JP3531506B2 - 過電圧防止装置を設けた電力変換器 - Google Patents
過電圧防止装置を設けた電力変換器Info
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Description
けた電力変換器に関し、特に電力系統に接続される発電
電動システムにおいて直流部で多重化された電力変換器
の過電圧を抑制し、運転継続性を向上するようにした過
電圧防止装置を設けた電力変換器に関するものである。
に記載のように、直列多重電力変換器の異常時に発生す
る直流過電圧に対して、コンデンサ毎に並列接続された
チョッパ回路を同時に動作させることにより総合直流電
圧の過電圧を抑制しようとするものである。
系統で事故などが発生した場合には系統の電圧に不平衡
が発生しコンデンサ毎の充放電エネルギ−が大きく異な
る場合がある。このため、過充電されたコンデンサに接
続された電力変換器では直流電圧の分担がアンバランス
になり特定のスイッチング素子への電圧負担が大きくな
る問題がある。
するために、電力変換器の各コンデンサ毎に独立に電力
を消費できるチョッパ回路と電圧検出部を設け、コンデ
ンサ毎に過電圧を防止する電力変換器を多重化し、コン
デンサ毎の直流電圧を所定の範囲内に収まるように構成
する。各々のチョッパ回路はそれぞれ対応するコンデン
サの直流電圧が第一の所定電圧を超えた場合に動作し、
コンデンサのエネルギを放電し、第二の所定のレベルよ
り低下した場合にその動作を停止する構成手段を備えて
いる。
用いて説明する。図1は本発明の第一の実施例における
電力変換器構成図である。本実施では、電力変換器1と
電力変換器2からなる直列多重変換器3と同一の構成の
直列多重変換器4の直流部に電力変換器1と電力変換器
2毎にそれぞれ直流平滑コンデンサ5及び上側チョッパ
回路6と直流平滑コンデンサ7及び下側チョッパ回路8
を接続し、さらに直列多重変換器3側では巻線型誘導電
動機9を介して交流系統10に、また直列多重変換器4
では変圧器11,12を介して交流系統10に接続され
ている。
機9の二次励磁を行うための回路構成である。すなわ
ち、変圧器11,12、直列多重変換器4並びに直流平
滑コンデンサ5,7からなる回路は交流電圧を直流電圧
に変換し、直流平滑コンデンサ5,7両端の直流電圧を
所定値に制御するための回路、また直列多重変換器3は
直流電圧を交流電圧に変換し巻線型誘導電動機9の二次
側励磁電流を制御し、さらに巻線型誘導電動機9の一次
側交流電圧または交流10の有効電力を制御するもので
ある。巻線型誘導電動機9は直列多重変換器3の出力周
波数fs、交流10の周波数f1とするとその差に対応
する周波数frで回転する。ここで、周波数f1を可変
とすると巻線型誘導電動機9の回転速度が可変されるも
のである。
ンサ5の両端電圧、すなわち上側直流電圧を検出し上側
チョッパ回路6を動作させ、下側制御回路14は直流平
滑コンデンサ7の下側直流電圧を検出し下側チョッパ回
路8を動作させるための回路である。ここで、上側制御
回路13および下側制御回路14はヒステリシス付電圧
比較器からそれぞれ構成されており、直流平滑コンデン
サ5及び直流平滑コンデンサ7の直流電圧検出信号が第
一の所定電圧を超えた場合に動作し、第二の所定レベル
より低下した場合にその動作を停止する構成となってい
る。したがって、上側チョッパ回路6,下側チョッパ回
路8は前述のヒステリシス付電圧比較器の出力信号に基
づいて独立に動作する。また、直流平滑コンデンサ5及
び直流平滑コンデンサ7の両端の直流電圧は図2の回路
構成により制御されている。すなわち、直列多重変換器
4は電流検出器17により検出した電流をもとに変換器
制御装置18によりゲートドライブ信号を作成し、変圧
器11の三相入力電流が正弦波電流となるようにパルス
幅変調制御を行う。変換器制御装置18は検出した三相
電流と三相の交流電流指令の誤差を用いた比例積分制御
によりパルス幅変調信号を作成する交流電流制御や、検
出した三相電流を三相二相変換により座標変換し、直流
量に変換し、直流電流指令との誤差を用いた比例積分制
御によりパルス幅変調信号を作成する直流制御などを用
いることができる。また、直流平滑コンデンサ5及び直
流平滑コンデンサ7の両端電圧すなわち直流電圧を検出
してこの電圧が一定になるように直流電圧制御装置19
が動作し変換器制御装置18の指令を作成する構成とな
っている。
圧を防止するためのチョッパ回路の動作を説明する。図
3は系統事故が発生した場合のチョッパ回路の動作説明
図である。同図において、a)は上側直流電圧及び下側
直流電圧の合計した直流電圧指令及び直流電圧、b)は
上側直流電圧と下側直流電圧の差電圧、c)は上側直流
電圧と下側直流電圧、d)は巻線型誘導電動機9の二次
側励磁電流、e)は励磁変圧器11の入力電流、f)は
上側チョッパ回路6及び下側チョッパ回路8の電流であ
る。
平衡が発生する。このため、直流平滑コンデンサ5,7
には直列多重変換器3を通して巻線型誘導電動機9から
瞬時に過大な励磁電流が流入し、直流平滑コンデンサ
5,7両端の直流電圧が上昇するが、この直流電圧は直
列多重変換器4の電圧制御系の動作により直流電圧指令
に一致するように制御している。しかし、系統事故時に
おいては直流平滑コンデンサ5,7両者の直流電圧上昇
は同一ではなくb)のように直流差電圧が発生する。こ
のため、上側制御回路13及び下側制御回路14ではそ
れぞれ直流平滑コンデンサ5,7の直流電圧検出信号に
基づいて第一の所定電圧を超えた場合には上側チョッパ
回路6及び下側チョッパ回路8がそれぞれ動作し、直流
平滑コンデンサ5,7のエネルギを放電する。また第二
の所定レベルより低下した場合にはその動作をそれぞれ
停止させる。この結果、上側チョッパ回路6及び下側チ
ョッパ回路8にはf)のようにそれぞれ異なったチョッ
パ電流が流れることにより電力を消費し、上側直流電圧
及び下側直流電圧が所定値内に制御して電力変換器1,
2の過電圧を防止することができる。したがって、系統
事故が発生しても直列多重変換器3のコンデンサ毎に独
立に電力を消費できるチョッパ回路6,8と制御回路1
3,14を設けることにより、電力変換器1,2を過電
圧から防止できるのでスイッチング素子への電圧負担が
少なくなり、しかも運転継続性が向上する。
及び直流平滑コンデンサ7の直流電圧検出信号に基づい
て第一の所定電圧を超えた場合には上側チョッパ回路及
び下側チョッパ回路8をそれぞれ動作させ、また第二の
所定レベルより低下した場合にはその動作をそれぞれ停
止させることにより多重化した電力変換器1,2を過電
圧から防止できるので特定のスイッチング素子への電圧
負担が少なくなり、しかも運転継続性が向上する。この
ため、本発明は可変速揚水発電システムあるいは可変速
フライホイ−ル(FWG)システムなどに適用すること
により事故発生直後の電力系統の変動を抑制する効果が
ある。
同一物には同じ番号を付しているので説明を省略する。
図1と異なる点は三相ブリッジ接続したスイッチング素
子からなる電力変換器1,2の代わりに中性点クランプ
方式電力変換器(略称NPC)21,22を適用したとこ
ろにある。NPCでは中性点電圧に出力周波数の3倍周
波数の変動が発生し、これにより直流平滑コンデンサ5
及び直流平滑コンデンサ7に電圧差が生じる。このよう
な条件の中で系統事故が発生した場合、さらに厳しくな
るのでより適しており効果が大きい。
同一物には同じ番号を付しているので説明を省略する。
図1と異なる点は本発明を系統連系設備(略称BTB)
に適用したところにある。変圧器31,32,33は交
流系統の電圧を絶縁して複数の電力変換器34,35,
36に入力するための回路、また直流平滑コンデンサ3
7,38,39及びチョッパ回路40,41,42は前
述の直流平滑コンデンサ5及び上側チョッパ回路7と同
一の動作を行う。直流平滑コンデンサ43は総合直流電
圧のリプル低減するためのコンデンサ、電力変換器44
は直流電圧を交流電圧に変換するための電力変換器、変
圧器45は交流電圧を絶縁して交流46を出力するため
の変圧器である。BTBは50Hzの交流電圧を直流電
圧に変換して50Hzまたは60Hzの交流電圧に変換
するものである。交流系統10で事故が発生した場合に
も、前述と同様の効果を得ることができる。
及び直流平滑コンデンサ7の直流電圧検出信号に基づい
て第一の所定電圧を超えた場合には上側チョッパ回路及
び下側チョッパ回路8をそれぞれ動作させ、また第二の
所定レベルより低下した場合にはその動作をそれぞれ停
止させることにより多重化した電力変換器1,2を過電
圧から防止できるので特定のスイッチング素子への電圧
負担が少なくなり、しかも運転継続性が向上する。
するための動作説明図。
するための動作説明図。
図。
図。
5,7,37,38,39,43…直流平滑コンデン
サ、6…上側チョッパ回路、8…下側チョッパ回路、9
…巻線型誘導電動機、10…交流系統、11,12,3
1,32,33,41…変圧器、13…上側制御回路、
14…下側制御回路、16…加算器、17…電流検出
器、18…変換器制御装置、19…直流電圧制御装置、
21,22…中性点クランプ方式電力変換器、40,4
1,42…チョッパ回路、46…交流。
Claims (5)
- 【請求項1】交流を直流に変換する第1の変換器と、該
第1の変換器が出力する直流を交流に変換する第2の変
換器とを備えた電力変換器において、 前記第1の変換器と第2の変換器とが、 複数の電力変換
器を直列に接続した直列多重変換器であって、 前記第1の変換器と第2の変換器とが直流接続部を介し
て接続しており、 該直流接続部 に複数の直流平滑コンデンサを直列に接続
し、 該直列に接続したコンデンサの各接続部が、前記第1の
変換器が備える前記複数の電力変換器と第2の変換器が
備える複数の電力変換器とをそれぞれ接続している直流
接続部に接続しており 、前記それぞれの 直流平滑コンデンサに並列接続した複数
の電力消費手段を備え、該電力消費手段 それぞれを制御する制御手段を備えたこ
とを特徴とする電力変換器。 - 【請求項2】請求項1に記載の電力変換器において、前記複数の電力消費手段それぞれが、並列に接続してい
る コンデンサの直流電圧を検出する手段とチョッパ手段
とを備え、前記制御手段が 前記検出したコンデンサの直流電圧が所
定の電圧を超えた場合にチョッパ手段を動作させること
を特徴とする電力変換器。 - 【請求項3】請求項2に記載の電力変換器において、前
記制御手段が、コンデンサの直流電圧検出値が第一の所
定電圧を超えた場合に前記チョッパ手段を動作させ、第
二の所定電圧より低下した場合には前記チョッパ手段の
動作を停止させることを特徴とする電力変換器。 - 【請求項4】請求項2に記載の電力変換器において、前
記制御手段が、チョッパの制御信号を作成するためにヒ
ステリシス付電圧比較器手段を備えたことを特徴とする
電力変換器。 - 【請求項5】請求項2に記載の電力変換器において、前
記直列多重変換器が中性点クランプ方式電力変換器を備
えたことを特徴とする電力変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32314398A JP3531506B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 過電圧防止装置を設けた電力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32314398A JP3531506B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 過電圧防止装置を設けた電力変換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000152664A JP2000152664A (ja) | 2000-05-30 |
JP3531506B2 true JP3531506B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=18151572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32314398A Expired - Lifetime JP3531506B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 過電圧防止装置を設けた電力変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3531506B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2913925B1 (en) * | 2014-02-26 | 2021-03-31 | General Electric Technology GmbH | Balancing and/or discharge resistor arrangements |
JP7263103B2 (ja) * | 2019-04-26 | 2023-04-24 | 株式会社東芝 | 装置 |
-
1998
- 1998-11-13 JP JP32314398A patent/JP3531506B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000152664A (ja) | 2000-05-30 |
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