JP6931595B2 - Power converter and connection method of power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置および電力変換装置の接続方法に関する。 The present invention relates to a power converter and a method of connecting the power converter.
本技術分野の背景技術として、下記特許文献1には、「図示のように、本発明の第1の態様において、複数のコンバータセル20−1、20−2、…、20−N(ただし、Nは2以上の自然数)を備える電力変換装置1は、複数のコンバータセル20−1、20−2、…、20−Nの各第1の交直変換器11の交流側どうしが直列接続され、かつ、この複数のコンバータセルの各第4の交直変換器14の交流側どうしが直列接続される。直列接続するコンバータセルの段数が増加するほど、交流電圧は多レベル(マルチレベル)化される。」と記載されている(明細書の段落0019参照)。
As a background technique in the present technical field, the following
特許文献1に記載されたコンバータセルは、例えば、1次側または2次側のうち一方の交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を他方の交流電圧に変換するものである。ここで、直流電圧には1次側または2次側周波数で変動する脈流成分が重畳する。この脈流成分が大きければ、1次側または2次側の電圧変動が大きくなるという問題が生じる。そこで、脈流成分を抑制しようとすると、コンバータセルに含まれるコンデンサ等の部品を大型化せざるを得ず、その結果、電力変換装置やコンバータセルが大型化し高価になるという問題があった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、小型で安価に構成できる電力変換装置および電力変換装置の接続方法を提供することを目的とする。
The converter cell described in
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power conversion device and a method of connecting the power conversion device, which can be configured compactly and inexpensively.
上記課題を解決するため本発明の電力変換装置にあっては、1次側系統と、N相(Nは3以上の自然数)の交流系統である2次側系統との間に接続され、各々が一対の1次側端子と、一対の2次側端子とを有する第1〜第3の電力変換セルを備え、前記第1〜第3の電力変換セルの前記1次側端子は直列接続されるとともに、前記1次側系統に接続され、前記第1の電力変換セルの前記2次側端子は2次側第1相に係る箇所に接続され、前記第2の電力変換セルの前記2次側端子は2次側第2相に係る箇所に接続され、前記第3の電力変換セルの前記2次側端子は2次側第3相に係る箇所に接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the power conversion device of the present invention, the primary side system and the secondary side system which is an N-phase (N is a natural number of 3 or more) AC system are connected to each other. Is provided with a first to third power conversion cell having a pair of primary side terminals and a pair of secondary side terminals, and the primary side terminals of the first to third power conversion cells are connected in series. At the same time, it is connected to the primary side system, the secondary side terminal of the first power conversion cell is connected to a portion related to the secondary side first phase, and the secondary side of the second power conversion cell is connected. The side terminal is connected to a portion related to the second phase on the secondary side, and the secondary terminal of the third power conversion cell is connected to a portion related to the third phase on the secondary side.
本発明によれば、電力変換装置を小型で安価に構成できる。 According to the present invention, the power conversion device can be configured in a small size and at low cost.
[第1実施形態]
〈第1実施形態の構成〉
まず、本発明の第1実施形態による電力変換装置100の構成を説明する。
図1は、電力変換装置100の結線図である。図示のように、電力変換装置100は、18台のコンバータセル20−1〜20−18を有している。そして、コンバータセル20−1は、1次側回路21と、2次側回路22と、高周波トランス15と、を有している。コンバータセル20−2〜20−18の構成も、コンバータセル20−1のものと同様である。以下、コンバータセル20−1〜20−18を総称して「コンバータセル20」と表記することがある。
[First Embodiment]
<Structure of the first embodiment>
First, the configuration of the
FIG. 1 is a wiring diagram of the
電力変換装置100は、何れも3相交流系統である1次側系統60と、2次側系統70との間で、双方向または一方向の電力変換を行うものである。ここで、1次側系統60は、中性線60Nと、R相、S相、T相電圧が現れるR相線60R、S相線60S、T相線60Tと、を有している。また、2次側系統70は、中性線70Nと、U相、V相、W相電圧が現れるU相線70U、V相線70V、W相線70Wと、を有している。
The
また、1次側系統60と2次側系統70とは、電圧振幅、周波数および位相が相互に独立している。そして、R相、S相、T相電圧は、1次側周波数において相互に「2π/3」の位相差を有し、U相、V相、W相電圧は、2次側周波数において相互に「2π/3」の位相差を有する。1次側,2次側系統60,70としては、例えば商用電源系統、太陽光発電システム、モータ等、様々な発電設備や受電設備を採用することができる。
Further, the
図2は、コンバータセル20のブロック図である。
上述した1次側回路21は、交直変換器11,12と、コンデンサ17とを有している。また、2次側回路22は、交直変換器13,14と、コンデンサ18とを有している。交直変換器11〜14は、各々Hブリッジ状に接続された4個のスイッチング素子と、これらスイッチング素子に逆並列に接続されたFWD(Free Wheeling Diode)とを有している(共に符号なし)。なお、本実施形態において、これらスイッチング素子は、例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。コンデンサ17の両端の間に現れる電圧を1次側DCリンク電圧Vdc1(1次側直流電圧)と呼ぶ。また、1次側端子25,26の間に現れる電圧を1次側AC端子間電圧V1と呼ぶ。そして、交直変換器11は、1次側AC端子間電圧V1と、1次側DCリンク電圧Vdc1とを双方向または一方向に変換しつつ電力を伝送する。
FIG. 2 is a block diagram of the
The
高周波トランス15は、1次巻線15aと、2次巻線15bとを有し、1次巻線15aと2次巻線15bとの間で、所定の周波数で電力を伝送する。交直変換器12および13が高周波トランス15との間で入出力する電流は、高周波である。ここで、高周波とは、例えば100Hz以上の周波数であるが、1kHz以上の周波数を採用することが好ましく、10kHz以上の周波数を採用することがより好ましい。交直変換器12は、1次側DCリンク電圧Vdc1と、1次巻線15aに現れる電圧とを双方向または一方向に変換しつつ電力を伝送する。
The high-
また、コンデンサ18の両端の間に現れる電圧を2次側DCリンク電圧Vdc2(2次側直流電圧)と呼ぶ。交直変換器13は、2次側DCリンク電圧Vdc2と、2次巻線15bに現れる電圧とを双方向または一方向に変換しつつ電力を伝送する。また、2次側端子27,28の間に現れる電圧を2次側AC端子間電圧V2と呼ぶ。そして、交直変換器14は、2次側AC端子間電圧V2と、2次側DCリンク電圧Vdc2とを双方向または一方向に変換しつつ電力を伝送する。
Further, the voltage appearing between both ends of the capacitor 18 is called a secondary side DC link voltage Vdc2 (secondary side DC voltage). The AC /
図1に戻り、コンバータセル20−1の1次側端子25,26および2次側端子27,28は図示するが、他のコンバータセル20−2〜20−18のものについては、図示を省略する。コンバータセル20−1〜20−6の1次側端子25,26は、R相線60Rと中性線60Nとの間に、順次直列に接続されている。同様に、コンバータセル20−7〜20−12の1次側端子25,26は、T相線60Tと中性線60Nとの間に、順次直列に接続されている。同様に、コンバータセル20−13〜20−18の1次側端子25,26は、S相線60Sと中性線60Nとの間に、順次直列に接続されている。
Returning to FIG. 1, the
図1において、2次側回路22のうち、U相線70Uと中性線70Nとの間に接続されているものにはドット網掛けを付している。すなわち、U相線70Uと中性線70Nとの間には、コンバータセル20−17,10−18(第9の電力変換セル)と、20−3,20−4(第2の電力変換セル)と、20−7,20−8(第4の電力変換セル)と、が直列に接続されている。
In FIG. 1, among the
また、2次側回路22のうち、V相線70Vと中性線70Nとの間に接続されているものにはハッチングを付している。すなわち、V相線70Vと中性線70Nとの間には、コンバータセル20−11,20−12(第6の電力変換セル)と、20−15,20−16(第8の電力変換セル)と、20−1,20−2(第1の電力変換セル)と、が直列に接続されている。
Further, among the
また、2次側回路22のうち、W相線70Wと中性線70Nとの間に接続されているものは白ヌキになっている。すなわち、W相線70Wと中性線70Nとの間には、コンバータセル20−5,20−6(第3の電力変換セル)と、20−9,20−10(第5の電力変換セル)と、コンバータセル20−13,20−14(第7の電力変換セル)と、が直列に接続されている。このように、電力変換装置100は、1次側系統60と2次側系統70とをY−Y結線にて接続するものである。
Further, among the
〈第1実施形態の動作〉
次に、再び図2を参照し、コンバータセル20−1の動作を説明する。
図2に示すコンバータセル20が図1におけるコンバータセル20−1であった場合、1次側AC端子間電圧V1は、1次側のR相電圧を分圧した電圧になり、2次側AC端子間電圧V2は、2次側のV相電圧を分圧した電圧になる。電力潮流が1次側から2次側に向かって流れているとすると、1次側AC端子間電圧V1は、交直変換器11によって整流され、コンデンサ17によって平滑化される。すなわち、コンデンサ17の両端には、平滑化された1次側DCリンク電圧Vdc1が現れる。
<Operation of the first embodiment>
Next, the operation of the converter cell 20-1 will be described with reference to FIG. 2 again.
When the
しかし、1次側DCリンク電圧Vdc1は完全な直流ではなく、1次側周波数の脈流成分、すなわちR相電圧に同期する脈流成分を有している。交直変換器12は、1次側DCリンク電圧Vdc1を高周波で変調し、変調波は高周波トランス15を介して交直変換器13にて整流される。コンデンサ18は、整流された電力によって充電され、その両端には2次側DCリンク電圧Vdc2が現れる。この2次側DCリンク電圧Vdc2も、1次側周波数の脈流成分、すなわちR相電圧に同期する脈流成分を有している。交直変換器14は、脈流成分を含む2次側DCリンク電圧Vdc2をスイッチングし、2次側周波数で交番する2次側AC端子間電圧V2を出力する。
However, the primary side DC link voltage Vdc1 is not a perfect direct current, but has a pulsating component of the primary side frequency, that is, a pulsating component synchronized with the R phase voltage. The AC /
これにより、2次側AC端子間電圧V2は、1次側周波数で脈動する変動成分を含むことになる。そして、コンデンサ17,18の容量が小さいほど、この変動成分が大きくなる。コンデンサ17,18の容量を大きくすると、この変動成分を抑制できるが、これによってコンバータセル20が大型化し、高価になるという問題が生じる。
As a result, the voltage V2 between the secondary AC terminals includes a fluctuating component that pulsates at the primary frequency. The smaller the capacitances of the capacitors 17 and 18, the larger this fluctuation component. By increasing the capacitances of the capacitors 17 and 18, this variable component can be suppressed, but this causes a problem that the
図1に戻り、V相に係るコンバータセル、すなわち2次側回路22にハッチングを付したコンバータセル20−1,20−2,20−11,20−12,20−15,20−16の各2次側端子27,28に現れる2次側電圧は、何れも1次側周波数で脈動する変動成分を含んでいる。ここで、コンバータセル20−1,20−2の2次側電圧に現れる変動成分は、1次側R相電圧に同期する。また、コンバータセル20−11,20−12の2次側電圧に現れる変動成分は、1次側T相電圧に同期する。また、コンバータセル20−15,20−16の2次側電圧に現れる変動成分は、1次側S相電圧に同期する。
Returning to FIG. 1, each of the converter cells related to the V phase, that is, the converter cells 20-1, 20-2, 20-11, 20-12, 20-15, 20-16 with hatches on the
これらR相電圧、S相電圧、T相電圧に同期する個々の変動成分は、略同一形状の波形であり、相互に「2π/3」の位相差を有する。これらV相に係る6台のコンバータセルが直列接続されると、V相電圧においてR相電圧、S相電圧、T相電圧に同期する個々の変動成分は相殺され、そのレベルは抑制される。これにより、個々のコンバータセルにおける2次側電圧の電圧変動率と比較して、V相電圧の電圧変動率を低くすることができる。以上V相電圧について説明したが、U相電圧およびW相電圧についても同様に、個々のコンバータセルよりも電圧変動率を低くすることができる。また、1次側のR相電圧、S相電圧およびT相電圧についても同様に、電圧変動率を低くすることができる。 The individual fluctuation components synchronized with the R-phase voltage, the S-phase voltage, and the T-phase voltage have substantially the same waveform and have a phase difference of "2π / 3" from each other. When the six converter cells related to the V phase are connected in series, the individual variable components synchronized with the R phase voltage, the S phase voltage, and the T phase voltage in the V phase voltage are canceled out, and the level thereof is suppressed. As a result, the voltage fluctuation rate of the V-phase voltage can be lowered as compared with the voltage fluctuation rate of the secondary side voltage in each converter cell. Although the V-phase voltage has been described above, the voltage fluctuation rate of the U-phase voltage and the W-phase voltage can also be made lower than that of the individual converter cells. Similarly, the voltage fluctuation rate can be lowered for the R-phase voltage, the S-phase voltage, and the T-phase voltage on the primary side.
このように、本実施形態によれば、コンデンサ17,18の容量が小さい場合であっても、1次側電圧および2次側電圧の電圧変動率を抑制できるため、コンデンサ17,18として容量の小さなものを適用することができ、小型かつ安価な電力変換装置100を実現できる。
As described above, according to the present embodiment, even when the capacities of the capacitors 17 and 18 are small, the voltage fluctuation rates of the primary side voltage and the secondary side voltage can be suppressed. A small one can be applied, and a small and inexpensive
ここで、各コンバータセル20の1次側および2次側電位について検討する。まず、中性線60Nの電位を1次側基準電位と呼び、中性線70Nの電位を2次側基準電位と呼ぶ。1次側および2次側基準電位は、例えば接地電位であるが、必ずしも接地電位でなくてもよい。以下、各コンバータセル20の1次側および2次側電位について検討するが、これらは、何れも1次側および2次側基準電位を基準とした電位である。
Here, the primary side and secondary side potentials of each
図1において、各コンバータセル20の、1次側基準電位(中性線60Nの電位)に対する1次側回路21の電位(絶対値)を「1次側電位」と呼ぶ。また、2次側基準電位(中性線70Nの電位)に対する2次側回路22の電位(絶対値)を「2次側電位」と呼ぶ。1次側電位は、中性線60Nから離れるほど(R相線60R、S相線60S、T相線60Tに近づくほど)高くなる。同様に、2次側電位は、中性線70Nから離れるほど(U相線70U、V相線70V、W相線70Wに近づくほど)高くなる。
In FIG. 1, the potential (absolute value) of the
例えば、2次側回路22にハッチングを付したV相に係るコンバータセルについて、検討すると、これらの1次側電位は、20−12,20−11,20−16,20−15,20−2,20−1の順に高くなる。また、これらの2次側電位は、20−1,20−2,20−16,20−15,20−11,20−12の順に高くなる。このように、1次側電位の高いコンバータセル20ほど2次側電圧は低くなる傾向を有している。これは、U相およびW相に係るコンバータセル20についても同様である。
For example, when examining converter cells related to the V phase in which the
高周波トランス15(図2参照)の1次巻線15aと2次巻線15bとの間の電圧を「トランス電位差」と呼ぶ。本実施形態によれば、各コンバータセル20のトランス電位差を均等化でき、トランス電位差の最大値を比較的低くすることができる。これにより、高周波トランス15の耐圧を下げることができ、高周波トランス15として、小型かつ安価なものを適用することができ、電力変換装置100を一層小型かつ安価に構成することができる。
The voltage between the primary winding 15a and the secondary winding 15b of the high frequency transformer 15 (see FIG. 2) is referred to as a "transformer potential difference". According to this embodiment, the transformer potential difference of each
〈比較例〉
次に、本実施形態の効果を明らかにするため、比較例の構成を説明する。
図3は、比較例における電力変換装置の結線図である。本比較例の電力変換装置101は、P台のコンバータセル20−1〜20−Pを有している。各コンバータセル20の構成は第1実施形態のもの(図2参照)と同様である。本比較例において、コンバータセル20−1〜20−Pの1次側端子25,26(図2参照)は、1次側のR相線60Rと中性線60Nとの間に順次直列に接続されている。また、2次側端子27,28(図2参照)は、2次側のU相線70Uと中性線70Nとの間に順次直列に接続されている。1次側S相、T相および2次側V相、W相については図示を省略するが、1次側R相と同様に電力変換装置101が接続されている。
<Comparison example>
Next, in order to clarify the effect of the present embodiment, the configuration of the comparative example will be described.
FIG. 3 is a wiring diagram of the power conversion device in the comparative example. The
本比較例においては、1次側のR相に係るコンバータセル20−1〜20−Pは、全てが2次側のU相に係るコンバータセルになる。第1実施形態と同様に、コンバータセル20内のコンデンサ17の両端に現れる1次側DCリンク電圧Vdc1には、R相電圧に同期する脈流成分が発生する。従って、個々のコンバータセルにおける2次側電圧の電圧変動率と、U相電圧の電圧変動率とは同等の値になる。V相電圧およびW相電圧についても同様である。従って、本比較例は、2次側電圧の電圧変動率を抑制するために、コンデンサ17,18(図2参照)の容量を大きくせざるを得ず、第1実施形態と比較すると、電力変換装置101が大型化し、高価になる。
In this comparative example, all the converter cells 20-1 to 20-P related to the R phase on the primary side are converter cells related to the U phase on the secondary side. Similar to the first embodiment, a pulsating current component synchronized with the R phase voltage is generated in the primary side DC link voltage Vdc1 appearing at both ends of the capacitor 17 in the
また、本比較例において、1次側電圧E1が正のピーク値になり、2次側電圧E2が負のピーク値になった場合、または、1次側電圧E1が負のピーク値になり、2次側電圧E2が正のピーク値になった場合に、コンバータセル20−1のトランス電位差が最大になる。すなわち、コンバータセル20−1のトランス電位差は、1次側電圧E1および2次側電圧E2の振幅値の合計にほぼ等しくなり、第1実施形態のものよりも高くなる。逆に、コンバータセル20−Pのトランス電位差は、1次側電圧E1および2次側電圧E2の振幅値の合計の「1/P」にほぼ等しくなり、第1実施形態のものよりも低くすることができる。 Further, in this comparative example, when the primary side voltage E1 becomes a positive peak value and the secondary side voltage E2 becomes a negative peak value, or when the primary side voltage E1 becomes a negative peak value, When the secondary side voltage E2 reaches a positive peak value, the transformer potential difference of the converter cell 20-1 becomes maximum. That is, the transformer potential difference of the converter cell 20-1 is substantially equal to the sum of the amplitude values of the primary side voltage E1 and the secondary side voltage E2, and is higher than that of the first embodiment. On the contrary, the transformer potential difference of the converter cell 20-P is substantially equal to "1 / P" of the sum of the amplitude values of the primary side voltage E1 and the secondary side voltage E2, which is lower than that of the first embodiment. be able to.
しかし、コンバータセル20−1〜20−Pとして同一仕様のものを適用しようとすると、トランス電位差が最も高いものに合わせて仕様を決定しなければならない。これにより、本比較例のコンバータセル20は、第1実施形態のものと比較すると、高周波トランス15として耐圧の高いものを適用せざるを得ず、これによって高周波トランス15および電力変換装置101が一層大型化し、高価になる。
However, when trying to apply the converter cells 20-1 to 20-P having the same specifications, the specifications must be determined according to the one having the highest transformer potential difference. As a result, the
〈第1実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態によれば、1次側系統(60)と、N相(Nは3以上の自然数)の交流系統である2次側系統(70)との間に接続され、各々が一対の1次側端子(25,26)と、一対の2次側端子(27,28)とを有する第1〜第3の電力変換セル(20−1〜20−6)を備え、第1〜第3の電力変換セル(20−1〜20−6)の1次側端子は直列接続されるとともに、1次側系統(60)に接続され、第1の電力変換セル(20−1,20−2)の2次側端子は2次側第1相(2次側V相)に係る箇所に接続され、第2の電力変換セル(20−3,20−4)の2次側端子は2次側第2相(2次側U相)に係る箇所に接続され、第3の電力変換セル(20−5,20−6)の2次側端子は2次側第3相(2次側W相)に係る箇所に接続されている。これにより、1次側電圧に基づく2次側電圧の変動成分、または2次側電圧に基づく1次側電圧の変動成分を小型の部品で抑制することができ、電力変換装置(100)を小型かつ安価に構成できる。
<Effect of the first embodiment>
As described above, according to the present embodiment, it is connected between the primary side system (60) and the secondary side system (70) which is an AC system of N phase (N is a natural number of 3 or more). Each includes first to third power conversion cells (20-1 to 20-6) having a pair of primary terminals (25, 26) and a pair of secondary terminals (27, 28). The primary terminals of the first to third power conversion cells (20-1 to 20-6) are connected in series and connected to the primary system (60), so that the first power conversion cell (20-) is connected. The secondary terminal of 1,20-2) is connected to the location related to the secondary first phase (secondary V phase), and is the secondary of the second power conversion cell (20-3, 20-4). The side terminals are connected to the locations related to the secondary side second phase (secondary side U phase), and the secondary side terminals of the third power conversion cell (20-5, 20-6) are the secondary side third phase. It is connected to the location related to (secondary W phase). As a result, the fluctuation component of the secondary side voltage based on the primary side voltage or the fluctuation component of the primary side voltage based on the secondary side voltage can be suppressed by a small component, and the power conversion device (100) can be made small. And it can be configured inexpensively.
また、第1〜第3の電力変換セル(20−1〜20−6)は、それぞれ、1次巻線(15a)と、1次巻線(15a)に対して絶縁された2次巻線(15b)とを有するトランス(15)を備える。これにより、1次側と2次側とを適切に絶縁できる。 Further, the first to third power conversion cells (20-1 to 20-6) are the primary winding (15a) and the secondary winding insulated from the primary winding (15a), respectively. A transformer (15) having (15b) is provided. Thereby, the primary side and the secondary side can be appropriately insulated.
また、本実施形態によれば、1次側系統(60)は、M相(Mは3以上の自然数)の交流系統であり、電力変換装置(100)は、各々が一対の1次側端子(25,26)と、一対の2次側端子(27,28)とを有する第4〜第9の電力変換セル(20−7〜20−18)をさらに備え、第1〜第3の電力変換セル(20−1〜20−6)の1次側端子は直列接続されるとともに、1次側第1相(1次側R相)に係る箇所に接続され、第4〜第6の電力変換セル(20−7〜20−12)の1次側端子は直列接続されるとともに、1次側第2相(1次側T相)に係る箇所に接続され、第7〜第9の電力変換セル(20−13〜20−18)の1次側端子は直列接続されるとともに、1次側第3相(1次側S相)に係る箇所に接続され、第1の電力変換セル(20−1,20−2)、第6の電力変換セル(20−11,20−12)、および第8の電力変換セル(20−15,20−16)の2次側端子は直列接続されるとともに、2次側第1相(2次側V相)に係る箇所に接続され、第2の電力変換セル(20−3,20−4)、第4の電力変換セル(20−7,20−8)、および第9の電力変換セル(20−17,10−18)の2次側端子は直列接続されるとともに、2次側第2相(2次側U相)に係る箇所に接続され、第3の電力変換セル(20−5,20−6)、第5の電力変換セル(20−9,20−10)、および第7の電力変換セル(20−13,20−14)の2次側端子は直列接続されるとともに、2次側第3相(2次側W相)に係る箇所に接続されている。
これにより、多相交流同士を変換する場合においても、1次側電圧に基づく2次側電圧の変動成分、または2次側電圧に基づく1次側電圧の変動成分を小型の部品で抑制することができ、電力変換装置(100)を小型で安価に構成できる。
Further, according to the present embodiment, the primary side system (60) is an AC system of M phase (M is a natural number of 3 or more), and the power conversion device (100) has a pair of primary side terminals. A fourth to ninth power conversion cell (20-7 to 20-18) having (25, 26) and a pair of secondary terminal (27, 28) is further provided, and the first to third power is provided. The primary side terminals of the conversion cells (20-1 to 20-6) are connected in series and are connected to the locations related to the primary side first phase (primary side R phase), and the fourth to sixth power sources are connected. The primary side terminals of the conversion cells (20-7 to 20-12) are connected in series and are connected to the locations related to the primary side second phase (primary side T phase), and the seventh to ninth power sources are connected. The primary side terminals of the conversion cells (20-13 to 20-18) are connected in series and are connected to the locations related to the primary side third phase (primary side S phase), and the first power conversion cell (1st power conversion cell (20-13 to 20-18)). The secondary terminals of 20-1, 20-2), the sixth power conversion cell (20-11, 20-12), and the eighth power conversion cell (20-15, 20-16) are connected in series. At the same time, it is connected to the location related to the first phase on the secondary side (V phase on the secondary side), and is connected to the second power conversion cell (20-3, 20-4) and the fourth power conversion cell (20-7, 20-8) and the secondary side terminals of the ninth power conversion cell (20-17, 10-18) are connected in series, and at the location related to the secondary side second phase (secondary side U phase). Connected, a third power conversion cell (20-5, 20-6), a fifth power conversion cell (20-9, 20-10), and a seventh power conversion cell (20-13, 20-14). ) Is connected in series and is connected to a portion related to the secondary side third phase (secondary side W phase).
As a result, even when converting multi-phase AC to each other, the fluctuation component of the secondary side voltage based on the primary side voltage or the fluctuation component of the primary side voltage based on the secondary side voltage can be suppressed by a small component. The power conversion device (100) can be configured in a small size and at low cost.
また、トランス(15)は1次巻線(15a)と2次巻線(15b)との間で100Hz以上の周波数で電力を伝送するものであり、第1〜第3の電力変換セル(20−1〜20−6)は、それぞれ、1次側端子(25,26)と1次巻線(15a)との間で電力を伝送する1次側回路(21)と、2次側端子(27,28)と2次巻線(15b)との間で電力を伝送する2次側回路(22)と、をさらに備える。これにより、1次側回路(21)および2次側回路(22)において、電力を適切に変換できる。 Further, the transformer (15) transmits electric power between the primary winding (15a) and the secondary winding (15b) at a frequency of 100 Hz or higher, and the first to third power conversion cells (20). -1 to 20-6) are the primary side circuit (21) and the secondary side terminal (21) that transmit power between the primary side terminals (25, 26) and the primary winding (15a), respectively. It further comprises a secondary circuit (22) that transmits power between the 27, 28) and the secondary winding (15b). Thereby, the electric power can be appropriately converted in the primary side circuit (21) and the secondary side circuit (22).
また、1次側回路(21)は、一対の1次側端子(25,26)と1次側直流電圧(Vdc1)との間で電力を伝送する第1の交直変換器(11)と、1次側直流電圧(Vdc1)と1次巻線(15a)との間で電力を伝送する第2の交直変換器(12)と、を有し、2次側回路(22)は、2次側直流電圧(Vdc2)と2次巻線(15b)との間で電力を伝送する第3の交直変換器(13)と、一対の2次側端子(27,28)と2次側直流電圧(Vdc2)との間で電力を伝送する第4の交直変換器(14)と、を有する。これにより、直流電圧を介して、安定的に電力を変換できる。 Further, the primary side circuit (21) includes a first AC / DC converter (11) that transmits power between a pair of primary side terminals (25, 26) and a primary side DC voltage (Vdc1). It has a second AC / DC converter (12) that transmits power between the primary side DC voltage (Vdc1) and the primary winding (15a), and the secondary side circuit (22) is secondary. A third AC / DC converter (13) that transmits power between the side DC voltage (Vdc2) and the secondary winding (15b), a pair of secondary terminals (27, 28), and a secondary DC voltage. It has a fourth AC / DC converter (14) that transmits power to and from (Vdc2). As a result, electric power can be stably converted via the DC voltage.
また、本実施形態においては、第1〜第3の電力変換セル(20−1〜20−6)のうち、1次側端子(25,26)における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セル(20−1)と、2次側端子(27,28)における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セル(20−6)と、が異なり、第4〜第6の電力変換セル(20−7〜20−12)のうち、1次側端子(25,26)における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セル(20−7)と、2次側端子(27,28)における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セル(20−12)と、が異なり、第7〜第9の電力変換セル(20−13〜20−18)のうち、1次側端子(25,26)における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セル(20−13)と、2次側端子(27,28)における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セル(20−18)と、が異なるように、各々の2次側端子を2次側系統(70)に接続している。
これにより、電力変換セルのトランス電位差のばらつきを小さくすることができ、耐圧の低いトランス(15)を適用することができる。これにより、電力変換装置(100)を一層小型かつ安価に構成できる。
Further, in the present embodiment, among the first to third power conversion cells (20-1 to 20-6), the power conversion in which the absolute value of the ground potential at the primary side terminals (25, 26) is the highest. The cell (20-1) and the power conversion cell (20-6) having the highest absolute value of the ground potential at the secondary terminal (27, 28) are different from each other, and the fourth to sixth power conversion cells ( 20-7 to 20-12), in the power conversion cell (20-7) where the absolute value of the ground potential at the primary side terminals (25, 26) is the highest, and at the secondary side terminals (27, 28). The primary terminal (25,) of the 7th to 9th power conversion cells (20-13 to 20-18) is different from the power conversion cell (20-12) having the highest absolute value to the ground potential. The power conversion cell (20-13) having the highest absolute value of the ground potential in 26) and the power conversion cell (20-18) having the highest absolute value of the ground potential in the secondary terminals (27, 28). , Are different, and each secondary terminal is connected to the secondary system (70).
As a result, the variation in the transformer potential difference of the power conversion cell can be reduced, and the transformer (15) having a low withstand voltage can be applied. As a result, the power conversion device (100) can be configured in a smaller size and at a lower cost.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態による電力変換装置120の構成を説明する。なお、以下の説明において、図1〜図3の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図4は、電力変換装置120の結線図である。電力変換装置120は、第1実施形態のもの(図1参照)と同様に、18台のコンバータセル20−1〜20−18を有している。各コンバータセル20の構成は第1実施形態のもの(図2参照)と同様である。電力変換装置120は、何れも3相交流系統である1次側系統62と、2次側系統70との間で、双方向または一方向の電力変換を行うものである。
[Second Embodiment]
Next, the configuration of the
FIG. 4 is a wiring diagram of the
ここで、1次側系統62は、R相、S相、T相電圧が現れるR相線62R、S相線62S、およびT相線62Tを有している。また、2次側系統70の構成は、第1実施形態のものと同様である。コンバータセル20−1〜20−6の1次側端子25,26(図2参照)は、R相線62RとT相線62Tとの間に、順次直列に接続されている。同様に、コンバータセル20−7〜20−12の1次側端子25,26は、T相線62TとS相線62Sとの間に、順次直列に接続されている。同様に、コンバータセル20−13〜20−18の1次側端子25,26は、S相線62SとR相線62Rとの間に、順次直列に接続されている。
Here, the
また、各コンバータセル20の2次側端子27,28と、2次側系統70との接続関係は、第1実施形態のものと同様である。このように、電力変換装置120は、1次側系統62と2次側系統70とをΔ−Y結線にて接続するものである。本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏するとともに、中性線の無い、3相3線式の1次側系統62にも適用できる点で適用範囲を広げることができる。
なお、上述した例では、1次側をY結線とし、2次側をΔ結線にしたが、1次側をΔ結線とし、2次側をY結線にしてもよい。
Further, the connection relationship between the
In the above-mentioned example, the primary side is Y-connected and the secondary side is Δ-connected, but the primary side may be Δ-connected and the secondary side may be Y-connected.
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態による電力変換装置130の構成を説明する。なお、以下の説明において、図1〜図4の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図5は、電力変換装置130の結線図である。電力変換装置130は、第2実施形態のもの(図4参照)と同様に、18台のコンバータセル20−1〜20−18を有している。各コンバータセル20の構成は第1実施形態のもの(図2参照)と同様である。電力変換装置130は、何れも3相交流系統である1次側系統62と、2次側系統72との間で、双方向または一方向の電力変換を行うものである。
[Third Embodiment]
Next, the configuration of the
FIG. 5 is a wiring diagram of the
ここで、1次側系統62の構成は第2実施形態(図4参照)のものと同様である。また、コンバータセル20−1〜20−18の1次側端子25,26と、1次側系統62との接続関係も、第2実施形態のものと同様である。一方、2次側系統72は、U相、V相、W相電圧が現れるU相線72U、V相線72VおよびW相線72Wを有している。
Here, the configuration of the
ここで、2次側回路22にハッチングを付したコンバータセル20−1,20−2,20−16,20−15,20−11,20−12の各2次側端子27,28は、U相線72UとV相線72Vとの間に順次直列に接続されている。また、2次側回路22が白ヌキであるコンバータセル20−13,20−14,20−10,20−9,20−5,20−6の各2次側端子27,28は、V相線72VとW相線72Wとの間に順次直列に接続されている。また、2次側回路22にドット網掛けを付したコンバータセル20−7,20−8,20−4,20−3,20−17,20−18の各2次側端子27,28は、W相線72WとU相線72Uとの間に順次直列に接続されている。
Here, the
このように、電力変換装置130は、1次側系統62と2次側系統72をΔ−Δ結線にて接続するものである。本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏するとともに、1次側系統62および2次側系統72が共に中性線の無い、3相3線式の系統であっても適用できる点で、適用範囲をさらに広げることができる。
In this way, the
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態による電力変換装置140の構成を説明する。なお、以下の説明において、図1〜図5の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図6は、電力変換装置140の結線図である。電力変換装置140は、3台のコンバータセル20−101〜20−103(第1〜第3の電力変換セル)を有している。各コンバータセル20の構成は第1実施形態のもの(図2参照)と同様である。電力変換装置140は、単相交流系統である1次側系統64と、3相交流系統である2次側系統74との間で、双方向または一方向の電力変換を行うものである。
[Fourth Embodiment]
Next, the configuration of the
FIG. 6 is a wiring diagram of the
ここで、1次側系統64は、一対の線路64P,64Nを有している。また、2次側系統74は、中性線74Nと、U相、V相、W相電圧が現れるU相線74U、V相線74V、W相線74Wと、を有している。コンバータセル20−101〜20−103の1次側端子25,26は、線路64P,64Nの間に順次直列に接続されている。
Here, the
また、コンバータセル20−101の2次側端子27,28は、それぞれV相線74Vおよび中性線74Nに接続されている。同様に、コンバータセル20−102の2次側端子27,28は、それぞれU相線74Uおよび中性線74Nに接続されている。同様に、コンバータセル20−103の2次側端子27,28は、それぞれW相線74Wおよび中性線74Nに接続されている。
Further, the
図6において、電力潮流が2次側から1次側に向かって流れているとすると、コンバータセル20−101に含まれるコンデンサ17,18(図2参照)の端子電圧には、V相電圧に同期する脈流成分を有している。これにより、コンバータセル20−101の1次側電圧に現れる変動成分は、2次側V相電圧に同期する。同様に、コンバータセル20−102の1次側電圧に現れる変動成分は、2次側U相電圧に同期する。同様に、コンバータセル20−103の1次側電圧に現れる変動成分は、2次側W相電圧に同期する。 In FIG. 6, assuming that the power flow flows from the secondary side to the primary side, the terminal voltage of the capacitors 17 and 18 (see FIG. 2) included in the converter cells 20-101 is a V-phase voltage. It has a synchronous pulsating component. As a result, the variable component appearing in the primary side voltage of the converter cells 20-101 is synchronized with the secondary side V-phase voltage. Similarly, the variable component appearing in the primary side voltage of the converter cells 20-102 is synchronized with the secondary side U-phase voltage. Similarly, the variable component appearing in the primary side voltage of the converter cells 20-103 is synchronized with the secondary side W phase voltage.
これらV相電圧、U相電圧、W相電圧に同期する個々の変動成分は、略同一形状の波形であり、相互に「2π/3」の位相差を有する。これらコンバータセル20−101〜20−103の1次側端子25,26が直列接続されると、1次側電圧においてV相電圧、U相電圧、W相電圧に同期する個々の変動成分は相殺され、そのレベルは抑制される。
The individual fluctuation components synchronized with the V-phase voltage, the U-phase voltage, and the W-phase voltage have substantially the same waveform and have a phase difference of "2π / 3" from each other. When the
このように、本実施形態は、1次側系統(64)と、N相(Nは3以上の自然数)の2次側系統(74)との間に接続され、各々が一対の1次側端子(25,26)と、一対の2次側端子(27,28)とを有する第1〜第3の電力変換セル(20−101〜20−103)を備え、第1〜第3の電力変換セル(20−101〜20−103)の1次側端子は直列接続されるとともに、1次側系統(64)に接続され、第1の電力変換セル(20−101)の2次側端子は2次側第1相(2次側V相)に係る箇所に接続され、第2の電力変換セル(20−102)の2次側端子は2次側第2相(2次側U相)に係る箇所に接続され、第3の電力変換セル(20−103)の2次側端子は2次側第3相(2次側W相)に係る箇所に接続されている点で、第1〜第3実施形態と同様である。 In this way, the present embodiment is connected between the primary side system (64) and the secondary side system (74) of the N phase (N is a natural number of 3 or more), and each is a pair of primary sides. The first to third power conversion cells (20-101 to 20-103) having terminals (25, 26) and a pair of secondary side terminals (27, 28) are provided, and the first to third powers are provided. The primary terminal of the conversion cell (20-101 to 20-103) is connected in series and is connected to the primary system (64), and the secondary terminal of the first power conversion cell (20-101) is connected. Is connected to the location related to the secondary side first phase (secondary side V phase), and the secondary side terminal of the second power conversion cell (20-102) is the secondary side second phase (secondary side U phase). ), And the secondary terminal of the third power conversion cell (20-103) is connected to the secondary third phase (secondary W phase). This is the same as that of the first to third embodiments.
従って、本実施形態は、第1〜第3実施形態のものと同様に、コンデンサ17,18(図2参照)の容量が小さい場合であっても、電圧変動率を抑制できるため、コンデンサ17,18として容量の小さなものを適用することができ、小型かつ安価な電力変換装置140を実現できるという効果を奏する。
Therefore, in the present embodiment, as in the first to third embodiments, the voltage fluctuation rate can be suppressed even when the capacities of the capacitors 17 and 18 (see FIG. 2) are small. As the value 18, a device having a small capacity can be applied, and an effect that a small and inexpensive
[変形例]
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
[Modification example]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. The above-described embodiments are exemplified for the purpose of explaining the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment, or add / replace another configuration. In addition, the control lines and information lines shown in the figure show what is considered necessary for explanation, and do not necessarily show all the control lines and information lines necessary for the product. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected. Possible modifications to the above embodiment are, for example, as follows.
(1)上記各実施形態においては、スイッチング素子としてMOSFETを適用した例を説明したが、スイッチング素子として、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、バイポーラトランジスタ、サイリスタ、GTO(Gate Turn-Off Thyristor)、IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)、あるいはサイラトロン等の真空管式の素子を適用してもよい。また、半導体を適用する場合に、その材質はSi、SiC、GaN等、任意のものを適用できる。 (1) In each of the above embodiments, an example in which a MOSFET is applied as a switching element has been described, but the switching elements include an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a bipolar transistor, a thyristor, a GTO (Gate Turn-Off Thyristor), and an IEGT. (Injection Enhanced Gate Transistor), or a vacuum tube type element such as a silatron may be applied. Further, when a semiconductor is applied, any material such as Si, SiC, and GaN can be applied as the material.
(2)図7は、コンバータセル20の変形例のブロック図である。図2に示した交直変換器11〜14は、双方向に電力を変換できるようにスイッチング素子を用いたHブリッジを適用したが、一方向に電力を変換できればよい場合は、交直変換器11〜14の一部において、整流素子を用いたHブリッジを適用してもよい。図7に示す構成は、その一例として、図2における交直変換器13を、4個の整流素子(符号なし)を適用した交直変換器13aに置換したものである。本変形例においても、高周波トランス15のトランス電位差は、上記各実施形態と同様になるため、電力変換装置を小型かつ安価に構成することができる。交直変換器13aにおける4個の整流素子は、半導体ダイオードであってもよく、真空管式の水銀整流器等であってもよい。また、半導体を適用する場合に、その材質はSi、SiC、GaN等、任意のものを適用できる。
(2) FIG. 7 is a block diagram of a modified example of the
(3)上述した第1実施形態においては、1次側電位の高いコンバータセル20ほど2次側電圧は低くなる傾向を有するように、各コンバータセル20−1〜20−18を接続した。より詳細には、1次側端子25,26における対地電位の絶対値が最も高くなるコンバータセル20と、2次側端子27,28における対地電位の絶対値が最も高くなるコンバータセル20セルと、が異なるように、各コンバータセル20−1〜20−18を接続した。
しかし、高周波トランス15が、高いトランス電位差に対応できる場合は、必ずしもこのような接続方法を採らなくてもよい。すなわち、1次側端子25,26における対地電位の絶対値が最も高くなるコンバータセル20と、2次側端子27,28における対地電位の絶対値が最も高くなるコンバータセル20とが同一のものであってもよい。
(3) In the first embodiment described above, the converter cells 20-1 to 20-18 are connected so that the
However, if the high-
また、図1において、コンバータセル20−1〜20−61次側電位の高い順に列挙すると、コンバータセル20−1,20−2(V相)、コンバータセル20−3,20−4(U相)、コンバータセル20−5,20−6(W相)、の順になっている。しかし、この順序は、高周波トランス15が対応可能であれば、(U,V,W)、(U,W,V)、(V,U,W)、(V,W,U)、(W,U,V)、(W,V,U)の6通りの順序のうち何れであってもよい。
Further, in FIG. 1, when the converter cells 20-1 to 20-6 are listed in descending order of potential, the converter cells 20-1, 20-2 (V phase) and the converter cells 20-3, 20-4 (U phase) are listed in descending order. ), Converter cells 20-5, 20-6 (W phase), in that order. However, this order is (U, V, W), (U, W, V), (V, U, W), (V, W, U), (W) if the
(4)また、上記各実施形態において、図2に示す交直変換器12,13と、高周波トランス15との間にコンデンサを挿入してもよい。図8(a)は、交直変換器12と1次巻線15aとの間にコンデンサ51を挿入するとともに、交直変換器13と2次巻線15bとの間にコンデンサ52を挿入した例を示す。また、図8(b)は、交直変換器12と1次巻線15aとの間にコンデンサ51を挿入した例であり、図8(c)は、交直変換器13と2次巻線15bとの間にコンデンサ52を挿入した例である。また、上記各実施形態に適用される高周波トランス15は、意図的に漏れインダクタンスを発生させるように設計したものを用いてもよい。
(4) Further, in each of the above embodiments, a capacitor may be inserted between the AC /
(5)上記第4実施形態においては、1次側系統64は単相交流系統であり、2次側系統74は3相交流系統であったが、1次側を3相交流系統とし、2次側を単相交流系統にしてもよい。また、3相交流系統の側は、Δ結線にしてもよい。
(5) In the fourth embodiment, the
さらに、1次側系統64は、直流系統であってもよい。この場合、コンバータセル20における交直変換器11(図2参照)を削除し、コンデンサ17の両端を1次側端子25,26に接続するとよい。換言すれば、本変形例は、1次側回路(21)は、一対の1次側端子(25,26)と1次巻線(15a)との間で電力を伝送する第2の交直変換器(12)を有し、2次側回路(22)は、2次側直流電圧(Vdc2)と2次巻線(15b)との間で電力を伝送する第3の交直変換器(13)と、一対の2次側端子(27,28)と2次側直流電圧(Vdc2)との間で電力を伝送する第4の交直変換器(14)と、を有するものになる。
Further, the
(6)また、上記各実施形態において、コンバータセル20の構成は、図2および図7に示したもの以外の、様々な構成を適用できる。すなわち、1次側AC端子間電圧V1に対応する変動成分が2次側AC端子間電圧V2に現れ、あるいは、2次側AC端子間電圧V2に対応する変動成分が1次側AC端子間電圧V1に現れるコンバータセルであれば、その構成にかかわらず、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
(6) Further, in each of the above embodiments, various configurations other than those shown in FIGS. 2 and 7 can be applied to the configuration of the
(7)上記第1〜第3実施形態は、1次側系統の相数Mと、2次側系統の相数Nとが共に「3」である例について説明したが、相数M,Nは「4」以上であってもよく、相数Mは相数Nとは異なる値であってもよい。また、上記各実施形態において、コンバータセル20の数は「18」個であったが、コンバータセル20の数は任意である。但し、各コンバータセル20の仕様を同一にするためには、コンバータセル20の数は、「N×M」の自然数倍にすることが好ましい。
(7) In the first to third embodiments, the example in which the number of phases M of the primary side system and the number of phases N of the secondary side system are both "3" has been described, but the numbers of phases M and N have been described. May be "4" or more, and the number of phases M may be a value different from the number of phases N. Further, in each of the above embodiments, the number of
11 交直変換器(第1の交直変換器)
12 交直変換器(第2の交直変換器)
13 交直変換器(第3の交直変換器)
14 交直変換器(第4の交直変換器)
15 高周波トランス(トランス)
15a 1次巻線
15b 2次巻線
20 コンバータセル(電力変換セル)
20−1,20−2 コンバータセル(第1の電力変換セル)
20−3,20−4 コンバータセル(第2の電力変換セル)
20−5,20−6 コンバータセル(第3の電力変換セル)
20−7,20−8 コンバータセル(第4の電力変換セル)
20−9,20−10 コンバータセル(第5の電力変換セル)
20−11,20−12 コンバータセル(第6の電力変換セル)
20−13,20−14 コンバータセル(第7の電力変換セル)
20−15,20−16 コンバータセル(第8の電力変換セル)
20−17,10−18 コンバータセル(第9の電力変換セル)
20−101 コンバータセル(第1の電力変換セル)
20−102 コンバータセル(第2の電力変換セル)
20−103 コンバータセル(第3の電力変換セル)
21 1次側回路
22 2次側回路
25,26 1次側端子
27,28 2次側端子
60,62,64 1次側系統
70,72,74 2次側系統
100,120,130,140 電力変換装置
Vdc1 (1次側直流電圧)
Vdc2 (2次側直流電圧)
11 AC / DC converter (first AC / DC converter)
12 AC / DC converter (second AC / DC converter)
13 AC / DC converter (third AC / DC converter)
14 AC / DC converter (4th AC / DC converter)
15 High frequency transformer (transformer)
15a Primary winding 15b Secondary winding 20 Converter cell (power conversion cell)
20-1, 20-2 converter cell (first power conversion cell)
20-3, 20-4 converter cell (second power conversion cell)
20-5, 20-6 converter cell (third power conversion cell)
20-7, 20-8 converter cell (fourth power conversion cell)
20-9, 20-10 converter cell (fifth power conversion cell)
20-11, 20-12 converter cell (sixth power conversion cell)
20-13, 20-14 converter cell (7th power conversion cell)
20-15, 20-16 converter cell (8th power conversion cell)
20-17, 10-18 converter cell (9th power conversion cell)
20-101 converter cell (first power conversion cell)
20-102 converter cell (second power conversion cell)
20-103 Converter cell (third power conversion cell)
21
Vdc2 (secondary DC voltage)
Claims (8)
前記第1〜第3の電力変換セルの前記1次側端子は直列接続されるとともに、前記1次側系統に接続され、
前記第1の電力変換セルの前記2次側端子は2次側第1相に係る箇所に接続され、
前記第2の電力変換セルの前記2次側端子は2次側第2相に係る箇所に接続され、
前記第3の電力変換セルの前記2次側端子は2次側第3相に係る箇所に接続されている
ことを特徴とする電力変換装置。 It is connected between the primary side system and the secondary side system which is an AC system of N phase (N is a natural number of 3 or more), and each has a pair of primary side terminals and a pair of secondary side terminals. Equipped with first to third power conversion cells having
The primary side terminals of the first to third power conversion cells are connected in series and connected to the primary side system.
The secondary side terminal of the first power conversion cell is connected to a portion related to the secondary side first phase.
The secondary side terminal of the second power conversion cell is connected to a portion related to the secondary side second phase.
A power conversion device characterized in that the secondary side terminal of the third power conversion cell is connected to a portion related to the secondary side third phase.
1次巻線と、前記1次巻線に対して絶縁された2次巻線とを有するトランスを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 Each of the first to third power conversion cells
The power conversion device according to claim 1, further comprising a transformer having a primary winding and a secondary winding insulated from the primary winding.
各々が一対の前記1次側端子と、一対の前記2次側端子とを有する第4〜第9の電力変換セルをさらに備え、
前記第1〜第3の電力変換セルの前記1次側端子は直列接続されるとともに、1次側第1相に係る箇所に接続され、
前記第4〜第6の電力変換セルの前記1次側端子は直列接続されるとともに、1次側第2相に係る箇所に接続され、
前記第7〜第9の電力変換セルの前記1次側端子は直列接続されるとともに、1次側第3相に係る箇所に接続され、
前記第1の電力変換セル、前記第6の電力変換セル、および前記第8の電力変換セルの前記2次側端子は直列接続されるとともに、前記2次側第1相に係る箇所に接続され、
前記第2の電力変換セル、前記第4の電力変換セル、および前記第9の電力変換セルの前記2次側端子は直列接続されるとともに、前記2次側第2相に係る箇所に接続され、
前記第3の電力変換セル、前記第5の電力変換セル、および前記第7の電力変換セルの前記2次側端子は直列接続されるとともに、前記2次側第3相に係る箇所に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The primary paraphyly system is an M-phase (M is a natural number of 3 or more) AC system.
Further comprising fourth to ninth power conversion cells, each having a pair of the primary terminals and a pair of the secondary terminals.
The primary side terminals of the first to third power conversion cells are connected in series and connected to a portion related to the primary side first phase.
The primary side terminals of the 4th to 6th power conversion cells are connected in series and connected to a portion related to the primary side second phase.
The primary side terminals of the 7th to 9th power conversion cells are connected in series and connected to a portion related to the primary side third phase.
The first power conversion cell, the sixth power conversion cell, and the secondary terminal of the eighth power conversion cell are connected in series and connected to a portion related to the first phase of the secondary side. ,
The second power conversion cell, the fourth power conversion cell, and the secondary terminal of the ninth power conversion cell are connected in series and connected to a portion related to the second phase of the secondary side. ,
The third power conversion cell, the fifth power conversion cell, and the secondary terminal of the seventh power conversion cell are connected in series and connected to a portion related to the third phase of the secondary side. The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is characterized by the above.
前記第1〜第3の電力変換セルは、それぞれ、
前記1次側端子と前記1次巻線との間で電力を伝送する1次側回路と、
前記2次側端子と前記2次巻線との間で電力を伝送する2次側回路と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 The transformer transmits electric power between the primary winding and the secondary winding at a frequency of 100 Hz or higher.
Each of the first to third power conversion cells
A primary circuit that transmits power between the primary terminal and the primary winding,
The power conversion device according to claim 2, further comprising a secondary side circuit for transmitting electric power between the secondary side terminal and the secondary winding.
前記2次側回路は、2次側直流電圧と前記2次巻線との間で電力を伝送する第3の交直変換器と、一対の前記2次側端子と前記2次側直流電圧との間で電力を伝送する第4の交直変換器と、を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 The primary side circuit comprises a first AC / DC converter that transmits electric power between a pair of the primary side terminals and a primary side DC voltage, and the primary side DC voltage and the primary winding. Has a second AC / DC converter that transmits power between
The secondary side circuit comprises a third AC / DC converter that transmits electric power between the secondary side DC voltage and the secondary winding, and a pair of the secondary side terminals and the secondary side DC voltage. The power conversion device according to claim 4, further comprising a fourth AC / DC converter for transmitting power between them.
前記2次側回路は、2次側直流電圧と前記2次巻線との間で電力を伝送する第3の交直変換器と、一対の前記2次側端子と前記2次側直流電圧との間で電力を伝送する第4の交直変換器と、を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 The primary circuit comprises a second AC / DC converter that transmits power between the pair of primary terminals and the primary winding.
The secondary side circuit comprises a third AC / DC converter that transmits electric power between the secondary side DC voltage and the secondary winding, and a pair of the secondary side terminals and the secondary side DC voltage. The power conversion device according to claim 4, further comprising a fourth AC / DC converter for transmitting power between them.
ことを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 Among the first to third power conversion cells, the power conversion cell having the highest absolute value of the ground potential at the primary side terminal and the power conversion having the highest absolute value of the ground potential at the secondary side terminal. The power conversion device according to claim 3, wherein the cell is a different power conversion cell.
前記第1〜第3の電力変換セルの前記1次側端子を直列接続するとともに、1次側第1相に係る箇所に接続し、
前記第4〜第6の電力変換セルの前記1次側端子を直列接続するとともに、1次側第2相に係る箇所に接続し、
前記第7〜第9の電力変換セルの前記1次側端子を直列接続するとともに、1次側第3相に係る箇所に接続し、
前記第1の電力変換セル、前記第6の電力変換セル、および前記第8の電力変換セルの前記2次側端子を直列接続するとともに、2次側第1相に係る箇所に接続し、
前記第2の電力変換セル、前記第4の電力変換セル、および前記第9の電力変換セルの前記2次側端子を直列接続するとともに、2次側第2相に係る箇所に接続し、
前記第3の電力変換セル、前記第5の電力変換セル、および前記第7の電力変換セルの前記2次側端子を直列接続するとともに、2次側第3相に係る箇所に接続し、かつ、
前記第1〜第3の電力変換セルのうち、前記1次側端子における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セルと、前記2次側端子における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セルと、が異なり、前記第4〜第6の電力変換セルのうち、前記1次側端子における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セルと、前記2次側端子における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セルと、が異なり、前記第7〜第9の電力変換セルのうち、前記1次側端子における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セルと、前記2次側端子における対地電位の絶対値が最も高くなる電力変換セルと、が異なるように、各々の前記2次側端子を前記2次側系統に接続する
ことを特徴とする電力変換装置の接続方法。 A power conversion device including first to ninth power conversion cells, each having a pair of primary side terminals and a pair of secondary side terminals, is provided as an M-phase (M is a natural number of 3 or more) primary side system. And the connection method of the power conversion device connected between the N phase (N is a natural number of 3 or more) and the secondary side system.
The primary side terminals of the first to third power conversion cells are connected in series and connected to a portion related to the primary side first phase.
The primary side terminals of the 4th to 6th power conversion cells are connected in series and connected to a portion related to the primary side second phase.
The primary side terminals of the 7th to 9th power conversion cells are connected in series and connected to a portion related to the primary side third phase.
The first power conversion cell, the sixth power conversion cell, and the secondary terminal of the eighth power conversion cell are connected in series and connected to a portion related to the first phase of the secondary side.
The second power conversion cell, the fourth power conversion cell, and the secondary terminal of the ninth power conversion cell are connected in series and connected to a portion related to the second phase of the secondary side.
The third power conversion cell, the fifth power conversion cell, and the secondary terminal of the seventh power conversion cell are connected in series, and are connected to a portion related to the third phase of the secondary side. ,
Among the first to third power conversion cells, the power conversion cell having the highest absolute value of the ground potential at the primary side terminal and the power conversion having the highest absolute value of the ground potential at the secondary side terminal. The cell is different from the cell, and among the 4th to 6th power conversion cells, the power conversion cell having the highest absolute value of the ground potential at the primary side terminal and the absolute value of the ground potential at the secondary side terminal Is different from the power conversion cell having the highest value, and among the 7th to 9th power conversion cells, the power conversion cell having the highest absolute value of the ground potential at the primary side terminal and the secondary side terminal A method of connecting a power conversion device, which comprises connecting each of the secondary side terminals to the secondary side system so as to be different from the power conversion cell having the highest absolute value of the ground potential in the above.
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