法。
12. The starting method of a power converter for starting a power converter according to claim 1 or 2, comprising a plurality of phases connected in parallel to a DC power supply unit. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein output line voltages output from a plurality of phases of the converter are set to zero volts.
【請求項13】 直流電源部に並列に接続された複数の
相を備えた請求項1または請求項2記載の電力変換装置
を起動させる電力変換装置の起動方法において、 エネルギー蓄積過程は、前記電力変換装置の複数の相か
ら出力される出力線間電圧を前記電力変換装置の出力端
子に接続される電力系統負荷の線間電圧と等しくするこ
とを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項記載の電
力変換装置の起動方法。
13. A starting method of a power converter for starting a power converter according to claim 1 or 2, comprising a plurality of phases connected in parallel to a DC power supply unit. The output line voltage output from a plurality of phases of the converter is set to be equal to the line voltage of a power system load connected to an output terminal of the power converter. A method for activating a power conversion device according to claim 1.
【請求項14】 電力変換装置の出力端子に接続される
電力系統負荷の線間電圧に応じてスイッチング素子をス
イッチングさせることを特徴とする請求項13記載の電
力変換装置の起動方法。
14. The method according to claim 13, wherein the switching element is switched according to a line voltage of a power system load connected to an output terminal of the power converter.
JP8286380A 1996-10-29 1996-10-29 Starting method of power converter Pending JPH10136656A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8286380A JPH10136656A (en) 1996-10-29 1996-10-29 Starting method of power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8286380A JPH10136656A (en) 1996-10-29 1996-10-29 Starting method of power converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10136656A true JPH10136656A (en) 1998-05-22

Family

ID=17703651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8286380A Pending JPH10136656A (en) 1996-10-29 1996-10-29 Starting method of power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10136656A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1413041A1 (en) * 2001-07-06 2004-04-28 Lutron Electronics Co., Inc. Electronic control systems and methods

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1413041A1 (en) * 2001-07-06 2004-04-28 Lutron Electronics Co., Inc. Electronic control systems and methods
EP1413041A4 (en) * 2001-07-06 2007-03-07 Lutron Electronics Co Electronic control systems and methods
US7342764B2 (en) 2001-07-06 2008-03-11 Lutron Electronics Co., Inc. Electronic control systems and methods
US7358627B2 (en) 2001-07-06 2008-04-15 Lutron Electronics Co., Inc. Electronic control systems and methods
US7480128B2 (en) 2001-07-06 2009-01-20 Lutron Electronics Co., Inc. Electronic control systems and methods
EP2051365A3 (en) * 2001-07-06 2009-05-06 Lutron Electronics Company, Inc. Electronic Control Systems and Methods
US7719817B2 (en) 2001-07-06 2010-05-18 Lutron Electronics Co., Inc. Electronic control systems and methods
US7859815B2 (en) 2001-07-06 2010-12-28 Lutron Electronics Co., Inc. Electronic control systems and methods

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grbović et al. The ultracapacitor-based controlled electric drives with braking and ride-through capability: Overview and analysis
CA2110011C (en) Technique for decoupling the energy storage system voltage from the dc link voltage in ac electric drive systems
US5710698A (en) Delta connected resonant snubber circuit
JP6369808B2 (en) Drive device, power conversion device
US20160204654A1 (en) Power sources and systems utilizing a common ultra-capacitor and battery hybrid energy storage system for both uninterruptible power supply and generator start-up functions
US5642273A (en) Resonant snubber inverter
US8315076B2 (en) Circuit arrangement having a dual coil for producing an alternating voltage or an alternating current
US20110133677A1 (en) Circuit Arrangement for an Electric Drive
US5576943A (en) Soft switched three phase inverter with staggered resonant recovery system
JPH05344708A (en) Power converter
JP3325030B2 (en) Three-level inverter device
CN107046273A (en) Power system
CN112512861A (en) Charging device with controllable center point voltage of intermediate circuit and drive system with such a charging device
US20050180176A1 (en) Welding set with quasi-resonant soft-switching inverter
WO2023074636A1 (en) Power conversion device and control method
JP7284338B2 (en) DC-DC converter for power conversion system
Béreš et al. Bi-directional DC/DC converter for hybrid battery
JPS5936514B2 (en) Inverter device and its driving method
JPH10136656A (en) Starting method of power converter
Roberts et al. A multiphase series-capacitor buck converter with reduced flying capacitor volume and auxiliary start-up circuit
US11671048B2 (en) Multiphase voltage transformer for a supply network and method for powering down an intermediate circuit voltage of this supply network
JP5310184B2 (en) Bidirectional buck-boost chopper circuit
JP2528811B2 (en) Power converter
JPH07111783A (en) Inverter
JP3172664B2 (en) Power converter