TW201448441A - 電力變換系統及其控制方法 - Google Patents

電力變換系統及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201448441A
TW201448441A TW102146372A TW102146372A TW201448441A TW 201448441 A TW201448441 A TW 201448441A TW 102146372 A TW102146372 A TW 102146372A TW 102146372 A TW102146372 A TW 102146372A TW 201448441 A TW201448441 A TW 201448441A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
power conversion
conversion system
power converter
rotating machine
Prior art date
Application number
TW102146372A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI505625B (zh
Inventor
Nobuhiro KUSUNO
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of TW201448441A publication Critical patent/TW201448441A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI505625B publication Critical patent/TWI505625B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/538—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration
    • H02M7/53803—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/12—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion of voltage or current amplitude only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本發明提供即使構成電力變換器的模組故障的場合，也可以使施加於電力變換器的電壓減低的電力變換系統。本發明之電力變換系統，具有把由半導體開關元件及被逆向並聯連接於半導體開關元件的整流元件所構成的開關模組、與檢測開關模組的故障之故障檢測器、以及使以故障檢測器檢測到故障之開關模組電氣短路之短路裝置所構成的電路被串聯地連接複數個之電力變換器，具備檢測出此電力變換器的直流部電壓之直流部電壓檢測手段、使前述電力變換器的交流部電壓降低的交流部電壓降低手段、當前述故障檢測器檢測到開關模組的故障時使電力變換器的直流部電壓的電壓指令值降低而使直流電壓比健全時更低，對前述交流部電壓降低手段輸出動作訊號的控制裝置。

Description

電力變換系統及其控制方法
本發明係關於電力變換系統及其控制方法，特別是關於組合具備複數半導體開關元件的電力變換器與電機機器，於半導體開關元件故障時也可以繼續運轉之用的技術上適用的電力變換系統及其控制方法。
反相器或轉換器等電力變換器，以功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或是GTO(Gate Turn Off Thyristor)等半導體開關元件構成。這樣的電力變換器，可以藉由控制這些半導體開關元件的開/關(ON/OFF)而把交流/直流變換等電力變換為所要的型態。
藉此，使用於變換電力型態的種種用途，例如，電力系統之交流送電網的50Hz/60Hz頻率變換所或是連接交流送電網與直流送電網的交直流變換所，或者是使隨自然條件而變動的發電電力整合至電力系統頻率而送電的風力發電系統或太陽能發電系統等。
使用於電力系統的電力變換器，因為電力變換器的故障會成為停電的原因，所以尋求即使構成電力變換器的零件的一部分故障的場合，也可以繼續電力變換運轉的技術。此外，在風力發電系統或太陽能發電系統，故障導致的發電停止會損及發電事業者的賣電利益，所以使發電停止期間最小化而提高設備運轉率是很重要的。在海洋上或是山岳地帶等設備的維修很困難的地點，電力變換器故障時發電系統仍可繼續運轉是特別重要的。
做為檢測構成電力變換器的自己消弧(self-turn-off)型半導體開關元件的故障的方法，例如，在專利文獻1，揭示了藉著比較檢測出自己消弧型半導體開關元件的主電極間的電壓施加之檢測訊號與開/關(ON/OFF)自己消弧型半導體開關元件的驅動訊號，以檢測出自己消弧型半導體開關元件的短路故障、開放故障、或者是驅動電路異常的手段。
此外，作為即使電力變換器故障時也可以繼續運轉的技術，例如，於專利文獻2揭示了具有至少2個以上的藉由串聯連接多數單相的電力變換模組構成的相模組之電力變換器，在構成相模組的單相的電力變換模組故障的場合，藉由使其他健全的相模組之對應的單相的電力變換模組的輸出的電壓為0的方式進行控制，而繼續電力變換的技術。
進而，於專利文獻3，揭示了在由自己消弧型半導體開關元件以及與其逆向並聯連接的整流用二極體元 件所構成的開關模組，藉著電氣並聯地連接壓接型開關元件，在自己消弧型半導體開關元件故障時，藉由壓接型開關元件成為短路狀態，而繼續電力變換的技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-11608號公報
[專利文獻2]日本特表2009-509483號公報
[專利文獻3]日本特開2001-238460號公報
在前述專利文獻1記載的技術以檢測出自己消弧型半導體開關元件的故障為前提，而為了藉由專利文獻2或專利文獻3所記載的技術來繼續電力變換器的運轉，必須以構成相的模組被串聯連接多數個來構成電力變換器為前提。這是因為，被串聯連接多數的模組之中的1個到2個等發生故障的場合，有必要使健全時以故障模組分擔的電壓，改以未故障的模組來分擔。
然而，健全的模組所分擔的電壓會隨著故障的模組增加而增加。使用於模組的自己消弧型半導體開關元件或還流用二極體元件，其所可耐受的最大電壓(耐壓)是固定的，對於構成相的模組之全數而言，即使故障也可以繼續運轉的模組數目是有上限的。超過此上限數而 發生故障的場合，健全的模組會因為耐壓不足而連鎖地故障，而使電力變換器無法繼續運轉。
此外，風力發電系統或太陽能發電系統等，多在高壓(超過600V而在7kV以下)下或者低壓(600V以下)下使用，考慮到在健全狀態的運轉的話，前述模組的多數串聯數目不多，為了在模組故障時實施繼續運轉而適用專利文獻1至3的技術，會變成需要對在健全時各模組所應該分擔的電壓而言是高出需要的高耐壓元件來串聯連接多數而構成，會增加導通損失或是零件數目。
如此，為了要以很少的零件數目低損失地實現電力變換器故障時的繼續運轉，必須使故障時被施加各個健全的模組的電壓，總是在構成模組的自己消弧型半導體開關元件等的耐壓上限值以下。
本發明係有鑑於前述觀點而完成的發明，其目的在於提供即使在構成電力變換器的自己消弧型半導體開關元件等的模組故障的場合，也可以減低被施加至電力變換器的電壓的電力變換系統以及其控制方法。
本發明之電力變換系統，為了達成前述目的，特徵為具有把由自己消弧型半導體開關元件及被逆向並聯連接於該自己消弧型半導體開關元件的整流元件所構成的開關模組、與檢測該開關模組的故障之故障檢測手段、以及使以該故障檢測手段檢測到故障之前述開關模組 電氣短路之短路裝置所構成的電路串聯地連接複數個而構成之電力變換器；具備檢測出前述電力變換器的直流部電壓之直流部電壓手段、使前述電力變換器的交流部電壓降低的交流部電壓降低機構、當前述故障檢測手段檢測到前述開關模組的故障時藉著使前述電力變換器的直流部電壓的電壓指令值降低而使直流電壓比健全時更低，而且，對前述交流部電壓降低機構輸出動作訊號的控制裝置。
此外，本發明之電力變換系統之控制方法，為了達成前述目的，特徵為把由自己消弧(self-turn-off)型半導體開關元件及被逆向並聯連接於該自己消弧型半導體開關元件的整流元件所構成的開關模組、與檢測該開關模組的故障之故障檢測器、以及使以該故障檢測器檢測到故障之前述開關模組電氣短路之短路裝置所構成的電路複數個串聯地連接而構成的電力變換器的直流部電壓以直流部電壓檢測手段檢測出，同時在前述故障檢測器檢測到前述開關模組的故障時，以控制裝置使前述電力變換器的直流部電壓的電壓指令值降低以使直流電壓比健全時更為降低，而且對前述交流部電壓降低手段輸出動作訊號。
根據本發明的話，即使構成電力變換器的自己消弧型半導體開關元件等之模組故障的場合，也可以減低施加於電力變換器的電壓，不會使施加到健全的模組的 電壓高於耐壓而連鎖地故障，可以實現繼續運轉。
1‧‧‧電力變換器
2‧‧‧自己消弧(self-turn-off)型半導體開關元件
3‧‧‧二極體元件
4‧‧‧半導體開關模組
5‧‧‧短路裝置
6‧‧‧故障檢測器
7‧‧‧平滑電容器
8‧‧‧電容器電壓檢測器
9‧‧‧電流檢測器
10‧‧‧電壓檢測器
11‧‧‧控制裝置
12‧‧‧附負荷時分接頭切換器之變壓器
13‧‧‧聯繫點
14‧‧‧直流電壓控制器
15‧‧‧交流電流控制器
16‧‧‧脈衝演算器
17‧‧‧電容器電壓指令值演算器
18‧‧‧捲線型同步機
19‧‧‧捲線型2次激磁旋轉機
20‧‧‧旋轉機之定子繞線
21‧‧‧旋轉機之轉子繞線
22‧‧‧旋轉數控制機構
23‧‧‧第1旋轉機
24‧‧‧第2旋轉機
25‧‧‧旋轉數檢測器
26‧‧‧電力系統
27‧‧‧振幅相位演算器
28‧‧‧dq成分演算器
S1‧‧‧電容器電壓檢測值
S1*‧‧‧電容器電壓指令值
S2‧‧‧電流檢測值
S2*‧‧‧電流指令值
S3‧‧‧電壓檢測值
S3*‧‧‧電壓指令值
S4‧‧‧半導體開關模組之狀態訊號
S5‧‧‧半導體開關元件驅動訊號
S6‧‧‧外部訊號
圖1顯示本發明之電力變換系統的實施例1，作為交流部電壓降低機構使用負荷時分接頭切換變壓器之例之概略構成圖。
圖2係供說明把被組入圖1的電力變換系統之平滑電容器的電壓控制為特定的電壓的方法之方塊圖。
圖3顯示本發明之電力變換系統的實施例2，作為交流部電壓降低機構使用負荷時分接頭切換變壓器與永久磁石型旋轉機或捲線型同步機之例之概略構成圖。
圖4顯示本發明之電力變換系統的實施例2，作為交流部電壓降低機構使用負荷時分接頭切換變壓器與捲線型2次激磁旋轉機之例之概略構成圖。
圖5係顯示圖3所示的永久磁石型旋轉機或捲線型同步機的場合之旋轉數與誘導電壓的關係之特性圖。
圖6係顯示圖4所示的捲線型2次激磁旋轉機的場合之旋轉數與誘導電壓的關係之特性圖。
圖7顯示本發明之電力變換系統的實施例3，作為交流部電壓降低機構使用第1旋轉機與第2旋轉機之例之概略構成圖。
圖8係顯示圖7所示的第1及第2旋轉機為捲線型2次激磁旋轉機的場合之旋轉數與誘導電壓的關係之特性 圖。
圖9係顯示圖7所示的第1旋轉機為永久磁石型旋轉機或捲線型同步機，第2旋轉機為捲線型2次激磁旋轉機的場合之旋轉數與誘導電壓的關係之特性圖。
以下，根據圖示之實施例說明本發明的電力變換系統及其控制方法。又，於各圖，對於共通的部分賦予相同符號，省略重複的說明。
[實施例1]
圖1係顯示本發明之電力變換系統之實施例1。如該圖所示，電力變換器1，係使以自己消弧型半導體開關元件2、以及與其逆並聯連接的整流元件之二極體元件3所構成的半導體開關模組4，及檢測出此半導體開關模組4的故障之故障檢測器6、被並聯連接於半導體開關模組4，使以故障檢測器6檢測出故障的半導體開關模組4電氣短路的短路裝置5所構成的電路與以串聯連接複數個而構成相電路。又，短路裝置5，可以是短路裝置單獨動作，也可以是藉由故障檢測器6的檢測值而動作。
此外，電力變換器1的直流部，被實裝平滑電容器7，藉由電容器電壓檢測器8監視平滑電容器7的極間電壓，以此平滑電容器7與平滑電容器電壓檢測器8形成直流部電壓檢測手段。
另一方面，電力變換器1的交流部，與可以藉由外部訊號在負荷電流通電的情況下進行分接頭切換的附負荷時分接頭切換器之變壓器(交流部電壓降低手段)12連接，流動於連接電力變換器1與附負荷時分接頭切換器之變壓器12的電路之電流藉由電流檢測器9來監視，在電力變換器1與電力系統26的聯繫點13的電壓藉由電壓檢測器10來監視。
此外，具備故障檢測器6檢測到半導體開關模組4的故障時，藉由使電力變換器1的直流部電壓的電壓指令值降低而使直流電壓比健全時更為降低，而且對附負荷時分接頭切換器之變壓器12輸出動作訊號的控制裝置11。
於控制電力變換器1的控制裝置11，被組入把平滑電容器7的電壓控制為特定的電壓的控制手段，使用前述之各檢測值，亦即，電容器電壓檢測器8所得之電容器電壓檢測值S1、電流檢測器9所得之電流檢測值S2、電壓檢測器10所得的電壓檢測值S3，實施反饋控制。在此場合之控制方式如圖2所示。
如圖2所示，在控制裝置11，把藉由電容器電壓檢測器8檢測出的電容器電壓檢測值S1與電流檢測值S2及電壓檢測值S3與半導體開關模組4的狀態訊號S4作為輸入，以電容器電壓指令值演算器17演算，輸出供把電容器電壓控制為特定的電容器電壓指令值S1*之用的半導體開關元件驅動訊號S5。
為了算出前述半導體開關元件驅動訊號S5，由電壓檢測值S3以振幅相位演算器27檢測出電力系統26的電壓振幅及相位，以此振幅相位演算器27檢測出的相位為基準藉由dq成分演算器28，把電流檢測值S2分解為同相位成分(有效電流成分)與90°進相成分(無效電流成分)，藉由直流電壓控制器14把電容器電壓指令值S1*與電容器電壓檢測值S1之差分作為輸入，演算有效電流指令值S2*d。把以直流電壓控制器14算出的電流指令值S2*與電流檢測值S2作為輸入，藉由交流電流控制器15演算電壓指令值S3*，由以交流電流控制器15演算的電壓指令值S3*藉由脈衝演算器16演算半導體開關元件驅動訊號S5。
又，在圖1，圖示2等級電力變換器構成，但是並不以此為限，脈衝演算器16，因應於任意的電力變換器的構成以及構成彼之半導體開關模組4的狀態，而演算適合的脈衝。
此外，使用圖2說明了電容器電壓的控制方式，但各檢測值之一些亦可以是使用其他的檢測值而演算的推定值，不限於反饋控制亦可。進而，於圖2無效電流指令值S2*q為0，但在力率條件等之指定或其他無效電流導致的控制對象的場合，亦可為0以外之任意之值，與本發明的效果無關。
此外，電容器電壓指令值S1*，由故障檢測器6輸出的半導體開關模組4的狀態訊號S4檢測出構成相 的半導體開關模組4有無故障，對半導體開關模組4之全數因應於故障模組的數目，演算電容器電壓指令值S1*，而且，對降低被連接的機器的發生電壓之機構輸出外部訊號S6。例如，電容器電壓指令值S1*的初期值為S1*ini，每一相的開關模組之全數為Nall，各相之故障的模組數的最大值為N，構成半導體開關模組4的半導體元件(自己消弧型半導體開關元件2、二極體元件3)之中耐壓小者之值為v[V]，對耐壓之邊界為α的話，只要使電容器電壓指令值S1*為S1*=MIN(S1*ini(Nall-N)/Nall,α(Nall-N)v)即可。其中，α為1以下之數，MIN為選擇(括號中)引數小者之值的函數。
此外，附負荷時分接頭切換器之變壓器12，藉由外部訊號S6的受訊，使交流線間電壓之峰值往不超過(Nall-N)v/2的分接頭切換。
如此般根據本實施例的話，於構成電力變換器1的半導體開關模組4故障的場合，可以使被施加於健全的半導體開關模組4的電壓為耐壓以下，防止連鎖地故障，而且可得實現了繼續運轉的電力變換器系統。
[實施例2]
圖3及圖4係顯示本發明之電力變換系統之實施例2。圖3係旋轉機的定子捲線20與電力變換器1連接的旋轉機為永久磁石型或者捲線型的同步機18的場合，捲線型的同步機18的場合之激磁裝置省略圖示。圖 4為旋轉機的轉子捲線21與電力變換器1連接的旋轉機為捲線型2次激磁旋轉機19的場合。
在前述之圖1所示的實施例1，電力變換器1之交流端連接於附負荷時分接頭切換器之變壓器12，相對於此，在本實施例，電力變換器1的交流端的一方連接於永久磁石型或捲線型的同步機18或者捲線型2次激磁旋轉機19這一點不同，以下，針對相關於永久磁石型或捲線型的同步機18與捲線型2次激磁旋轉機19的部分進行說明。
通常，對旋轉數的誘發電壓特性，會隨著旋轉機的種類而不同。亦即，圖3所示的永久磁石型或捲線型同步機18的場合，隨著旋轉數決定鎖交於旋轉機的定子捲線20的磁束之時間變化率，所以如圖5所示，旋轉數與誘發電壓為約略線性的關係。
另一方面，圖4所示的捲線型2次激磁旋轉機19的場合，旋轉機的定子捲線20藉由電力系統26的商用頻率電源來激磁，旋轉機的極數為p，商用頻率為f[Hz]的話，以(1)式求取的同步旋轉數與旋轉數之差(一般稱為滑動)來決定誘發電壓的大小，有圖6所示的關係。
同步旋轉數[rpm]=120f/p (1)
亦即，旋轉數控制機構22，接收到由電力變換器1的控制裝置11輸出的外部訊號S6及以旋轉數檢測器25檢測出的永久磁石型或捲線型之同步機18或捲線型2次 激磁旋轉機19的旋轉數，根據圖5及圖6所示的誘發電壓特性而限制旋轉數範圍。永久磁石型或捲線型的同步機18的場合，為了把誘發電壓降低至特定電壓以下，其旋轉數被限制於低速區域。另一方面，捲線型2次激磁旋轉機19的場合，為了使誘發電壓降低至特定的電壓以下，其旋轉數被限制於同步旋轉數附近的區域。
又，前述之旋轉數控制機構22，例如，在風力發電系統為風車控制器，藉著控制對風速控制風車旋轉數的葉片的攻角，而控制旋轉機的旋轉數。此外，水力發電系統的話為水車控制器，藉著控制對水的流入控制水車旋轉數的導引葉片或水車葉片等，控制旋轉機的旋轉數。
即使採如此之本實施例的構成，也可以得到與實施例1同樣的效果。
[實施例3]
圖7係顯示本發明之電力變換系統之實施例3。本實施例，替代實施例2的附負荷時分接頭切換器之變壓器12而設第2旋轉機24，把永久磁石型或捲線型的同步機18或捲線型2次激磁旋轉機19作為第1旋轉機23。在圖7所示的實施例3，第1旋轉機23及第2旋轉機24都是捲線型旋轉機，圖示第1旋轉機23與第2旋轉機24以同軸進行旋轉的場合。
又，旋轉軸不同的場合，分別對第1旋轉機23及第2旋轉機24具備旋轉數控制機構22及旋轉數檢 測器25亦可。此外，同步機的場合，可以是圖3所示的旋轉場磁型，也可以是固定場磁型。
本實施例之第1旋轉機23及第2旋轉機24為捲線型旋轉機的場合，施加於電力變換器1的誘發電壓與旋轉數的關係顯示於圖8。
在實施例2所述的捲線型激磁機的場合詳細為相同，如圖8中所示，限制於特定電壓以下的場合，有必要限制於第1旋轉機23與第2旋轉機24之分別的誘發電壓同時成為特定電壓以下的旋轉數區域。第1旋轉機23與第2旋轉機24分別為永久磁石型旋轉機與捲線型旋轉機的場合，只要限制於圖9所示的旋轉數區域即可。
即使採如此之本實施例的構成，也可以得到與實施例1同樣的效果。
[實施例4]
雖未特別圖示，例如對控制太陽能發電系統等的直流電壓的系統，替代實施例1之平滑電容器7的電壓控制，而藉由控制直流電壓的系統之電壓控制而控制為特定的電壓以下即可，不管電力的型態為直流還是交流，使施加於電力變換器1的電壓因應於電力變換器1的故障狀態控制為特定的電壓以下，在半導體開關模組4故障時，不會連鎖地使半導體開關模組4故障，而使運轉繼續下去的場合也可以適用本發明。
又，本發明不限定於前述實施例，也包含種 種的變形例。例如，前述實施例，為了使本發明易於了解而進行了詳細的說明，但並不限定於具備先前說明的全部構成。此外，把某個實施例的構成的一部分置換至其他實施例的構成亦為可能，此外，在某個實施例的構成加上其他實施例的構成亦為可能。此外，針對各實施例的構成的一部分，進行其他構成的追加、刪除、置換是可能的。
1‧‧‧電力變換器
2‧‧‧自己消弧(self-turn-off)型半導體開關元件
3‧‧‧二極體元件
4‧‧‧半導體開關模組
5‧‧‧短路裝置
6‧‧‧故障檢測器
7‧‧‧平滑電容器
8‧‧‧電容器電壓檢測器
9‧‧‧電流檢測器
10‧‧‧電壓檢測器
11‧‧‧控制裝置
12‧‧‧附負荷時分接頭切換器之變壓器
13‧‧‧聯繫點
26‧‧‧電力系統
S1‧‧‧電容器電壓檢測值
S2‧‧‧電流檢測值
S3‧‧‧電壓檢測值
S4‧‧‧半導體開關模組之狀態訊號
S5‧‧‧半導體開關元件驅動訊號
S6‧‧‧外部訊號

Claims (13)

  1. 一種電力變換系統，其特徵為具有把藉由自己消弧(self-turn-off)型半導體開關元件及被逆向並聯連接於該自己消弧型半導體開關元件的整流元件所構成的開關模組、與檢測該開關模組的故障之故障檢測器、以及使以該故障檢測器檢測到故障之前述開關模組電氣短路之短路裝置、所構成的電路複數個串聯地連接而構成的電力變換器；具備：檢測出前述電力變換器的直流部電壓的直流部電壓檢測手段、使前述電力變換器的交流部電壓降低之交流部電壓降低手段、以及藉著在前述故障檢測器檢測到前述開關模組的故障時使前述電力變換器的直流部電壓的電壓指令值降低以使直流電壓比健全時更為降低，而且對前述交流部電壓降低手段輸出動作訊號的控制裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項之電力變換系統，其中前述直流部電壓檢測手段，係由平滑電容器，以及檢測該平滑電容器的極間電壓之電容器電壓檢測器所構成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電力變換系統，其中前述交流部電壓降低手段，為可以藉由外部訊號在負荷電流通電的情況下進行分接頭切換的負荷時分接頭切換變壓器。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電力變換系統，其中前述交流部電壓降低手段，於前述電力變換系統的一方交流端子被連接著可以藉由外部訊號在負荷電流通電的 狀態下進行分接頭切換的負荷時分接頭切換變壓器，於另一方交流端子被連接永久磁石型旋轉機而構成，且具備根據來自前述控制裝置的外部訊號控制前述永久磁石型旋轉機的旋轉數的旋轉數控制機構。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之電力變換系統，其中前述交流部電壓降低手段，於前述電力變換系統的一方之交流端子被連接著可以藉由外部訊號在負荷電流通電的狀態下進行分接頭切換的負荷時分接頭切換變壓器，於另一方交流端子被連接捲線型同步機而構成，且具備根據來自前述控制裝置的外部訊號控制前述捲線型同步機的旋轉數的旋轉數控制機構。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之電力變換系統，其中前述交流部電壓降低手段，於前述電力變換系統的一方之交流端子被連接著可以藉由外部訊號在負荷電流通電的狀態下進行分接頭切換的負荷時分接頭切換變壓器，於另一方交流端子被連接捲線型2次激磁旋轉機而構成，且具備根據來自前述控制裝置的外部訊號控制前述捲線型2次激磁旋轉機的旋轉數的旋轉數控制機構。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之電力變換系統，其中前述交流部電壓降低手段，由被連接於前述電力變換系統的一方之交流端子的第1旋轉機，與被連接於前述電力變換系統的另一方交流端子的第2旋轉機所構成，而且具備根據來自前述控制裝置的外部訊號控制前述第1旋轉機及前述第2旋轉機的旋轉數的旋轉數控制機構。
  8. 如申請專利範圍第7項之電力變換系統，其中前述第1旋轉機與第2旋轉機，為捲線型旋轉機。
  9. 如申請專利範圍第7項之電力變換系統，其中前述第1旋轉機為永久磁石型旋轉機，前述第2旋轉機，為捲線型旋轉機。
  10. 如申請專利範圍第3至9項之任一項之電力變換系統，其中具備：檢測出流動於連接前述電力變換器與前述負荷時分接頭切換變壓器或旋轉機的電路的電流之電流檢測器，以及檢測出前述電力變換器與電力系統之聯繫點的電壓之電壓檢測器。
  11. 一種電力變換系統之控制方法，其特徵為把由自己消弧(self-turn-off)型半導體開關元件及被逆向並聯連接於該自己消弧型半導體開關元件的整流元件所構成的開關模組、與檢測該開關模組的故障之故障檢測器、以及使以該故障檢測器檢測到故障之前述開關模組電氣短路之短路裝置所構成的電路複數個串聯地連接而構成的電力變換器的直流部電壓以直流部電壓檢測手段檢測出，同時在前述故障檢測器檢測到前述開關模組的故障時，以控制裝置使前述電力變換器的直流部電壓的電壓指令值降低以使直流電壓比健全時更為降低，而且對前述交流部電壓降低手段輸出動作訊號。
  12. 如申請專利範圍第11項之電力變換系統之控制方法，其中 前述直流部電壓檢測手段，具備由平滑電容器，與檢測該平滑電容器的極間電壓的電容器電壓檢測器所構成，同時前述交流部電壓降低手段，由可以藉由外部訊號在負荷電流通電的狀態下進行分接頭切換的負荷時分接頭切換變壓器或者旋轉機所構成，且具備檢測出流動於連接前述電力變換器與前述負荷時分接頭切換變壓器或旋轉機的電路的電流之電流檢測器，以及檢測出前述電力變換器透過前述負荷時分接頭切換變壓器或旋轉機與電力系統聯繫的聯繫點之電壓的電壓檢測器；前述控制裝置，把以前述電容器檢測器檢測的電容器電壓檢測值、以前述電流檢測器檢測出的電流檢測值、以前述電壓檢測器檢測出的電壓檢測值、以及前述開關模組的狀態訊號作為輸入，而輸出供控制為特定的電容器電壓指令值之用的前數開關模組的驅動訊號。
  13. 如申請專利範圍第12項之電力變換系統之控制方法，其中為了輸出前述開關模組之驅動訊號，由前述電壓檢測值以振幅相位演算器檢測電力系統的電壓振幅及相位，把以該振幅相位演算器檢測出的相位作為基準藉由dq成分演算器，使前述電流檢測值被分解為同相位成分與90°進相成分，同時藉由直流電壓控制器把電容器電壓指令值與前述電容器電壓檢測值之差分作為輸入而演算有效電流指令值，把此算出的電流指令值與電流檢測值作為輸入藉由交流電流控制器演算電壓指令值，由以前述交流電流控制 器演算的電壓指令值藉由脈衝演算器演算前述開關模組的驅動訊號。
TW102146372A 2013-03-14 2013-12-16 Power conversion system and its control method TWI505625B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/057223 WO2014141436A1 (ja) 2013-03-14 2013-03-14 電力変換システム及びその制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201448441A true TW201448441A (zh) 2014-12-16
TWI505625B TWI505625B (zh) 2015-10-21

Family

ID=51536131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102146372A TWI505625B (zh) 2013-03-14 2013-12-16 Power conversion system and its control method

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5855790B2 (zh)
TW (1) TWI505625B (zh)
WO (1) WO2014141436A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7083687B2 (ja) * 2018-04-18 2022-06-13 株式会社日立製作所 電力変換装置及び電力変換制方法
CN113196641B (zh) * 2019-11-29 2023-09-12 华为数字能源技术有限公司 电压调节模块、充电模组和充电桩

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4212694B2 (ja) * 1998-12-09 2009-01-21 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP2001238460A (ja) * 2000-02-24 2001-08-31 Hitachi Ltd 電力変換装置
DE102005045091B4 (de) * 2005-09-21 2007-08-30 Siemens Ag Steuerverfahren zur Redundanznutzung im Störungsfall eines mehrphasigen Stromrichters mit verteilten Energiespeichern
JP4872485B2 (ja) * 2006-06-28 2012-02-08 株式会社日立製作所 半導体電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014141436A1 (ja) 2014-09-18
JP5855790B2 (ja) 2016-02-09
JPWO2014141436A1 (ja) 2017-02-16
TWI505625B (zh) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8810179B2 (en) Method and device for controlling a polyphase electrical machine
US10063161B2 (en) Active neutral point clamped converter control system and method
US9646795B2 (en) Low-frequency circuit breaker
Freire et al. Fault-tolerant PMSG drive with reduced DC-link ratings for wind turbine applications
JP5223711B2 (ja) 無停電電源装置
US9065377B2 (en) Load commutated inverter drive systems for high power drive applications
CN108370221A (zh) 电力转换装置
JP6480316B2 (ja) モータ制御装置
CN110476346B (zh) 用于功率转换器的轮换开关策略
JP4422030B2 (ja) マトリクスコンバータの作動方法、並びにこの方法を実施するためのマトリクスコンバータ
JPWO2015199104A1 (ja) モータ駆動装置
EP3050189A1 (en) Power conversion system with re-configurable power flow
JP2008172925A (ja) マトリックスコンバータのバックアップ運転装置
Yeh et al. Induction motor-drive systems with fault tolerant inverter-motor capabilities
US20140103886A1 (en) Method for producing reactive current with a converter and converter arrangement and energy supply plant
CN106487317B (zh) 电动机驱动装置
TWI505625B (zh) Power conversion system and its control method
Paymani et al. Fault-tolerant operation of a medium voltage drive based on the Cascaded H-bridge inverter
JP3999226B2 (ja) 電動機制御装置
WO2015186232A1 (ja) 回転電機システムまたは回転電機システムの制御方法
CN103166564B (zh) 电动机驱动系统以及电动机驱动方法
US8884590B2 (en) Electricity generation device and permanent-magnet electric generator
CN101593982B (zh) 基于并联多重化电流型变流器的自并励励磁系统
RU170077U1 (ru) Обратимый преобразователь
US20230353039A1 (en) Fault tolerant system and method for continuous skip-fire pulse width modulation for an active neutral point clamped converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees