JPWO2020165954A1 - 電力変換装置、および電力変換システム - Google Patents
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Abstract
Description
<システムの構成>
(全体構成)
図1は、実施の形態1に従う電力変換システムの概略構成の一例を示す図である。図1を参照して、電力変換システムは、単極構成の直流送電系統の電力を制御するためのシステムである。直流線路14を構成する正極側の直流送電線14Pおよび負極側の直流送電線14Nを介して、交流系統80と他の交流系統間で電力が送受される。典型的には、直流線路14は、静電容量を有するケーブルである。
図2は、実施の形態1に従う電力変換回路の概略構成図である。図2を参照して、電力変換回路2は、自励式の電圧型電力変換器で構成されている。具体的には、電力変換回路2は、互いに直列接続された複数のサブモジュール(図3中の「SM」に対応)7を含むモジュラーマルチレベル変換器によって構成されている。電力変換回路2は、直流線路14と、交流系統80との間で電力変換を行なう。
図3は、図2の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。図3に示すサブモジュール7は、ハーフブリッジ型のスイッチング回路20と、エネルギー蓄積器としてのコンデンサ24と、抵抗29と、制御回路200とを含む。
図4は、実施の形態1に従う制御装置50のハードウェア構成の一例を示す図である。図4を参照して、出制御装置50は、補助変成器51と、AD(Analog to Digital)変換部52と、演算処理部70とを含む。
図5は、実施の形態1に従うコンデンサ24の放電経路を説明するための図である。ここでは、中央制御装置90の指示によって、交流遮断器12が開放し、放電スイッチ32がオン状態であるものとする。また、電力変換回路2の各サブモジュール7は停止状態、すなわち、スイッチング素子22A,22Bがオフ状態であるものとする。また、説明の容易化のため、U相のレグ回路4uにおける放電経路を代表として説明する。
図6は、実施の形態1に従う制御装置50の処理手順の一例を説明するための図である。典型的には、以下の各ステップは、制御装置50の演算処理部70によって実行される。なお、制御装置50は、各サブモジュール7から受信する信号17に基づいて、レグ回路4の出力電圧を常時監視しているものとする。
図7は、実施の形態1に従う制御装置50の機能構成を示す模式図である。図7を参照して、制御装置50は、セルキャパシタ電圧受信部151と、設定部153と、指令部155とを含む。典型的には、これらの各機能は、演算処理部70のCPU72がROM73に格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部は専用の回路を用いることによって実現されるように構成されていてもよい。
実施の形態1によると、放電機構を設けていない既存のサブモジュールであっても、サブモジュール内のコンデンサの放電を効率よく行なうことができる。また、サブモジュール内に放電機構を設ける必要がないため、サブモジュールが大型化することもない。
実施の形態1では、制御装置50およびサブモジュール7の通信不能後においては、コンデンサ24の電荷は自然放電される構成について説明した。実施の形態2では、制御装置50と各サブモジュール7とが通信不能になった場合であっても、サイリスタを用いて、コンデンサ24の電荷を放電回路30を介して放電する構成について説明する。
実施の形態2に従う制御装置50は、図7に示す機能構成と同様に、セルキャパシタ電圧受信部151と、設定部153と、指令部155とを含む。実施の形態2のセルキャパシタ電圧受信部151と、設定部153とは、実施の形態1の当該構成と同様である。以下では、実施の形態2に従う指令部155の機能について説明する。
実施の形態2によると、制御装置およびサブモジュールが通信不能になった後でも、外部の放電回路を介してコンデンサの放電が行なわれるため、放電時間を短くすることができる。また、実施の形態2では、サブモジュール内に抵抗等が最適化された放電回路を別途設ける必要がなく、サブモジュール内にサイリスタを追加するだけでよいため、既存の設備をできるだけ利用して、比較的容易に実現することができる。
上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。また、上述した実施の形態において、その他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
Claims (8)
- 直流線路と交流系統との間で電力変換を行なう電力変換装置であって、
互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路と、
前記複数のサブモジュールの各々を制御する制御装置とを備え、
各前記サブモジュールは、スイッチング回路と、前記スイッチング回路に並列接続されたコンデンサとを含み、
前記交流系統と前記電力変換回路との間に設けられた遮断器が開放されている場合に、前記制御装置は、前記直流線路に接続された放電回路を介して前記複数のサブモジュールのうちの少なくとも1つのサブモジュール内のコンデンサが放電されるように、前記少なくとも1つのサブモジュールのスイッチング回路を駆動させる、電力変換装置。 - 前記制御装置は、各前記サブモジュールの出力電圧の和が閾値未満となるように、前記少なくとも1つのサブモジュールの個数を設定する、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、各前記サブモジュールの出力電圧の和が閾値未満であって、かつ前記閾値よりも小さい前記直流線路の線間電圧以上となるように前記少なくとも1つのサブモジュールの個数を設定する、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、前記少なくとも1つのサブモジュール内のスイッチング回路と、前記少なくとも1つのサブモジュールの個数と同一の個数の他のサブモジュールのスイッチング回路とを交互に駆動させることにより、前記少なくとも1つのサブモジュールおよび前記他のサブモジュールの各々のコンデンサを放電する、請求項2または請求項3に記載の電力変換装置。
- 前記スイッチング回路は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子に並列接続されたサイリスタとを含み、
前記制御装置は、前記少なくとも1つのサブモジュール内のサイリスタを駆動させることにより、前記放電回路を介して前記少なくとも1つのサブモジュール内のコンデンサを放電する、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記少なくとも1つのサブモジュール内のコンデンサの放電開始後、各前記サブモジュールの出力電圧の和が閾値未満となるように1以上の他のサブモジュールのサイリスタをさらに駆動させることにより、前記放電回路を介して前記1以上の他のサブモジュール内のコンデンサを放電する、請求項5に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、前記少なくとも1つのサブモジュール内のコンデンサの放電開始後、各前記サブモジュールの出力電圧の和が閾値未満であって、かつ前記閾値よりも小さい前記直流線路の線間電圧以上となるように、1以上の他のサブモジュールのサイリスタをさらに駆動させることにより、前記放電回路を介して前記1以上の他のサブモジュール内のコンデンサを放電する、請求項5に記載の電力変換装置。
- 直流線路と交流系統との間で電力変換を行なう電力変換システムであって、
電力変換装置と、
前記直流線路に接続された放電回路とを備え、
前記電力変換装置は、
互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路と、
前記複数のサブモジュールの各々を制御する制御装置とを含み、
各前記サブモジュールは、スイッチング回路と、前記スイッチング回路に並列接続されたコンデンサとを含み、
前記交流系統と前記電力変換回路との間に設けられた遮断器が開放されている場合に、前記制御装置は、前記直流線路に接続された放電回路を介して前記複数のサブモジュールのうちの少なくとも1つのサブモジュール内のコンデンサが放電されるように、前記少なくとも1つのサブモジュールのスイッチング回路を駆動させる、電力変換システム。
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