JP2014027789A

JP2014027789A - Power converter

Info

Publication number: JP2014027789A
Application number: JP2012166459A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Miyagawa; 良平宮川; Yuichi Mabuchi; 雄一馬淵; Hikari Meguro; 光目黒
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-02-06

Abstract

【課題】直流電圧回路の過剰なエネルギーを消費するエネルギー消費手段の半導体スイッチング素子破損を防止する回路を小型化した電力変換器を提供する。
【解決手段】直流電圧回路と、該直流電圧回路の直流電圧を交流電圧に変換して、二次励磁発電機の回転子配線に供給する回転子側コンバータと、系統配線の交流電圧を直流電圧に変換して、前記直流電圧回路に供給する系統側コンバータと、前記直流電圧回路のエネルギーを消費するエネルギー消費手段と、半導体スイッチング素子の端子電圧を検出して制御する電圧抑制回路とを備え、前記二次励磁発電機の回転子配線側からの過剰な電流の流入により前記直流電圧回路の電圧が上昇した場合に、前記エネルギー消費手段をオンさせて前記直流電圧回路の電圧を所定の範囲に低下させ、前記エネルギー消費手段がオフする際に、前記電圧抑制回路が前記半導体スイッチング素子のオフ時の跳ね上がり電圧を抑制する。
【選択図】図１Provided is a power converter in which a circuit that prevents damage to a semiconductor switching element of an energy consuming means that consumes excessive energy of a DC voltage circuit is miniaturized.
A DC voltage circuit, a rotor side converter that converts a DC voltage of the DC voltage circuit into an AC voltage, and supplies the AC voltage to a rotor wiring of a secondary excitation generator, and an AC voltage of a system wiring is converted into a DC voltage. A system-side converter for converting to and supplying the DC voltage circuit, energy consuming means for consuming the energy of the DC voltage circuit, and a voltage suppression circuit for detecting and controlling the terminal voltage of the semiconductor switching element, When the voltage of the DC voltage circuit rises due to the inflow of excessive current from the rotor wiring side of the secondary excitation generator, the energy consuming means is turned on to bring the voltage of the DC voltage circuit into a predetermined range. When the energy consuming means is turned off, the voltage suppression circuit suppresses a jumping voltage when the semiconductor switching element is turned off.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、発電機用の電力変換器に関する。 The present invention relates to a power converter for a generator.

風力発電システムでは、発電機によって発生した電力を電力系統に送電する場合に、電力変換器を介して供給する。したがって、電力系統で地絡事故などによって電圧低下が発生した場合には、電力変換器も影響を受ける。例えば交流励磁型発電機の場合には、事故点に電流を供給しようと動作し、回転子巻線に過大な電流が誘起され、電力変換器の中の励磁用コンバータに過大な電流が流れる。そして、このような系統事故時においても、風力発電システムを電力系統から解列せずに、運転を継続しなければならないという規格が欧州や中国などで定められている。
特許文献１には、系統事故時過電流消費装置の交流入力を、発電機回転子と励磁用コンバータの間に接続し、励磁用コンバータ直流電圧上昇を検出して系統事故時に短絡回路を動作させ、これによって、交流励磁型発電機の励磁用電力変換器を系統擾乱による過電流から保護し、更に運転継続を実現する短絡回路（過電流消費装置）を発電機回転子と励磁用コンバータの間に接続し、系統電圧低下と励磁用コンバータの直流電圧上昇を検出して過電流消費装置を動作させることで実現するという技術が開示されている。
また、電圧上昇を抑制するためにエネルギーを消費する放電回路として、抵抗器とＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチング素子を組み合わせ、さらに放電回路にスナバ回路（Snubber circuit）を付加し、単にＩＧＢＴをオン（ＯＮ）させてエネルギーを消費させるのみならず、ＩＧＢＴのオフ（ＯＦＦ）時に配線路の寄生インダクタンスによる電圧の跳ね上がりをスナバ回路で抑制する方法もある。 In a wind power generation system, when electric power generated by a generator is transmitted to an electric power system, it is supplied via a power converter. Therefore, when a voltage drop occurs due to a ground fault in the power system, the power converter is also affected. For example, in the case of an AC excitation generator, an operation is performed to supply current to the point of the accident, an excessive current is induced in the rotor winding, and an excessive current flows through the excitation converter in the power converter. In such a system failure, standards such as Europe and China have been established that the operation must be continued without disconnecting the wind power generation system from the power system.
In Patent Document 1, the AC input of the overcurrent consuming device at the time of a system fault is connected between the generator rotor and the excitation converter, and the short circuit is operated at the time of the system fault by detecting the DC voltage rise of the excitation converter. In this way, the excitation power converter of the AC excitation generator is protected from overcurrent due to system disturbance, and a short circuit (overcurrent consumption device) that realizes continued operation is provided between the generator rotor and the excitation converter. And a technique for detecting the system voltage drop and the DC voltage rise of the excitation converter and operating the overcurrent consuming device.
Also, as a discharge circuit that consumes energy to suppress voltage rise, a resistor and a semiconductor switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) are combined, and a snubber circuit is added to the discharge circuit. In addition to consuming energy by turning on the IGBT, there is also a method of suppressing a voltage jump due to parasitic inductance of the wiring path by a snubber circuit when the IGBT is turned off.

特開２０１０−２１３５６３号公報JP 2010-213563 A

しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、過電流消費装置を動作させることしか記載されていない。したがって、過電流消費装置をオフしたときに、配線等のインダクタンスにより発生する電圧の跳ね上がりについての対策が示されていないという問題がある。
また、抵抗器と半導体スイッチング素子を有する放電回路にスナバ回路を取り付ける方式であって、風力発電システムを対象とするような場合の放電回路においては、放電回路にある半導体スイッチング素子がオフするとき、数千アンペア程度の電流を遮断する。
したがって、配線等のインダクタンスによる跳ね上がり電圧も高くなるため、これを防止するためには、定格およびサイズが大きいスナバ回路を接続しなければならないという問題がある。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 only describes operating an overcurrent consuming device. Therefore, when the overcurrent consuming device is turned off, there is a problem that no countermeasure is shown for a voltage jump caused by an inductance such as wiring.
In addition, a snubber circuit is attached to a discharge circuit having a resistor and a semiconductor switching element, and in a discharge circuit for a wind power generation system, when the semiconductor switching element in the discharge circuit is turned off, Blocks several thousand amperes of current.
Therefore, the jumping voltage due to the inductance of the wiring or the like also increases, and there is a problem that a snubber circuit having a large rating and size must be connected to prevent this.

本発明は、前記した問題に鑑みて創案されたものであり、その目的および課題は、直流電圧回路の過剰なエネルギーを消費するエネルギー消費手段の半導体スイッチング素子破損を防止する回路を小型化した電力変換器を提供することである。 The present invention was devised in view of the above-described problems, and its object and problem is to reduce the size of a circuit that prevents damage to a semiconductor switching element of an energy consuming means that consumes excessive energy in a DC voltage circuit. It is to provide a converter.

前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、本発明の電力変換器は、直流電圧回路と、該直流電圧回路の直流電圧を交流電圧に変換して、二次励磁発電機の回転子配線に前記交流電圧を供給する回転子側コンバータと、系統配線の交流電圧を直流電圧に変換して、前記直流電圧回路に前記直流電圧を供給する系統側コンバータと、前記直流電圧回路のエネルギーを消費するエネルギー消費手段と、前記エネルギー消費手段に具備された半導体スイッチング素子の端子電圧を検出して制御する電圧抑制回路と、を備え、前記二次励磁発電機の回転子配線側からの過剰な電流の流入により前記直流電圧回路の電圧が所定の範囲を超えて上昇した際に、前記エネルギー消費手段をオンさせて前記直流電圧回路の電圧を所定の範囲に低下させ、前記エネルギー消費手段がオフする際に、前記電圧抑制回路が前記半導体スイッチング素子のオフ時の跳ね上がり電圧を抑制することを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, the present invention is configured as follows.
That is, the power converter of the present invention includes a DC voltage circuit, and a rotor side converter that converts the DC voltage of the DC voltage circuit into an AC voltage and supplies the AC voltage to the rotor wiring of the secondary excitation generator. A system-side converter that converts the AC voltage of the system wiring into a DC voltage and supplies the DC voltage to the DC voltage circuit, energy consuming means that consumes energy of the DC voltage circuit, and energy consuming means A voltage suppression circuit that detects and controls a terminal voltage of the semiconductor switching element provided, and the voltage of the DC voltage circuit is predetermined by the inflow of excessive current from the rotor wiring side of the secondary excitation generator. When the energy consumption means is turned on to lower the voltage of the DC voltage circuit to a predetermined range and the energy consumption means is turned off. Wherein the voltage suppressing circuit suppresses the jumping voltage at the OFF time of the semiconductor switching element.
Other means will be described in the embodiment for carrying out the invention.

本発明によれば、直流電圧回路の過剰なエネルギーを消費するエネルギー消費手段の半導体スイッチング素子破損を防止する回路を小型化した電力変換器を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter which reduced the circuit which prevents the semiconductor switching element damage of the energy consumption means which consumes the excess energy of a DC voltage circuit can be provided.

本発明の第１実施形態に係る電力変換器の構成例と、この電力変換器と、電力系統および風力発電用の発電機との関連する構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power converter which concerns on 1st Embodiment of this invention, and an example of the structure relevant to this power converter, a power system, and the generator for wind power generation. 本発明の第１実施形態に係る電力変換器におけるアクティブクランプ回路を構成するツェナーダイオードと、チョッパ回路を構成するＩＧＢＴとの接続関係を示した図である。It is the figure which showed the connection relation of Zener diode which comprises the active clamp circuit in the power converter which concerns on 1st Embodiment of this invention, and IGBT which comprises a chopper circuit. 図１に表記した回転子側コンバータの概要の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the outline | summary of the rotor side converter described in FIG. 本発明の第１実施形態に係る電力変換器に、第２の系統配線の系統電圧が低下した場合の現象と、それに対処する電力変換器の動作を模式的に示すタイムチャートであり、（ａ）は第２の系統電圧の変化を示し、（ｂ）は発電機の回転子の電流の変化を示し、（ｃ）は直流電圧回路の直流電圧の変化を示し、（ｄ）はチョッパ回路１のオン・オフ動作を示し、（ｅ）はチョッパ回路２のオン・オフ動作を示し、（ｆ）はチョッパ回路３のオン・オフ動作を示し、（ｇ）はチョッパ回路４のオン・オフ動作を示し、（ｈ）は直流電圧回路の直流電流の変化を示している。FIG. 5 is a time chart schematically showing a phenomenon when the system voltage of the second system wiring is lowered in the power converter according to the first embodiment of the present invention and the operation of the power converter for coping with the phenomenon, (a ) Shows the change of the second system voltage, (b) shows the change of the current of the rotor of the generator, (c) shows the change of the DC voltage of the DC voltage circuit, (d) shows the chopper circuit 1 (E) shows the on / off operation of the chopper circuit 2, (f) shows the on / off operation of the chopper circuit 3, and (g) shows the on / off operation of the chopper circuit 4. (H) shows the change of the DC current of the DC voltage circuit. 本発明の第２実施形態に係る電力変換器の構成例と、この電力変換器と、電力系統および風力発電用の発電機との関連する構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power converter which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and an example of the structure relevant to this power converter, a power system, and the generator for wind power generation.

以下に本願の発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称す）を、図面を参照して説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing invention of this application (henceforth "embodiment") is demonstrated with reference to drawings below.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態として、電力変換器の構成例を説明する。 (First embodiment)
A configuration example of a power converter will be described as a first embodiment of the present invention.

＜電力変換器１０１の構成例＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力変換器１０１の構成例と、この電力変換器１０１と、電力系統（第１の系統配線１１０、変圧器１１１）および風力発電用の発電機１０４との関連する構成の一例を示す図である。
図１において、電力変換器１０１は、固定子配線１０２と回転子配線１０３とによって、風力発電用の二次励磁発電機である発電機１０４に接続されている。
また、電力変換器１０１の第２の系統配線１０９は、固定子配線１０２に接続されるとともにシステム配線１０５に接続されている。
システム配線１０５は、変圧器１１１に接続されている。そして変圧器１１１を介し、第１の系統配線１１０と接続されている。 <Configuration Example of Power Converter 101>
FIG. 1 shows a configuration example of a power converter 101 according to the first embodiment of the present invention, the power converter 101, a power system (first system wiring 110, a transformer 111), and a generator for wind power generation. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration related to 104.
In FIG. 1, a power converter 101 is connected to a generator 104 that is a secondary excitation generator for wind power generation by a stator wiring 102 and a rotor wiring 103.
The second system wiring 109 of the power converter 101 is connected to the stator wiring 102 and to the system wiring 105.
System wiring 105 is connected to transformer 111. Then, it is connected to the first system wiring 110 via the transformer 111.

また、電力変換器１０１は、系統側コンバータ１０７、直流電圧回路１０６、回転子側コンバータ１０８、および制御回路１１４を備えている。
電力変換器１０１は、第２の系統配線１０９（システム配線１０５、固定子配線１０２と相互に接続）の交流電圧を系統側コンバータ１０７で直流電圧に変換して直流電圧回路１０６に供給し、この直流電圧回路１０６の直流電圧を回転子側コンバータ１０８で再び三相交流電力に変換して、風力発電用の二次励磁発電機である発電機１０４の回転子配線１０３に供給する。 The power converter 101 includes a system side converter 107, a DC voltage circuit 106, a rotor side converter 108, and a control circuit 114.
The power converter 101 converts the AC voltage of the second system wiring 109 (connected to the system wiring 105 and the stator wiring 102) into a DC voltage by the system side converter 107, and supplies the DC voltage to the DC voltage circuit 106. The DC voltage of the DC voltage circuit 106 is converted again into three-phase AC power by the rotor-side converter 108 and supplied to the rotor wiring 103 of the generator 104 that is a secondary excitation generator for wind power generation.

《系統側コンバータ１０７と回転子側コンバータ１０８》
系統側コンバータ１０７は、制御回路１１４によって、直流電圧回路１０６の直流電圧レベルが一定となるように動作を制御される。
回転子側コンバータ１０８は、固定子配線１０２への出力電圧の周波数が第２の系統配線１０９の周波数と一致するように、発電機１０４の回転子（不図示）を励磁する電流を流すべく、発電機１０４の回転数を参照した制御回路１１４によって回路動作を制御される。 << System side converter 107 and rotor side converter 108 >>
The operation of the system side converter 107 is controlled by the control circuit 114 so that the DC voltage level of the DC voltage circuit 106 becomes constant.
The rotor-side converter 108 flows a current for exciting the rotor (not shown) of the generator 104 so that the frequency of the output voltage to the stator wiring 102 matches the frequency of the second system wiring 109. The circuit operation is controlled by the control circuit 114 referring to the rotational speed of the generator 104.

《第２の系統配線１０９とシステム配線１０５と固定子配線１０２》
また、第２の系統配線１０９とシステム配線１０５と固定子配線１０２とは、配線の途中において事故が発生していなければ、実質的には概ね、同電圧（同電位）である。しかしながら、電力変換器１０１においては、系統側であるので、電力変換器１０１内部では「第２の系統配線」としている。
また、システム配線１０５は、変圧器１１１から見てシステム側にあるので、変圧器１１１から電力変換器１０１に接続される間を「システム配線」としている。
また、固定子配線１０２とは、発電機１０４からみると固定子配線であるので発電機１０４から電力変換器１０１に接続される間を「固定子配線」としている。
なお、第２の系統配線１０９とシステム配線１０５と固定子配線１０２との間には図示していない遮断器が設けられていることもある。 << Second System Wiring 109, System Wiring 105, and Stator Wiring 102 >>
In addition, the second system wiring 109, the system wiring 105, and the stator wiring 102 are substantially at the same voltage (the same potential) unless an accident occurs in the middle of the wiring. However, since the power converter 101 is on the system side, the power converter 101 has “second system wiring” inside.
Further, since the system wiring 105 is on the system side when viewed from the transformer 111, a period between connection from the transformer 111 to the power converter 101 is referred to as “system wiring”.
Further, the stator wiring 102 is a stator wiring when viewed from the generator 104, and therefore, the portion between the generator 104 and the power converter 101 is referred to as “stator wiring”.
A circuit breaker (not shown) may be provided between the second system wiring 109, the system wiring 105, and the stator wiring 102.

《ＬＣＬフィルタ１１３と平滑コンデンサ１１２とインダクタ１２３》
また、電力変換器１０１は、ＬＣＬフィルタ１１３と平滑コンデンサ１１２とインダクタ１２３とを備えている。
ＬＣＬフィルタ１１３は、第２の系統配線１０９と系統側コンバータ１０７との間に接続され、系統側コンバータ１０７で発生する高調波を第２の系統配線１０９へ流出するのを抑制する。
平滑コンデンサ１１２は、直流電圧回路１０６の直流電源間に接続され、系統側コンバータ１０７で出力された直流電圧の高周波成分を除去するとともに、直流電圧回路１０６の直流電圧（電力）を安定化させる。
インダクタ１２３は、二次励磁発電機である発電機１０４の回転子配線１０３に突発的に発生する高電圧から回転子側コンバータ１０８を保護する役目をする。 << LCL filter 113, smoothing capacitor 112, and inductor 123 >>
The power converter 101 includes an LCL filter 113, a smoothing capacitor 112, and an inductor 123.
The LCL filter 113 is connected between the second system wiring 109 and the system side converter 107, and suppresses the harmonics generated by the system side converter 107 from flowing out to the second system wiring 109.
The smoothing capacitor 112 is connected between the DC power sources of the DC voltage circuit 106, removes the high frequency component of the DC voltage output from the system side converter 107, and stabilizes the DC voltage (power) of the DC voltage circuit 106.
The inductor 123 serves to protect the rotor-side converter 108 from a high voltage suddenly generated in the rotor wiring 103 of the generator 104 that is a secondary excitation generator.

《抵抗手段とチョッパ回路とアクティブクランプ回路》
また、電力変換器１０１は、抵抗手段１１９〜１２２とチョッパ回路１１５〜１１８とアクティブクランプ回路（電圧抑制回路）１２５〜１２８とを備えている。
抵抗手段１１９〜１２２は、抵抗素子もしくは抵抗素子を有する抵抗回路で構成され、電流が流れるとジュール熱によってエネルギーを消費する。
チョッパ回路１１５〜１１８は、ＩＧＢＴによって構成され、それぞれ抵抗手段１１９〜１２２と直列に接続されている。これらの直列回路は、それぞれ直流電圧回路１０６の直流電源間に接続されている。また、チョッパ回路１１５〜１１８がそれぞれオンすると抵抗手段１１９〜１２２にそれぞれ電流が流れ、抵抗手段１１９〜１２２はエネルギーを消費する。
したがって、抵抗手段１１９〜１２２、もしくは抵抗手段１１９〜１２２とチョッパ回路１１５〜１１８を組み合わせた回路をエネルギー消費手段と称するものとする。 <Resistance means, chopper circuit and active clamp circuit>
The power converter 101 includes resistance means 119 to 122, chopper circuits 115 to 118, and active clamp circuits (voltage suppression circuits) 125 to 128.
The resistance means 119 to 122 are configured by a resistance element or a resistance circuit having a resistance element, and consume energy by Joule heat when a current flows.
The chopper circuits 115 to 118 are composed of IGBTs and are connected in series with the resistance means 119 to 122, respectively. These series circuits are connected between the DC power sources of the DC voltage circuit 106, respectively. When the chopper circuits 115 to 118 are turned on, currents flow through the resistance means 119 to 122, respectively, and the resistance means 119 to 122 consume energy.
Therefore, the resistance means 119 to 122 or a circuit in which the resistance means 119 to 122 and the chopper circuits 115 to 118 are combined is referred to as an energy consumption means.

アクティブクランプ回路１２５〜１２８は、図２で後記するように、ツェナーダイオードによって構成されている。ツェナーダイオードに所定の電圧（ツェナー電圧、降伏電圧）以上の電圧が印加されると、急激に電流が流れる特性を利用する。
なお、ツェナーダイオードのアノードがチョッパ回路１１５〜１１８であるＩＧＢＴのゲートに接続され、ＩＧＢＴを制御するので、ツェナーダイオードをアクティブクランプ回路１２５〜１２８としている。
なお、抵抗手段１１９〜１２２にそれぞれ接続されているインダクタンス１２９〜１３２は配線に付随する寄生インダクタンスである。 The active clamp circuits 125 to 128 are constituted by Zener diodes as will be described later with reference to FIG. When a voltage equal to or higher than a predetermined voltage (zener voltage, breakdown voltage) is applied to the Zener diode, a characteristic that current flows suddenly is used.
In addition, since the anode of a Zener diode is connected to the gate of IGBT which is the chopper circuits 115-118 and IGBT is controlled, the Zener diode is used as the active clamp circuits 125-128.
Inductances 129 to 132 connected to the resistance means 119 to 122 are parasitic inductances associated with the wiring.

《アクティブクランプ回路１２５とチョッパ回路１１５との接続関係》
図２は、本発明の第１実施形態に係る電力変換器におけるアクティブクランプ回路１２５を構成するツェナーダイオードと、チョッパ回路１１５を構成するＩＧＢＴとの接続関係を示した図である。
なお、図２の構成では、アクティブクランプ回路１２５は、単体のツェナーダイオードで構成されているので、ツェナーダイオードをツェナーダイオード１２５と適宜、表記する。また、チョッパ回路１１５は、単体のＩＧＢＴで構成されているので、ＩＧＢＴをＩＧＢＴ１１５と適宜、表記する。
図２において、ＩＧＢＴ１１５のコレクタとツェナーダイオード１２５のカソードとが互いに接続され、ＩＧＢＴ１１５のゲートとツェナーダイオード１２５のアノードが互いに接続されている。
したがって、ＩＧＢＴ１１５のカソードとゲート間に所定の電圧（ツェナーダイオード１２５のツェナー電圧、降伏電圧）以上の過大な電圧が加わらない構成となっている。 << Connection between active clamp circuit 125 and chopper circuit 115 >>
FIG. 2 is a diagram showing a connection relationship between the Zener diode constituting the active clamp circuit 125 and the IGBT constituting the chopper circuit 115 in the power converter according to the first embodiment of the present invention.
In the configuration of FIG. 2, the active clamp circuit 125 is configured by a single Zener diode, and therefore the Zener diode is appropriately referred to as a Zener diode 125. Further, since the chopper circuit 115 is composed of a single IGBT, the IGBT is appropriately expressed as the IGBT 115.
In FIG. 2, the collector of the IGBT 115 and the cathode of the Zener diode 125 are connected to each other, and the gate of the IGBT 115 and the anode of the Zener diode 125 are connected to each other.
Therefore, an excessive voltage higher than a predetermined voltage (the Zener voltage and breakdown voltage of the Zener diode 125) is not applied between the cathode and the gate of the IGBT 115.

《電流センサ１４１〜１４４と電圧センサ１５１、１５２》
また、図１において、電力変換器１０１は、電流センサ１４１〜１４４と電圧センサ１５１、１５２とを備えている。
電流センサ１４１〜１４４は、システム配線１０５、固定子配線１０２、第２の系統配線１０９、回転子配線１０３のそれぞれの配線に流れる電流を測定する。したがって、システム配線１０５、固定子配線１０２、回転子配線１０３を電力変換器１０１の内部にそれぞれ引き入れた箇所に電流センサ１４１、１４２、１４４を設置する。また、電流センサ１４３をＬＣＬフィルタ１１３と系統側コンバータ１０７との間に設置し、第２の系統配線１０９に流れる電流に相当する電流を測定する。
電圧センサ１５１は、固定子配線１０２を電力変換器１０１の内部にそれぞれ引き入れた箇所に設置される。電圧センサ１５２は、第２の系統配線１０９に設置される。電圧センサ１５１、１５２は、それぞれの三相配線の線間電圧を測定する。
電流センサ１４１〜１４４と電圧センサ１５１、１５２において測定された信号を出力する信号線は、それぞれ制御回路１１４に接続されている。 << Current sensors 141-144 and voltage sensors 151, 152 >>
In FIG. 1, the power converter 101 includes current sensors 141 to 144 and voltage sensors 151 and 152.
The current sensors 141 to 144 measure currents flowing through the system wiring 105, the stator wiring 102, the second system wiring 109, and the rotor wiring 103. Therefore, current sensors 141, 142, and 144 are installed at locations where the system wiring 105, the stator wiring 102, and the rotor wiring 103 are respectively drawn into the power converter 101. Further, the current sensor 143 is installed between the LCL filter 113 and the system side converter 107, and the current corresponding to the current flowing through the second system wiring 109 is measured.
The voltage sensor 151 is installed at a location where the stator wiring 102 is pulled into the power converter 101. The voltage sensor 152 is installed in the second system wiring 109. The voltage sensors 151 and 152 measure the line voltage of each three-phase wiring.
Signal lines for outputting signals measured by the current sensors 141 to 144 and the voltage sensors 151 and 152 are connected to the control circuit 114, respectively.

《制御回路１１４》
制御回路１１４の出力である制御信号線は、系統側コンバータ１０７と回転子側コンバータ１０８とアクティブクランプ回路１２５〜１２８とチョッパ回路１１５〜１１８にそれぞれ接続されている。
制御回路１１４は、電流センサ１４１〜１４４と電圧センサ１５１、１５２において測定されたシステム配線１０５、固定子配線１０２、系統配線１０９、回転子配線１０３の電流と電圧の情報を参照して、系統側コンバータ１０７と回転子側コンバータ１０８とアクティブクランプ回路１２５〜１２８とチョッパ回路１１５〜１１８とをそれぞれ制御する。
なお、チョッパ回路１１５〜１１８は、制御回路１１４によって別々に制御されるので、チョッパ回路１１５〜１１８と抵抗手段１１９〜１２２とを備えて構成される複数のエネルギー消費手段は、制御回路１１４によって、独立して制御される。 <Control circuit 114>
A control signal line that is an output of the control circuit 114 is connected to the system side converter 107, the rotor side converter 108, the active clamp circuits 125 to 128, and the chopper circuits 115 to 118, respectively.
The control circuit 114 refers to the current and voltage information of the system wiring 105, the stator wiring 102, the system wiring 109, and the rotor wiring 103 measured by the current sensors 141 to 144 and the voltage sensors 151 and 152. The converter 107, the rotor side converter 108, the active clamp circuits 125 to 128, and the chopper circuits 115 to 118 are controlled.
Since the chopper circuits 115 to 118 are separately controlled by the control circuit 114, a plurality of energy consuming means including the chopper circuits 115 to 118 and the resistance means 119 to 122 are controlled by the control circuit 114. Independently controlled.

《回転子側コンバータ１０８の概要の構成》
図３は、図１に表記した回転子側コンバータ１０８の概要の構成を示す図である。
回転子側コンバータ１０８は、直流電力を三相交流電力に変換する機能を有している。
ＩＧＢＴ１００１とＩＧＢＴ１００２とが直列に接続され、直流電源の正極配線１０８１と負極配線１０８２との間に接続されている。ＩＧＢＴ１００１とＩＧＢＴ１００２との接続点から交流出力線１１１２が出力されている。
また、ＩＧＢＴ１００３とＩＧＢＴ１００４とが直列に接続され、直流電源の正極配線１０８１と負極配線１０８２との間に接続されている。ＩＧＢＴ１００３とＩＧＢＴ１００４との接続点から交流出力線１３１４が出力されている。
また、ＩＧＢＴ１００５とＩＧＢＴ１００６とが直列に接続され、直流電源の正極配線１０８１と負極配線１０８２との間に接続されている。ＩＧＢＴ１００５とＩＧＢＴ１００６との接続点から交流出力線１５１６が出力されている。 << General Configuration of Rotor Side Converter 108 >>
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the rotor-side converter 108 shown in FIG.
The rotor side converter 108 has a function of converting DC power into three-phase AC power.
The IGBT 1001 and the IGBT 1002 are connected in series, and are connected between the positive electrode wiring 1081 and the negative electrode wiring 1082 of the DC power supply. An AC output line 1112 is output from a connection point between the IGBT 1001 and the IGBT 1002.
Further, the IGBT 1003 and the IGBT 1004 are connected in series, and are connected between the positive electrode wiring 1081 and the negative electrode wiring 1082 of the DC power supply. An AC output line 1314 is output from a connection point between the IGBT 1003 and the IGBT 1004.
Further, the IGBT 1005 and the IGBT 1006 are connected in series, and are connected between the positive electrode wiring 1081 and the negative electrode wiring 1082 of the DC power supply. An AC output line 1516 is output from a connection point between the IGBT 1005 and the IGBT 1006.

ＩＧＢＴ１００１〜１００６の各ゲート端子は、それぞれ制御回路１１４に接続され、制御されている。
制御回路１１４は、ＩＧＢＴ１００１とＩＧＢＴ１００２をそれぞれ適切にオン・オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）制御することにより、三相交流を構成するＵ相に相当する交流電流を交流出力線１１１２から出力する。
また、制御回路１１４は、ＩＧＢＴ１００３とＩＧＢＴ１００４をそれぞれ適切にオン・オフ制御することにより、三相交流を構成するＶ相に相当する交流電流を交流出力線１３１４から出力する。
また、制御回路１１４は、ＩＧＢＴ１００５とＩＧＢＴ１００６をそれぞれ適切にオン・オフ制御することにより、三相交流を構成するＷ相に相当する交流電流を交流出力線１５１６から出力する。 The gate terminals of the IGBTs 1001 to 1006 are connected to the control circuit 114 and controlled.
The control circuit 114 outputs an alternating current corresponding to the U phase constituting the three-phase alternating current from the alternating current output line 1112 by appropriately turning on and off (ON / OFF) the IGBT 1001 and the IGBT 1002.
The control circuit 114 outputs an alternating current corresponding to the V phase constituting the three-phase alternating current from the alternating current output line 1314 by appropriately turning on and off the IGBT 1003 and the IGBT 1004.
Control circuit 114 outputs an alternating current corresponding to the W phase constituting the three-phase alternating current from alternating current output line 1516 by appropriately controlling on / off of IGBT 1005 and IGBT 1006, respectively.

以上の回転子側コンバータ１０８の構成と制御回路１１４によるＩＧＢＴ１００１〜１００６の制御によって、直流電源の正極配線１０８１と負極配線１０８２から、回転子側コンバータ１０８の交流出力線１１１２、１３１４、１５１６に可変電圧可変周波数の三相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの出力が得られる。
このとき、回転子側コンバータ１０８は、直流電力を可変電圧可変周波数の三相交流電力に変換するインバータとして動作する。
なお、以上のコンバータ（回転子側コンバータ１０８）の動作を適正に遂行させるために、ＩＧＢＴ１００１〜１００６には、それぞれダイオード１０１１〜１０１６が逆並列に接続されている。 Due to the configuration of the rotor side converter 108 and the control of the IGBTs 1001 to 1006 by the control circuit 114, the variable voltage is supplied from the positive line 1081 and the negative line 1082 of the DC power source to the AC output lines 1112, 1314, 1516 of the rotor side converter 108. Each output of the variable frequency three-phase alternating current U phase, V phase, and W phase is obtained.
At this time, the rotor-side converter 108 operates as an inverter that converts DC power into three-phase AC power with variable voltage and variable frequency.
In order to appropriately perform the operation of the above converter (rotor side converter 108), diodes 1011 to 1016 are connected in reverse parallel to IGBTs 1001 to 1006, respectively.

また、回転子側コンバータ１０８の交流出力線１１１２、１３１４、１５１６に三相交流電力を入力し、制御回路１１４でＩＧＢＴ１００１〜１００６を適切に制御すれば、正極配線１０８１と負極配線１０８２との間に直流電力を出力することもできる。
この場合には、回転子側コンバータ１０８は、三相交流電力を直流電力に変換するコンバータとして動作する。 Further, if three-phase AC power is input to the AC output lines 1112, 1314, and 1516 of the rotor-side converter 108 and the IGBTs 1001 to 1006 are appropriately controlled by the control circuit 114, a gap between the positive electrode wiring 1081 and the negative electrode wiring 1082 is obtained. DC power can also be output.
In this case, the rotor-side converter 108 operates as a converter that converts three-phase AC power into DC power.

＜発電機から電力変換器へのエネルギー流入＞
次に、風力発電システムにおける系統電圧低下時の発電機から電力変換器へのエネルギーが流入する現象と、その対策としてのエネルギー消費手段と電圧上昇を防止するアクティブクランプ回路の構成と動作について、図１と図４を参照して説明する。 <Energy inflow from generator to power converter>
Next, the phenomenon of energy flowing from the generator to the power converter at the time of system voltage drop in the wind power generation system, the energy consumption means as a countermeasure and the configuration and operation of the active clamp circuit that prevents the voltage rise are shown in the figure. 1 and FIG.

図４は、本発明の第１実施形態に係る電力変換器に、第２の系統配線の系統電圧が低下した場合の現象と、それに対処する電力変換器の動作を模式的に示すタイムチャートであり、（ａ）は第２の系統電圧の変化を示し、（ｂ）は発電機１０４の回転子の電流の変化を示し、（ｃ）は直流電圧回路１０６の直流電圧の変化を示し、（ｄ）はチョッパ回路１（１１５、図１）のオン・オフ動作を示し、（ｅ）はチョッパ回路２（１１６、図１）のオン・オフ動作を示し、（ｆ）はチョッパ回路３（１１７、図１）のオン・オフ動作を示し、（ｇ）はチョッパ回路４（１１８、図１）のオン・オフ動作を示し、（ｈ）は直流電圧回路１０６の直流電流の変化を示している。
なお、図４において、横軸は時間の推移を示している。また、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｈ）において、各特性の変化を示すことを主眼としているので縦軸における絶対値については表記していない。 FIG. 4 is a time chart schematically showing the phenomenon in the case where the system voltage of the second system wiring is lowered and the operation of the power converter coping with the phenomenon in the power converter according to the first embodiment of the present invention. Yes, (a) shows the change of the second system voltage, (b) shows the change of the current of the rotor of the generator 104, (c) shows the change of the DC voltage of the DC voltage circuit 106, ( d) shows the on / off operation of the chopper circuit 1 (115, FIG. 1), (e) shows the on / off operation of the chopper circuit 2 (116, FIG. 1), and (f) shows the chopper circuit 3 (117). 1) shows the on / off operation, (g) shows the on / off operation of the chopper circuit 4 (118, FIG. 1), and (h) shows the change in the DC current of the DC voltage circuit 106. .
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the transition of time. In (a), (b), (c), and (h), since the main purpose is to show changes in each characteristic, the absolute value on the vertical axis is not shown.

《系統電圧の変化》
図４（ａ）は、第２の系統配線１０９（図１）の系統電圧の変化を示している。
第１の系統配線１１０（図１）と第２の系統配線１０９は、変圧器１１１（図１）の１次側と２次側にそれぞれ接続されているので、互いに電力を送受するとともに電気的に影響を及ぼしあう。したがって、第１の系統配線１１０、もしくは第２の系統配線１０９のいずれかにおいて、地絡などの事故が発生すれば、第２の系統配線１０９の電圧は低下する。
風力発電システムの欧州や中国の規格においては、第１の系統配線１１０に系統事故が発生しても、第２の系統配線１０９に係る風力発電システムを第１の系統配線１１０の電力系統から切り離してはならないと定められている。
図４（ａ）において、時間ｔ１以前で第２の系統電圧が１００％のときは、事故などが発生していない通常の場合であって、風力発電システムが定格値を出力している状況である。
また、時間ｔ１において、第１の系統配線１１０、もしくは第２の系統配線１０９のいずれかに系統事故が発生し、第２の系統電圧が定格値の２０％に落ちた状況について、次に説明する。なお定格値の２０％は、中国の規格で定められている想定値である。 <Change in system voltage>
FIG. 4A shows changes in the system voltage of the second system wiring 109 (FIG. 1).
Since the first system wiring 110 (FIG. 1) and the second system wiring 109 are respectively connected to the primary side and the secondary side of the transformer 111 (FIG. 1), they transmit and receive power to each other and are electrically connected. Affect each other. Therefore, if an accident such as a ground fault occurs in either the first system wiring 110 or the second system wiring 109, the voltage of the second system wiring 109 decreases.
According to European and Chinese standards for wind power generation systems, even if a system fault occurs in the first system wiring 110, the wind power generation system related to the second system wiring 109 is disconnected from the power system of the first system wiring 110. It is stipulated that it should not.
In FIG. 4A, when the second system voltage is 100% before time t1, it is a normal case where no accident has occurred and the wind power generation system is outputting the rated value. is there.
Further, a situation where a system fault has occurred in either the first system wiring 110 or the second system wiring 109 at time t1 and the second system voltage has dropped to 20% of the rated value will be described next. To do. Note that 20% of the rated value is an assumed value defined in Chinese standards.

《回転子電流の流入》
風力発電用の発電機１０４は、電圧が低下した場合においても所定の電力を引き続き発生するように、回転子の電流が自動的に増加する機構となっている。
そのために、図４（ｂ）の回転子電流は、時間ｔ１において、第２の系統電圧の低下にともない、逆に大きく上昇する。
発電機１０４の回転子電流の増加は、回転子配線１０３（図１）における電圧の上昇を伴い、回転子側コンバータ１０８（図１）に印加される。回転子側コンバータ１０８は、図３に示すように、ＩＧＢＴ１００１〜１００６には、それぞれ逆並列に接続されたダイオード１０１１〜１０１６が備えられている。
このダイオード１０１１〜１０１６によって、ＩＧＢＴ１００１〜１００６のオン・オフにかかわらず、発電機１０４の大きく上昇した回転子電流が回転子側コンバータ１０８の直流電源（正極配線１０８１、負極配線１０８２間）に流入する。《Inflow of rotor current》
The generator 104 for wind power generation has a mechanism that automatically increases the rotor current so that predetermined power is continuously generated even when the voltage drops.
For this reason, the rotor current in FIG. 4 (b) rises greatly at the time t1 as the second system voltage decreases.
The increase in the rotor current of the generator 104 is applied to the rotor-side converter 108 (FIG. 1) with an increase in voltage in the rotor wiring 103 (FIG. 1). As shown in FIG. 3, in the rotor-side converter 108, the IGBTs 1001 to 1006 are provided with diodes 1011 to 1016 connected in antiparallel.
Regardless of whether the IGBTs 1001 to 1006 are turned on or off, the diodes 1011 to 1016 cause the rotor current greatly increased in the generator 104 to flow into the DC power supply (between the positive electrode wiring 1081 and the negative electrode wiring 1082) of the rotor side converter 108. .

《直流電圧の上昇とその防止》
直流電圧回路１０６（図１）の直流電圧は、発電機１０４の回転子電流の流入により、平滑コンデンサ１１２によって直流電圧が上昇する。したがって、図４（ｃ）に示すように時間ｔ１〜ｔ２において上昇する。
そのまま直流電圧が上昇するとＩＧＢＴ１００１〜１００６が絶縁破壊（半導体スイッチング素子の破損）を起こす可能性があるので、チョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）を時間ｔ２で一斉にオン（図４（ｄ）〜（ｇ））させて、抵抗手段１１９〜１２２に流入した回転子電流のエネルギーを消費させ、直流電圧の上昇を防ぐ。
このチョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）と抵抗手段１１９〜１２２によるエネルギー消費手段の作用により、図４（ｃ）の時間ｔ２〜ｔ３においては、直流電圧は減少している。なお、チョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）をそのままオフさせたままにすると、特性線４０１のように直流電圧は上昇し続ける。この上昇は、ＩＧＢＴの耐圧の限界による絶縁破壊が起こるまで続く可能性がある。《DC voltage rise and its prevention》
The DC voltage of the DC voltage circuit 106 (FIG. 1) is increased by the smoothing capacitor 112 due to the inflow of the rotor current of the generator 104. Therefore, as shown in FIG.4 (c), it raises in time t1-t2.
Since the IGBTs 1001 to 1006 may cause dielectric breakdown (damage of the semiconductor switching element) if the DC voltage rises as it is, the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) are turned on all at the time t2 (FIG. 4D). To (g)), the energy of the rotor current flowing into the resistance means 119 to 122 is consumed to prevent the DC voltage from rising.
Due to the action of the energy consuming means by the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) and the resistance means 119 to 122, the DC voltage is decreased from time t2 to t3 in FIG. If the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) are left off as they are, the DC voltage continues to rise as shown by the characteristic line 401. This increase may continue until dielectric breakdown occurs due to the IGBT withstand voltage limit.

また、時間ｔ３において、チョッパ回路１（１１５）のみをオフしている。このとき、チョッパ回路２〜４はオンしているので、図４（ｃ）の時間ｔ２〜ｔ３においては、直流電圧は低下を続けている。なお、チョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）をすべてオフにすると、特性線４０２のように直流電圧は再び上昇する。
また、時間ｔ４において、チョッパ回路２（１１６）をオフさせる。
また、時間ｔ５において、チョッパ回路３（１１７）をオフさせる。
また、時間ｔ６において、チョッパ回路４（１１８）をオフさせて、すべてがオフとなる。
なお、特性線４０３は、時間ｔ４において、残りのすべてのチョッパ回路２〜４（１１６〜１１８）をオフさせたときの直流電圧の上昇を示している。
また、特性線４０４は、時間ｔ５において、残りのすべてのチョッパ回路３〜４（１１７〜１１８）をオフさせたときの直流電圧の上昇を示している。 At time t3, only the chopper circuit 1 (115) is turned off. At this time, since the chopper circuits 2 to 4 are on, the DC voltage continues to decrease during the time t2 to t3 in FIG. When all of the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) are turned off, the DC voltage rises again as indicated by the characteristic line 402.
At time t4, the chopper circuit 2 (116) is turned off.
At time t5, the chopper circuit 3 (117) is turned off.
Further, at time t6, the chopper circuit 4 (118) is turned off, and everything is turned off.
Characteristic line 403 indicates an increase in DC voltage when all remaining chopper circuits 2 to 4 (116 to 118) are turned off at time t4.
A characteristic line 404 indicates an increase in DC voltage when all the remaining chopper circuits 3 to 4 (117 to 118) are turned off at time t5.

《チョッパ回路のオフ時の跳ね上がり電圧について》
また、チョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）と抵抗手段１１９〜１２２によるエネルギー消費手段の作用による効果があった時点において、チョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）をオフすると、配線に寄生するインダクタンス１２９〜１３２の作用により、跳ね上がり電圧が発生する。
チョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）の各電流遮断時の電流をＩ_１［Ａ］とし、配線などのインダクタンス１２９〜１３２をそれぞれＬ_１［Ｈ］とすれば、この跳ね上がり電圧Ｖ_１［Ｖ］は、次の（１式）で示す関係がある。
Ｖ_１＝Ｌ_１（ｄＩ_１／ｄｔ）・・・（１式）
この（１式）で表された跳ね上がり電圧を軽減する方法としては、配線に寄生するインダクタンス１２９〜１３２を小さくする方法もある。しかしながら、制約もあって、効果には限界がある。 <Bounce voltage when chopper circuit is off>
Further, when the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) and the resistance means 119 to 122 have the effect of the energy consumption means, and the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) are turned off, the wiring becomes parasitic. A jumping voltage is generated by the action of the inductances 129 to 132.
If the current at the time of each current interruption of the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) is I ₁ [A], and the inductances 129 to 132 such as wirings are L ₁ [H], the jump voltage V ₁ [V ] Have the relationship shown by the following (formula 1).
V ₁ = L ₁ (dI ₁ / dt) (1 formula)
As a method of reducing the jumping voltage represented by (Expression 1), there is a method of reducing the inductances 129 to 132 parasitic on the wiring. However, there are limitations and the effects are limited.

図４で示しているのは、チョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）を、独立に制御して、時間をずらして順にオフさせる方法である。この方法によれば、チョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）によって遮断される電流が集中しないので、各遮断時における（１式）で表される跳ね上がり電圧は、所定の範囲に抑えることができる。
また、この方法では、電圧変動（ｔ１）から復電（ｔ７）までに、チョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）の各チョッパのオン・オフの一連の動作が１回であり、かつそれぞれのエネルギー消費手段が独立して制御されている。この各チョッパのオン・オフの一連の動作が１回としていることで、チョッパ回路１〜４（１１５〜１１８）の電流遮断回数を少なくして、跳ね上がり電圧と損失を低減する。 FIG. 4 shows a method in which the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) are controlled independently and turned off in order by shifting the time. According to this method, since the current interrupted by the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) is not concentrated, the jumping voltage expressed by (Equation 1) at the time of each interruption can be suppressed to a predetermined range. .
Further, in this method, a series of on / off operations of the choppers of the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) is performed once from the voltage fluctuation (t1) to the power recovery (t7). Energy consumption means are controlled independently. Since the series of on / off operations of each chopper is performed once, the number of current interruptions of the chopper circuits 1 to 4 (115 to 118) is reduced, and the jumping voltage and loss are reduced.

《アクティブクランプ回路１２５による跳ね上がり電圧の抑制》
また、図２に示すように、チョッパ回路１１５のコレクタとゲート間には、ツェナーダイオード１２５のカソードとアノードがそれぞれ接続されている。
したがって、チョッパ回路１１５のオフの際に発生する跳ね上がり電圧がツェナーダイオード１２５の検知電圧（ツェナー電圧）に達するとツェナーダイオード１２５は、跳ね上がり電圧を抑制するように作用する。
また、ツェナーダイオード１２５は、単体で構成されているが、チョッパ回路１１５であるＩＧＢＴを制御するのでアクティブクランプ回路１２５と称される。
なお、従来の跳ね上がり電圧を抑制するスナバ回路では、跳ね上がり電圧の大小にかかわらず吸収する方式であって、所定の電圧を検知する機能、作用はない。
したがって、所定の電圧（検知電圧、ツェナー電圧）を超した場合の電圧抑制は、本発明の第１実施形態におけるアクティブクランプ回路１２５の方が効果的で、かつ小型の形状で実現できる。 <Suppression of jumping voltage by active clamp circuit 125>
Further, as shown in FIG. 2, the cathode and the anode of the Zener diode 125 are connected between the collector and the gate of the chopper circuit 115, respectively.
Therefore, when the jump voltage generated when the chopper circuit 115 is turned off reaches the detection voltage (zener voltage) of the Zener diode 125, the Zener diode 125 acts to suppress the jump voltage.
The Zener diode 125 is configured as a single unit, but is referred to as an active clamp circuit 125 because it controls the IGBT that is the chopper circuit 115.
Note that the conventional snubber circuit that suppresses the jumping voltage absorbs regardless of the magnitude of the jumping voltage, and does not have a function or an action for detecting a predetermined voltage.
Therefore, voltage suppression when exceeding a predetermined voltage (detection voltage, Zener voltage) is more effective in the active clamp circuit 125 in the first embodiment of the present invention and can be realized in a small shape.

《第１実施形態としての電力変換器１０１の効果》
アクティブクランプ回路１２５〜１２８を用いた図１の本発明の第１実施形態では、前記したように、エネルギー消費手段（抵抗手段１１９〜１２２＋チョッパ回路１１５〜１１８）で、直流電圧回路１０６の過剰なエネルギーを消費して電圧レベルを低下させる。
さらに、チョッパ回路１１５〜１１８の電流遮断時の損失はインダクタンス１２９〜１３２に蓄えられたエネルギーに関連するため、アクティブクランプ回路１２５〜１２８で跳ね上がり電圧を抑制する。
なお、アクティブクランプ回路１２５〜１２８による跳ね上がり電圧の抑制は、絶縁破壊（半導体スイッチング素子の破損）を防止するのみならず、エネルギー損失を低減することにも有効である。
また、チョッパ回路１１５〜１１８を独立して制御し、各チョッパのオン・オフの一連の動作が１回としていることで、チョッパ回路１１５〜１１８の電流遮断回数を低減して損失を低減することにも効果的である。 << Effect of Power Converter 101 as First Embodiment >>
In the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 using the active clamp circuits 125 to 128, as described above, the energy consumption means (resistor means 119 to 122 + chopper circuits 115 to 118) is used in an excessive amount of the DC voltage circuit 106. It consumes energy and lowers the voltage level.
Furthermore, since the loss at the time of current interruption of the chopper circuits 115 to 118 is related to the energy stored in the inductances 129 to 132, the active clamp circuits 125 to 128 suppress the jumping voltage.
Note that the suppression of the jump voltage by the active clamp circuits 125 to 128 is effective not only for preventing dielectric breakdown (damage of the semiconductor switching element) but also for reducing energy loss.
In addition, the chopper circuits 115 to 118 are controlled independently, and a series of operations of turning on and off each chopper is performed once, thereby reducing the number of current interruptions of the chopper circuits 115 to 118 and reducing loss. It is also effective.

また、回転子電流の過電流を検出しても、電力変換器１０１の直流電圧回路１０６等の回路も所定の特性の範囲内に制御できるので、風車と発電機１０４と電力変換器１０１は、引き続き、運転もしくは稼働できるので、発電効率を確保することができる。
また、アクティブクランプ回路１２５〜１２８を用いることによって、前記したように従来のスナバ回路を採用する方式に比較して、電力変換器として小型化できる。
また、以上においては、風力発電システムの風力低下による発電機１０４からの回転子電流の影響を防止する観点から述べたが、系統（第１の系統配線１１０、システム配線１０５、第２の系統配線１０９）側からの過剰な電流の流入の場合についても、同様に過剰なエネルギーを消費して電圧レベルを低下させる作用をし、同様の効果がある。 Further, even if an overcurrent of the rotor current is detected, a circuit such as the DC voltage circuit 106 of the power converter 101 can be controlled within a predetermined characteristic range, so that the windmill, the generator 104, and the power converter 101 are Since it can continue to operate or operate, power generation efficiency can be ensured.
Further, by using the active clamp circuits 125 to 128, as described above, it is possible to reduce the size of the power converter as compared with a method using a conventional snubber circuit.
Moreover, in the above, it described from the viewpoint which prevents the influence of the rotor current from the generator 104 by the wind power fall of a wind power generation system, but system (1st system wiring 110, system wiring 105, 2nd system wiring) In the case of excessive current inflow from the 109) side, the same level of effect is obtained by consuming excessive energy and lowering the voltage level.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態として、電力変換器の他の構成例を説明する。 (Second Embodiment)
Next, another configuration example of the power converter will be described as a second embodiment of the present invention.

＜電力変換器の他の構成例＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る電力変換器２０１の構成例と、この電力変換器２０１と、電力系統（第１の系統配線２１０）および風力発電用の発電機２０４との関連する構成の一例を示す図である。
図５において、発電機２０４は、永久磁石同期発電機である。したがって、励磁電流に関する配線と回路がない。したがって、発電機２０４と電力変換器２０１との間に接続される配線は、固定子配線２０３である。
なお、図１に示した発電機１０４は、前記したように、二次励磁発電機であり、発電機１０４と電力変換器１０１との間に接続される配線は、固定子配線１０２と回転子配線１０３の２組である。 <Other configuration examples of power converter>
FIG. 5 shows a configuration example of the power converter 201 according to the second embodiment of the present invention, and the relationship between the power converter 201, the power system (first system wiring 210), and the generator 204 for wind power generation. It is a figure which shows an example of the structure to perform.
In FIG. 5, the generator 204 is a permanent magnet synchronous generator. Therefore, there is no wiring and circuit for the excitation current. Therefore, the wiring connected between the generator 204 and the power converter 201 is the stator wiring 203.
The generator 104 shown in FIG. 1 is a secondary excitation generator as described above, and the wiring connected between the generator 104 and the power converter 101 is the stator wiring 102 and the rotor. Two sets of wirings 103 are provided.

《コンバータ２０８とインバータ２０７関連の接続構成》
図５において、風力によって駆動され、永久磁石同期発電機である発電機２０４は、固定子配線２０３によって、コンバータ２０８に三相の交流電圧を入力する。
コンバータ２０８は、入力した交流電圧を直流電圧に変換して、直流電圧回路２０６に直流電力を供給する。
直流電圧回路２０６は、インバータ２０７に直流電圧を入力する。
インバータ２０７は、入力した直流電圧を所定の周波数と電圧の三相交流電圧に変換して、第２の系統配線２０９に出力する。
電力変換器２０１の内部の第２の系統配線２０９は、電力変換器２０１の外部のシステム配線２０５に接続されている。
システム配線２０５の三相交流電力は、変圧器２１１で交流電圧を所定の電圧に変換され、第１の系統配線２１０に供給される三相交流電力となる。 << Connection configuration related to converter 208 and inverter 207 >>
In FIG. 5, a generator 204 that is driven by wind power and is a permanent magnet synchronous generator inputs a three-phase AC voltage to a converter 208 through a stator wiring 203.
Converter 208 converts the input AC voltage into a DC voltage and supplies DC power to DC voltage circuit 206.
The DC voltage circuit 206 inputs a DC voltage to the inverter 207.
The inverter 207 converts the input DC voltage into a three-phase AC voltage having a predetermined frequency and voltage, and outputs it to the second system wiring 209.
The second system wiring 209 inside the power converter 201 is connected to the system wiring 205 outside the power converter 201.
The three-phase AC power of the system wiring 205 is converted into a predetermined voltage by the transformer 211 and becomes three-phase AC power supplied to the first system wiring 210.

《ＬＣＬフィルタ２１３と平滑コンデンサ２１２とインダクタ２２３》
また、電力変換器２０１は、ＬＣＬフィルタ２１３と平滑コンデンサ２１２とインダクタ２２３とを備えている。
ＬＣＬフィルタ２１３は、系統配線２０９とインバータ２０７との間に接続され、インバータ２０７で発生する高調波を第２の系統配線２０９への流出を抑制する。
平滑コンデンサ２１２は、直流電圧回路２０６の直流電源間に接続され、コンバータ２０８で出力された直流電力の高周波成分を除去するとともに、直流電圧回路２０６の直流電圧（電力）を安定化させる。
インダクタ２２３は、発電機２０４の固定子配線２０３に突発的に発生する高電圧からコンバータ２０８を保護する役目をする。 << LCL filter 213, smoothing capacitor 212, and inductor 223 >>
The power converter 201 includes an LCL filter 213, a smoothing capacitor 212, and an inductor 223.
The LCL filter 213 is connected between the system wiring 209 and the inverter 207, and suppresses the harmonics generated by the inverter 207 from flowing out to the second system wiring 209.
Smoothing capacitor 212 is connected between the DC power sources of DC voltage circuit 206, removes high-frequency components of DC power output from converter 208, and stabilizes DC voltage (power) of DC voltage circuit 206.
The inductor 223 serves to protect the converter 208 from a high voltage suddenly generated in the stator wiring 203 of the generator 204.

《抵抗手段とチョッパ回路とアクティブクランプ回路》
また、電力変換器２０１は、抵抗手段２１９〜２２２とチョッパ回路２１５〜２１８とアクティブクランプ回路（電圧抑制回路）２２５〜２２８とを備えている。
以上の抵抗手段２１９〜２２２とチョッパ回路２１５〜２１８とアクティブクランプ回路２２５〜２２８は、図１のそれぞれ抵抗手段１１９〜１２２とチョッパ回路１１５〜１１８とアクティブクランプ回路１２５〜１２８と、概ね同一の構成と機能と作用であるので、重複する説明は省略する。
また、図５におけるインダクタンス２２９〜２３２は、図１のインダクタンス１２９〜１３２に対応した配線に付随する寄生インダクタンスであって、その影響は、概ね図１と同様であるので、重複する説明は省略する。 <Resistance means, chopper circuit and active clamp circuit>
The power converter 201 includes resistance means 219 to 222, chopper circuits 215 to 218, and active clamp circuits (voltage suppression circuits) 225 to 228.
The resistor means 219 to 222, the chopper circuits 215 to 218, and the active clamp circuits 225 to 228 are substantially the same as the resistor means 119 to 122, the chopper circuits 115 to 118, and the active clamp circuits 125 to 128 in FIG. Since this is a function and an action, a duplicate description is omitted.
Further, the inductances 229 to 232 in FIG. 5 are parasitic inductances accompanying the wiring corresponding to the inductances 129 to 132 in FIG. 1, and the influence thereof is almost the same as in FIG. .

《電流センサ２４１、２４３、２４４と電圧センサ２５２》
また、図５において、電力変換器２０１は、電流センサ２４１、２４３、２４４と電圧センサ２５２とを備えている。
電流センサ２４１、２４３、２４４は、システム配線２０５、第２の系統配線２０９、固定子配線２０３のそれぞれの配線に流れる電流を測定する。したがって、システム配線２０５、固定子配線２０３を電力変換器２０１の内部にそれぞれ引き入れた箇所に電流センサ２４１、２４４を設置する。また、電流センサ２４３をＬＣＬフィルタ２１３とインバータ２０７との間に設置し、第２の系統配線１０９に流れる電流に相当する電流を測定する。
電圧センサ２５２は、第２の系統配線２０９に設置され、三相配線の線間電圧を測定する。
電流センサ２４１、２４３、２４４と電圧センサ２５２において測定された信号を出力する信号線は、それぞれ制御回路２１４に接続されている。 << Current Sensors 241, 243, 244 and Voltage Sensor 252 >>
In FIG. 5, the power converter 201 includes current sensors 241, 243 and 244 and a voltage sensor 252.
The current sensors 241, 243, 244 measure currents flowing through the system wiring 205, the second system wiring 209, and the stator wiring 203. Therefore, the current sensors 241 and 244 are installed at the places where the system wiring 205 and the stator wiring 203 are drawn into the power converter 201, respectively. In addition, the current sensor 243 is installed between the LCL filter 213 and the inverter 207, and a current corresponding to the current flowing through the second system wiring 109 is measured.
The voltage sensor 252 is installed in the second system wiring 209 and measures the line voltage of the three-phase wiring.
Signal lines for outputting signals measured by the current sensors 241, 243, 244 and the voltage sensor 252 are connected to the control circuit 214, respectively.

《制御回路２１４》
制御回路２１４の出力である複数の制御信号線は、インバータ２０７とコンバータ２０８とアクティブクランプ回路２２５〜２２８にそれぞれ接続されている。
制御回路２１４は、電流センサ２４１、２４３、２４４と電圧センサ２５２において測定されたシステム配線２０５、第２の系統配線２０９、固定子配線２０３の電流と電圧の情報を参照して、インバータ２０７とコンバータ２０８とアクティブクランプ回路２２５〜２２８とをそれぞれ制御する。 <Control circuit 214>
A plurality of control signal lines that are outputs of the control circuit 214 are connected to the inverter 207, the converter 208, and the active clamp circuits 225 to 228, respectively.
The control circuit 214 refers to the current and voltage information of the system wiring 205, the second system wiring 209, and the stator wiring 203 measured by the current sensors 241, 243, and 244 and the voltage sensor 252, and refers to the inverter 207 and the converter 208 and active clamp circuits 225 to 228 are controlled.

＜第２実施形態の電力変換器２０１の特徴と効果＞
以上、第２実施形態の電力変換器２０１は、風力発電用の発電機２０４の発電した三相交流電圧をコンバータ２０８で一度、直流電圧に変換し、さらに、この直流電圧をインバータ２０７で所定の周波数と電圧の三相交流電圧（電力）に変換する。
そして、この変換した三相交流電圧を、変圧器２１１を介して第１の系統配線２１０に供給している。
図５において、発電機２０４は、永久磁石同期発電機であるので、図１の二次励磁発電機である発電機１０４のような回転子を励磁する回転子配線（１０３）はない。
しかしながら、直流電圧回路２０６に、系統（第１の系統配線２１０、第２の系統配線２０９）や発電機（固定子配線２０３）からの過剰な電流の流入があって、直流電圧回路２０６の直流電圧が通常（所定）の動作範囲を逸脱して上昇した場合には、制御回路２１４は、チョッパ回路２１５〜２１８を動作させる。 <Characteristics and Effects of Power Converter 201 of Second Embodiment>
As described above, the power converter 201 according to the second embodiment converts the three-phase AC voltage generated by the generator 204 for wind power generation into a DC voltage once by the converter 208, and further converts the DC voltage to a predetermined voltage by the inverter 207. Convert to three-phase AC voltage (electric power) of frequency and voltage.
The converted three-phase AC voltage is supplied to the first system wiring 210 via the transformer 211.
In FIG. 5, since the generator 204 is a permanent magnet synchronous generator, there is no rotor wiring (103) which excites a rotor like the generator 104 which is the secondary excitation generator of FIG.
However, there is an inflow of excessive current from the system (first system wiring 210, second system wiring 209) or the generator (stator wiring 203) in the DC voltage circuit 206, and the DC voltage circuit 206 has a direct current. When the voltage rises out of the normal (predetermined) operating range, the control circuit 214 operates the chopper circuits 215 to 218.

このチョッパ回路２１５〜２１８をオンさせることによって、直流電圧回路２０６に流入した過剰なエネルギーを抵抗手段（エネルギー消費手段）２１９〜２２２で消費して、電圧レベルを適正な所定の範囲に保つ。
また、アクティブクランプ回路２２５〜２２８は、それぞれチョッパ回路２１５〜２１８がオフした際の跳ね上がり電圧を検知して、この電圧の跳ね上がり現象を抑制する。より具体的には、アクティブクランプ回路２２５〜２２８がそれぞれツェナーダイオードで構成されている場合には、前記した跳ね上がり電圧がツェナー電圧を超えないように抑制する。なお、アクティブクランプ回路２２５〜２２８は、所定の電圧（ツェナー電圧）を超えないように制御はするが、跳ね上がり電圧分のエネルギーをアクティブクランプ回路２２５〜２２８が消費するわけではないので、小型の形状の回路、機器で実現する。 By turning on the chopper circuits 215 to 218, excess energy flowing into the DC voltage circuit 206 is consumed by the resistance means (energy consuming means) 219 to 222, and the voltage level is maintained within an appropriate predetermined range.
Further, the active clamp circuits 225 to 228 detect the jump voltage when the chopper circuits 215 to 218 are turned off, respectively, and suppress the jump phenomenon of the voltage. More specifically, when each of the active clamp circuits 225 to 228 is configured by a Zener diode, the above jump voltage is suppressed so as not to exceed the Zener voltage. The active clamp circuits 225 to 228 are controlled so as not to exceed a predetermined voltage (zener voltage). However, the active clamp circuits 225 to 228 do not consume the energy of the jumping voltage, so that the size of the active clamp circuits 225 to 228 is small. Realized by the circuit and equipment.

以上のように、抵抗手段２１９〜２２２とチョッパ回路２１５〜２１８によるエネルギー消費手段と、アクティブクランプ回路２２５〜２２８を用いて、直流電圧回路２０６の直流電圧を適切に所定の動作範囲に保つ方法は、風力発電用の発電機（１０４、２０４）が、二次励磁発電機のみならず永久磁石同期発電機の場合でも適用できる。 As described above, the method of appropriately maintaining the DC voltage of the DC voltage circuit 206 within the predetermined operating range using the energy consuming means by the resistance means 219 to 222 and the chopper circuits 215 to 218 and the active clamp circuits 225 to 228 is as follows. The wind power generator (104, 204) is applicable not only to the secondary excitation generator but also to a permanent magnet synchronous generator.

《第２実施形態としての電力変換器２０１の効果》
したがって、永久磁石同期発電機に適用した本発明の第２実施形態としての電力変換器２０１は、二次励磁発電機に適用した本発明の第１実施形態としての電力変換器１０１と同様の効果がある。
すなわち、チョッパ回路２１５〜２１８をオンさせることによって、直流電圧回路２０６に流入した過剰なエネルギーを抵抗手段（エネルギー消費手段）２１９〜２２２で消費して、電圧レベルを適正な所定の範囲に保つ。
また、チョッパ回路２１５〜２１８の電流遮断回数を減らして損失を低減する効果的がある。 << Effects of Power Converter 201 as Second Embodiment >>
Therefore, the power converter 201 as the second embodiment of the present invention applied to the permanent magnet synchronous generator has the same effect as the power converter 101 as the first embodiment of the present invention applied to the secondary excitation generator. There is.
That is, by turning on the chopper circuits 215 to 218, excessive energy flowing into the DC voltage circuit 206 is consumed by the resistance means (energy consuming means) 219 to 222, and the voltage level is maintained in an appropriate predetermined range.
Further, it is effective to reduce the loss by reducing the number of current interruptions of the chopper circuits 215 to 218.

また、アクティブクランプ回路２２５〜２２８による跳ね上がり電圧の抑制は、半導体スイッチング素子の破損を防止するのみならず、エネルギー損失を低減することにも有効である。
また、固定子電流の過電流を検出しても、電力変換器２０１の直流電圧回路２０６等の回路も所定の特性の範囲内に制御できる。このため、風車と発電機２０４と電力変換器２０１は、引き続き、運転もしくは稼働できるので、発電効率を確保することができる。
また、アクティブクランプ回路２２５〜２２８を用いることによって、従来のスナバ回路を採用する方式に比較して、電力変換器として小型化できる。 Further, the suppression of the jump voltage by the active clamp circuits 225 to 228 is effective not only for preventing damage to the semiconductor switching element but also for reducing energy loss.
Further, even if an overcurrent of the stator current is detected, a circuit such as the DC voltage circuit 206 of the power converter 201 can be controlled within a predetermined characteristic range. For this reason, since the windmill, the generator 204, and the power converter 201 can be continuously operated or operated, it is possible to ensure power generation efficiency.
In addition, by using the active clamp circuits 225 to 228, it is possible to reduce the size of the power converter as compared with a method using a conventional snubber circuit.

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明はこれら実施形態およびその変形に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があってもよく、以下にその例をあげる。 (Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, this invention is not limited to these embodiment and its deformation | transformation, There exists a design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention. Well, here are some examples:

《エネルギー消費手段・その他１》
図１では、エネルギー消費手段としてのチョッパ回路２１５〜２１８の４回路の例を示したが、５回路以上、あるいは３回路以下でもよい。用途や状況に適した回路数を選択すれば、性能の向上やコストの低減に効果がある。《Energy consumption means ・ Other 1》
Although FIG. 1 shows an example of four circuits of chopper circuits 215 to 218 as energy consuming means, five or more circuits or three or less circuits may be used. Selecting the number of circuits suitable for the application and situation is effective in improving performance and reducing costs.

《エネルギー消費手段・その他２》
また、図４では、チョッパ回路１〜４（２１５〜２１８、図１）がすべて動作している例を示したが、発電機１０４（図１）の回転子電流による直流電圧の上昇の状況に応じて、動作をしない回路や、長い時間にわたってオンしている回路があってもよい。《Energy consumption means ・ Others2》
FIG. 4 shows an example in which all of the chopper circuits 1 to 4 (215 to 218, FIG. 1) are operating. However, the DC voltage rises due to the rotor current of the generator 104 (FIG. 1). Accordingly, there may be a circuit that does not operate or a circuit that is turned on for a long time.

《エネルギー消費手段・その他３》
図１、図４を参照して、エネルギー消費手段を説明した。図４においては、チョッパ回路１〜４のエネルギー消費手段としての効果を、概ね同一の機能として、図示し説明したが、エネルギー消費手段を構成する抵抗手段の抵抗値が異なるものを用いてもよい。
つまり、回転子電流が大きく直流電圧の上昇が大きい場合には、抵抗値の小さいエネルギー消費手段のチョッパ回路を選択し、また回転子電流が小さく直流電圧の上昇が小さい場合には、抵抗値の大きいエネルギー消費手段のチョッパ回路を選択するような方法をとってもよい。《Energy consumption means ・ Others 3》
The energy consuming means has been described with reference to FIGS. In FIG. 4, the effects of the chopper circuits 1 to 4 as the energy consuming means are illustrated and described as substantially the same function. However, resistors having different resistance values constituting the energy consuming means may be used. .
That is, when the rotor current is large and the DC voltage rises greatly, a chopper circuit of energy consuming means with a small resistance value is selected, and when the rotor current is small and the DC voltage rise is small, the resistance value is reduced. A method of selecting a chopper circuit of a large energy consumption means may be taken.

《アクティブクランプ回路》
図２においては、アクティブクランプ回路１２５として、単体のツェナーダイオードの例を示したが、単体のツェナーダイオードに限定されるものではない。
例えば、ツェナーダイオードにコンデンサを並列に接続し、コンデンサによって、急激な電圧上昇を抑制する効果と、ツェナーダイオードによる所定の電圧以上になることを抑制する効果とを、併せて持たせてもよい。
また、ツェナーダイオードを複数個、直列にして、実効的なツェナー電圧（降伏電圧）を調整してもよい。
また、チョッパ回路１１５がＩＧＢＴ以外の半導体スイッチング素子を用いた場合には、その半導体スイッチング素子の特徴に応じて、アクティブクランプ回路１２５の接続方法を変えてもよい。 <Active clamp circuit>
In FIG. 2, an example of a single Zener diode is shown as the active clamp circuit 125, but the active clamp circuit 125 is not limited to a single Zener diode.
For example, a capacitor may be connected in parallel to the Zener diode, and the capacitor may have both an effect of suppressing an abrupt voltage increase and an effect of suppressing a voltage exceeding a predetermined voltage by the Zener diode.
Further, an effective Zener voltage (breakdown voltage) may be adjusted by connecting a plurality of Zener diodes in series.
When the chopper circuit 115 uses a semiconductor switching element other than the IGBT, the connection method of the active clamp circuit 125 may be changed according to the characteristics of the semiconductor switching element.

《制御回路》
図１においては、制御回路１１４が系統側コンバータ１０７、回転子側コンバータ１０８、チョッパ回路１１５〜１１８を一括制御しているが、系統側コンバータ１０７、回転子側コンバータ１０８、チョッパ回路１１５〜１１８の制御を分担して別々の制御回路が行うこともできる。つまり、制御回路１１４は、様々な回路構成で実現できる。 <Control circuit>
In FIG. 1, the control circuit 114 collectively controls the system side converter 107, the rotor side converter 108, and the chopper circuits 115 to 118, but the system side converter 107, the rotor side converter 108, and the chopper circuits 115 to 118 are controlled. The control can be shared and performed by separate control circuits. That is, the control circuit 114 can be realized with various circuit configurations.

《スイッチング素子》
図１〜図３、図５において、チョッパ回路などのスイッチング素子としてＩＧＢＴで説明したが、ＩＧＢＴに限定されるものではない。例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＢＪＴ（Bipolar junction transistor）、ＳｉＣ（Silicon Carbide）、ＧａＮ（gallium nitride）などの半導体トランジスタを用いてもよい。 <Switching element>
Although FIGS. 1 to 3 and FIG. 5 have been described using the IGBT as a switching element such as a chopper circuit, the present invention is not limited to the IGBT. For example, a semiconductor transistor such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), a BJT (Bipolar Junction Transistor), a SiC (Silicon Carbide), or a GaN (gallium nitride) may be used.

《発電機の用途》
図１、図５においては、発電機は風力発電の発電機として説明したが、風力発電に限定されるものではない。
例えば、海の潮力発電における発電機に本発明を適用してもよい。《Use of generator》
In FIGS. 1 and 5, the generator is described as a wind power generator, but is not limited to wind power generation.
For example, the present invention may be applied to a generator in tidal power generation at sea.

１０１、２０１電力変換器
１０２、２０３固定子配線
１０３回転子配線
１０４発電機、二次励磁発電機
１０５、２０５システム配線
１０６、２０６直流電圧回路
１０７系統側コンバータ
１０８回転子側コンバータ
１０９、２０９系統配線、第２の系統配線
１１０、２１０系統配線、第１の系統配線
１１１、２１１変圧器
１１２、２１２平滑コンデンサ
１１３、２１３ＬＣＬフィルタ
１１４、２１４制御回路
１１５〜１１８、２１５〜２１８チョッパ回路（ＩＧＢＴ、半導体スイッチング素子）
１１９〜１２２、２１９〜２２２抵抗手段、エネルギー消費手段
１２３、２２３インダクタ
１２５〜１２８、２２５〜２２８アクティブクランプ回路（電圧抑制回路、ツェナーダイオード）
１２９〜１３２、２２９〜２３２インダクタンス、寄生インダクタンス
１４１〜１４４、２４１、２４３、２４４電流センサ
１５１、１５２、２５２電圧センサ
２０４発電機、永久磁石同期発電機
２０７インバータ
２０８コンバータ
４０１〜４０４特性線
１００１〜１００６ＩＧＢＴ
１０１１〜１０１６ダイオード
１０８１正極配線
１０８２負極配線
１１１２、１３１４、１５１６交流出力線 101, 201 Power converters 102, 203 Stator wiring 103 Rotor wiring 104 Generator, secondary excitation generator 105, 205 System wiring 106, 206 DC voltage circuit 107 System side converter 108 Rotor side converter 109, 209 System wiring , Second system wiring 110, 210 system wiring, first system wiring 111, 211 transformer 112, 212 smoothing capacitor 113, 213 LCL filter 114, 214 control circuit 115-118, 215-218 chopper circuit (IGBT, semiconductor) Switching element)
119-122, 219-222 Resistance means, energy consumption means 123, 223 Inductors 125-128, 225-228 Active clamp circuit (voltage suppression circuit, Zener diode)
129 to 132, 229 to 232 Inductance, parasitic inductance 141 to 144, 241, 243, 244 Current sensor 151, 152, 252 Voltage sensor 204 Generator, permanent magnet synchronous generator 207 Inverter 208 Converter 401 to 404 Characteristic line 1001 to 1006 IGBT
1011 to 1016 Diode 1081 Positive wiring 1082 Negative wiring 1112, 1314, 1516 AC output line

Claims

A DC voltage circuit;
A converter on the rotor side that converts the DC voltage of the DC voltage circuit into an AC voltage and supplies the AC voltage to the rotor wiring of the secondary excitation generator;
A system side converter that converts an AC voltage of the system wiring into a DC voltage and supplies the DC voltage to the DC voltage circuit;
Energy consuming means for consuming energy of the DC voltage circuit;
A voltage suppression circuit for detecting and controlling the terminal voltage of the semiconductor switching element provided in the energy consuming means;
With
When the voltage of the DC voltage circuit rises beyond a predetermined range due to the inflow of excessive current from the rotor wiring side of the secondary excitation generator, the energy consuming means is turned on to turn on the DC voltage circuit. Reduce the voltage to a predetermined range,
The power converter, wherein when the energy consuming means is turned off, the voltage suppressing circuit suppresses a jumping voltage when the semiconductor switching element is turned off.

A DC voltage circuit;
A converter for converting an AC voltage output from a stator wiring of a permanent magnet synchronous generator into a DC voltage and supplying the DC voltage to the DC voltage circuit;
An inverter for converting the DC voltage of the DC voltage circuit into an AC voltage and supplying the AC voltage to the system wiring;
Energy consuming means for consuming energy of the DC voltage circuit;
A voltage suppression circuit for detecting and controlling the terminal voltage of the semiconductor switching element provided in the energy consuming means;
With
When the voltage of the DC voltage circuit rises beyond a predetermined range due to the inflow of excessive current from the stator wiring side of the permanent magnet synchronous generator, the energy consuming means is turned on to turn on the DC voltage circuit. Reduce the voltage to a predetermined range,
The power converter, wherein when the energy consuming means is turned off, the voltage suppressing circuit suppresses a jumping voltage when the semiconductor switching element is turned off.

In claim 1,
A power converter comprising a plurality of the energy consuming means and connected in parallel to each other.

In claim 2,
A power converter comprising a plurality of the energy consuming means and connected in parallel to each other.

In claim 3 or claim 4,
The power converter characterized in that the plurality of energy consumption means connected in parallel are controlled independently.

In claim 3 or claim 4,
Each energy consuming means of the plurality of energy consuming means connected in parallel has a series of on / off operations once before power is restored from each voltage fluctuation, and each energy consuming means is controlled independently. Power converter characterized by being made.

In any one of Claims 1 thru | or 4,
The energy converter includes a resistor and a chopper circuit.

The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the voltage suppression circuit includes a Zener diode.

In any one of Claims 1 thru | or 4,
The power converter is connected to a generator for wind power generation.