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JP5675152B2 - Power converter - Google Patents

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JP5675152B2
JP5675152B2 JP2010090018A JP2010090018A JP5675152B2 JP 5675152 B2 JP5675152 B2 JP 5675152B2 JP 2010090018 A JP2010090018 A JP 2010090018A JP 2010090018 A JP2010090018 A JP 2010090018A JP 5675152 B2 JP5675152 B2 JP 5675152B2
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Description

本発明は、電力変換システムに関する。具体的には、変圧器を介して交流系統と連系する電力変換システムに関する。   The present invention relates to a power conversion system. Specifically, the present invention relates to a power conversion system linked to an AC system through a transformer.

非特許文献1は、オン・オフ制御が可能なスイッチング素子(Insulated-gate bipolar transistor:IGBTなど)を使用し、該スイッチング素子の耐圧を超える高電圧を出力できる電力変換装置の一方式として、カスケード・マルチレベル変換器(CMC)を提案している。   Non-Patent Document 1 uses a switching element (Insulated-gate bipolar transistor: IGBT, etc.) capable of on / off control, and cascades as one method of a power converter that can output a high voltage exceeding the withstand voltage of the switching element. -A multi-level converter (CMC) is proposed.

CMCは、直流コンデンサに接続された双方向チョッパ回路やフルブリッジ回路を単位セルとして、その入出力端子をカスケードに接続した変換器である。CMCは、単位セルのPWM制御用搬送波の位相を単位セル毎にずらすことにより、出力電圧高調波を抑制できるという特徴を持つ。前記CMCは無効電力出力装置や電力貯蔵装置等の系統連系電圧型変換器として使用できることが知られている。   The CMC is a converter in which a bidirectional chopper circuit or a full bridge circuit connected to a DC capacitor is used as a unit cell and its input / output terminals are connected in cascade. The CMC has a feature that the output voltage harmonic can be suppressed by shifting the phase of the PWM control carrier wave of the unit cell for each unit cell. It is known that the CMC can be used as a grid-connected voltage converter such as a reactive power output device and a power storage device.

該マルチレベル変換器を系統に接続したときに、各単位セルの直流コンデンサが充電されていないと、単位セルの双方向チョッパ回路やフルブリッジ回路を構成するダイオードを介して、該直流コンデンサに突入電流として過大な電流が流れこんでしまう。この対策として、第1の該直流コンデンサを安全に充電する方式として、交流系統から抵抗を介して各直流コンデンサに充電する初充電方式がある。   When the DC capacitor of each unit cell is not charged when the multi-level converter is connected to the system, the unit capacitor enters the DC capacitor via a diode constituting a bidirectional chopper circuit or full bridge circuit of the unit cell. An excessive current flows in as a current. As a countermeasure, there is an initial charging method in which each DC capacitor is charged from the AC system via a resistor as a method for safely charging the first DC capacitor.

一方、第2の変換器の直流コンデンサに可変電圧源を接続し、該電圧源の電圧を徐々に昇圧することにより、該直流コンデンサを充電する方式がある。   On the other hand, there is a method of charging the DC capacitor by connecting a variable voltage source to the DC capacitor of the second converter and gradually boosting the voltage of the voltage source.

前述のように、第1の初充電方式では、交流系統から抵抗器を介して各単位セルの直流コンデンサを充電する。この場合、該抵抗器で損失が発生し、省エネの観点から好ましくない。さらに、該抵抗器が発熱して、高温になり、安全面からも好ましくない。   As described above, in the first initial charging method, the DC capacitor of each unit cell is charged from the AC system via the resistor. In this case, a loss occurs in the resistor, which is not preferable from the viewpoint of energy saving. Further, the resistor generates heat and becomes high temperature, which is not preferable from the viewpoint of safety.

一方、第2の初充電方式では、前述のように変換器の直流コンデンサに可変電圧源を接続し、該電圧源の電圧を徐々に昇圧することにより、該直流コンデンサを充電する。該可変電圧源と該直流コンデンサの間に抵抗器を接続する必要がないので、効率よく、該直流コンデンサを充電できる。しかし、本方式をCMCに適用する場合、各直流コンデンサ毎に可変電圧源を接続しなければならないので、初充電回路が大掛かりになってしまい、小形化という観点で好ましくない。   On the other hand, in the second initial charging method, as described above, the variable voltage source is connected to the DC capacitor of the converter, and the DC capacitor is charged by gradually increasing the voltage of the voltage source. Since it is not necessary to connect a resistor between the variable voltage source and the DC capacitor, the DC capacitor can be charged efficiently. However, when this method is applied to a CMC, a variable voltage source must be connected for each DC capacitor, so that the initial charging circuit becomes large, which is not preferable from the viewpoint of miniaturization.

本発明の目的は、双方向チョッパやフルブリッジなどの単位セルをカスケードに接続したカスケード変換器において、各単位セルの直流コンデンサへの初充電を高効率に行い、且つ、小形な初充電回路を有するCMCを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a cascade converter in which unit cells such as bidirectional choppers and full bridges are connected in cascade to perform initial charging of each unit cell to a DC capacitor with high efficiency and to provide a small initial charging circuit. It aims at providing CMC which has.

双方向チョッパ回路などで構成された単位セルをカスケードに接続した構成を有するカスケード変換器システムにおいて、カスケード変換器の交流出力に、該カスケード変換器の主回路と並列に初充電回路が接続されたことを特徴とするカスケード変換器システムにより、課題を解決することができる。該カスケードに変換器に並列に初充電回路を接続することにより、交流系統に連系することなく初充電をすることができる。   In a cascade converter system having a configuration in which unit cells composed of bidirectional chopper circuits or the like are connected in cascade, an initial charging circuit is connected in parallel with the main circuit of the cascade converter to the AC output of the cascade converter The problem can be solved by the cascade converter system characterized in that. By connecting an initial charging circuit to the cascade in parallel with the converter, the initial charging can be performed without connecting to the AC system.

さらに、前記カスケード変換器システムにおいて、前記初充電回路の出力電圧がカスケード変換器に接続される交流電圧よりも低いことを特徴とするカスケード変換器システムにより、課題を解決できる。   Furthermore, in the cascade converter system, the problem can be solved by the cascade converter system characterized in that the output voltage of the initial charging circuit is lower than the AC voltage connected to the cascade converter.

他の単位セルの入出力を短絡すれば、所定の単位セルのみを初充電できる。所定のセルのみを初充電するには、初充電回路は該セルの直流電圧を充電する電圧を出力できればよく、交流系統の電圧よりも低くできる。   If the input / output of another unit cell is short-circuited, only a predetermined unit cell can be initially charged. In order to initially charge only a predetermined cell, the initial charging circuit only needs to output a voltage for charging the DC voltage of the cell, and can be lower than the voltage of the AC system.

双方向チョッパやフルブリッジなどの単位セルをカスケードに接続したカスケード変換器において、各単位セルの直流コンデンサへの初充電を高効率に行い、且つ、小形な初充電回路を有するカスケード変換器を実現できる。   In cascade converters with unit cells such as bidirectional choppers and full bridges connected in cascade, the initial charge to the DC capacitor of each unit cell is performed with high efficiency and a cascade converter with a small initial charge circuit is realized. it can.

本発明の電力変換システムの実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the power conversion system of this invention. 本発明の第1の実施形態の一部を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a part of a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態の一部を示す回路図。The circuit diagram which shows a part of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の電力変換システムの実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the power conversion system of this invention. 本発明の電力変換システムの実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the power conversion system of this invention. 本発明の電力変換システムの実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the power conversion system of this invention. 本発明の電力変換システムの実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the power conversion system of this invention. 本発明の電力変換システムの実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the power conversion system of this invention. 本発明の電力変換システムの実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the power conversion system of this invention. 本発明の電力変換システムの実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the power conversion system of this invention. 本発明の電力変換システムの実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the power conversion system of this invention. 本発明の電力変換システムのうち、初充電回路の実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the initial charging circuit among the power conversion systems of this invention. 本発明の電力変換システムのうち、初充電回路の実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows embodiment of the initial charging circuit among the power conversion systems of this invention.

各実施例では半導体スイッチング素子をIGBTとして説明するが、GTOやMOSFETなどの他の半導体スイッチング素子でもよい。   In each embodiment, the semiconductor switching element is described as an IGBT, but other semiconductor switching elements such as a GTO and a MOSFET may be used.

本発明を実施する第1の形態について説明する。   A first embodiment for carrying out the present invention will be described.

実施例1では、CMC(カスケード・マルチレベル・コンバータ)を例として、本発明の実施形態を説明する。   In the first embodiment, an embodiment of the present invention will be described using a CMC (cascade multilevel converter) as an example.

図1は、本発明の第1の実施形態を表した回路図である。まず、図1を用いて、本発明の電力変換器システム101の構成を説明する。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. First, the structure of the power converter system 101 of this invention is demonstrated using FIG.

本発明の電力変換器システム101は、電力変換器105,アームリアクトル201(201U〜201W),遮断機202,初充電回路252で構成される。アームリアクトル201は連系インピーダンスとして機能し、図5のように連系変圧器102で代用しても良い。   The power converter system 101 of the present invention includes a power converter 105, an arm reactor 201 (201U to 201W), a breaker 202, and an initial charging circuit 252. The arm reactor 201 functions as an interconnection impedance, and the interconnection transformer 102 may be substituted as shown in FIG.

電力変換器105は3個のカスケードアーム113(113U〜113W)で構成される。   The power converter 105 includes three cascade arms 113 (113U to 113W).

カスケードアーム113は、単位セル120がカスケードに接続された構造であり、該単位セル120は、図3のようなフルブリッジ回路120Fで構成される。該単位セル120は図2のような双方向チョッパ120Cで構成されてもよいが、フルブリッジ回路の方が制御の自由度が高いので、以下、単位セル120がフルブリッジ回路構成の電力変換システムを例にとり、説明する。   The cascade arm 113 has a structure in which the unit cells 120 are connected in cascade, and the unit cell 120 includes a full bridge circuit 120F as shown in FIG. The unit cell 120 may be composed of a bidirectional chopper 120C as shown in FIG. 2. However, since the full bridge circuit has a higher degree of control freedom, hereinafter, the unit cell 120 has a full bridge circuit configuration. Will be described as an example.

該フルブリッジ回路120FはIGBTレッグ411(411L,411R)を2並列にして、直流コンデンサ406と接続した構成である。各IGBTレッグ411は、IGBT並列体402(402P,402N)を直列に接続した構成である。IGBT並列体402PとIGBT並列体402Nの接続部に入出力端子400(400L,400R)を設け、原則、各単位セルの入出力端子400同士がカスケード接続される。   The full bridge circuit 120F has a configuration in which two IGBT legs 411 (411L, 411R) are connected in parallel and connected to a DC capacitor 406. Each IGBT leg 411 has a configuration in which IGBT parallel bodies 402 (402P, 402N) are connected in series. An input / output terminal 400 (400L, 400R) is provided at a connection portion between the IGBT parallel body 402P and the IGBT parallel body 402N, and in principle, the input / output terminals 400 of each unit cell are cascade-connected.

より、詳細に記載すると、カスケードアーム113(113U,113V,113W)の両端の端子(602U〜602W,603U〜603W)以外の各単位セル120の出力端子400Nは他の単位セルの出力端子400Pに、各単位セルの出力端子400Pは他の単位セルの出力端子400Nに接続される。   More specifically, the output terminal 400N of each unit cell 120 other than the terminals (602U to 602W, 603U to 603W) at both ends of the cascade arm 113 (113U, 113V, 113W) is connected to the output terminal 400P of another unit cell. The output terminal 400P of each unit cell is connected to the output terminal 400N of another unit cell.

各カスケードアーム113(113U,113V,113W)の一方の端子602(602U〜602W)は該接続点600Nで互いにスター接続される。各カスケードアーム113(113U,113V,113W)の他方の端子603(603U〜603W)はそれぞれ、アームリアクトル201(201U,201V,201P)と電気的に接続されるともに、初充電回路252に接続される。なお、該初充電回路252は、可変直流電圧源250とコンタクタ251で構成される。   One terminal 602 (602U to 602W) of each cascade arm 113 (113U, 113V, 113W) is star-connected to each other at the connection point 600N. The other terminal 603 (603U to 603W) of each cascade arm 113 (113U, 113V, 113W) is electrically connected to the arm reactor 201 (201U, 201V, 201P) and also connected to the initial charging circuit 252. The The initial charging circuit 252 includes a variable DC voltage source 250 and a contactor 251.

また、アームリアクトル201(201U,201V,201P)は三相電力系統100に接続される。アームリアクトル201と三相電力系統100との接続点のことを連系点650(650U,650V,650W)と呼ぶ。初充電回路252は各アームリアクトル201の系統側、たとえば接続点650に接続してもよい。   Also, the arm reactor 201 (201U, 201V, 201P) is connected to the three-phase power system 100. A connection point between the arm reactor 201 and the three-phase power system 100 is referred to as a connection point 650 (650U, 650V, 650W). The initial charging circuit 252 may be connected to the system side of each arm reactor 201, for example, the connection point 650.

次に、本発明の電力変換器システム101の動作について説明する。   Next, the operation of the power converter system 101 of the present invention will be described.

まず、電力変換器システム101を構成する電力変換器105の各相の出力電圧について説明する。但し、特に断らない限り、電力変換器システム101の接続点600Nを基準電位とする。連系点650(650U,650V,650W)の電位を電力変換器105の各相出力電圧と定義する。   First, the output voltage of each phase of the power converter 105 constituting the power converter system 101 will be described. However, unless otherwise specified, the connection point 600N of the power converter system 101 is set as a reference potential. The potential at the interconnection point 650 (650 U, 650 V, 650 W) is defined as each phase output voltage of the power converter 105.

また、接続点603(603U,603V,603W)の電位を内側カスケード電圧V113(V113U,V113V,V113W)と定義する。   Further, the potential of the connection point 603 (603U, 603V, 603W) is defined as the inner cascade voltage V113 (V113U, V113V, V113W).

本発明の電力変換器システム101の通常動作を説明する。   The normal operation of the power converter system 101 of the present invention will be described.

本電力変換器システム101と三相電力系統100間の融通電力は、該電力変換器システム101の内側カスケード電圧V113の振幅と位相を系統電圧を基準に調整することにより制御できる。   The interchanged power between the power converter system 101 and the three-phase power system 100 can be controlled by adjusting the amplitude and phase of the inner cascade voltage V113 of the power converter system 101 based on the system voltage.

一方、内側カスケード電圧は次のように制御できる。   On the other hand, the inner cascade voltage can be controlled as follows.

電力変換器システム101の各カスケードアーム113U,113V,113Wの入出力端子間(600Nと603U間,600Nと603V間,600Nと603W間)に印加される電圧は、各カスケードアーム113U,113V,113Wを構成する各単位セル120の出力電圧の合成電圧である。したがって、内側カスケード電圧V113U,V113V,V113Wは各カスケードアームの各単位セル120の出力電圧により制御できる。   The voltage applied between the input / output terminals (between 600N and 603U, between 600N and 603V, and between 600N and 603W) of each cascade arm 113U, 113V, 113W of the power converter system 101 is the cascade arm 113U, 113V, 113W. Is a combined voltage of the output voltages of the unit cells 120 constituting the. Therefore, the inner cascade voltages V113U, V113V, and V113W can be controlled by the output voltage of each unit cell 120 of each cascade arm.

内側カスケード電圧V113U,V113V,V113Wは、電力変換器105の出力電圧に相当するので、内側カスケード電圧V113U,V113V,V113Wを制御することにより、三相電力系統100と本変換器システム101の間の電力融通量を制御できる。単位セル120の出力電圧は各IGBTレッグ411をPWM制御することにより制御するので、各単位セルの直流コンデンサ406を所定の電圧に制御する必要がある。   Since the inner cascade voltages V113U, V113V, and V113W correspond to the output voltage of the power converter 105, the inner cascade voltages V113U, V113V, and V113W are controlled to control the connection between the three-phase power system 100 and the converter system 101. The amount of power interchange can be controlled. Since the output voltage of the unit cell 120 is controlled by PWM control of each IGBT leg 411, it is necessary to control the DC capacitor 406 of each unit cell to a predetermined voltage.

次に、該電力変換器システム101の運転前のシーケンスについて説明する。   Next, a sequence before operation of the power converter system 101 will be described.

まず、一つの単位セル120の各IGBT並列体402(402P,402N)の各IGBT451を全てオフして、他の残りの単位セル120の各IGBT並列体402Nの各IGBT451は全てオンする。   First, all the IGBTs 451 of each IGBT parallel body 402 (402P, 402N) of one unit cell 120 are all turned off, and all the IGBTs 451 of each IGBT parallel body 402N of the other remaining unit cells 120 are turned on.

次に、初充電回路252のコンタクタ251を全てオンする。   Next, all the contactors 251 of the initial charging circuit 252 are turned on.

各IGBT並列体402の各IGBT451を全てオフした単位セル120を有する相の該初充電回路252の可変直流電圧源250の電圧を徐々に高くする。各IGBT並列体402NのIGBTをオンした単位セル120の出力端子は、オンしたIGBT451により短絡されるので、該単位セルの直流コンデンサ406は充電されない。一方、各IGBT並列体402の各IGBT451を全てオフした単位セル120において、出力端子400Lの電位が400Rの電位より高い時は、IGBTレッグ411Lのダイオード452を経由して直流コンデンサ406,IGBレッグ411Rのダイオード452の順に電流が通流して、直流コンデンサ406が充電される。単位セル出力端子400Rの電位が400Lの電位より高い時は、IGBTレッグ411Rのダイオード452を経由して直流コンデンサ406,IGBTレッグ411Lのダイオード452の順に電流が通流して、直流コンデンサ406が充電される。   The voltage of the variable DC voltage source 250 of the initial charging circuit 252 in the phase having the unit cells 120 in which all the IGBTs 451 of the IGBT parallel bodies 402 are all turned off is gradually increased. Since the output terminal of the unit cell 120 in which the IGBT of each IGBT parallel body 402N is turned on is short-circuited by the turned on IGBT 451, the DC capacitor 406 of the unit cell is not charged. On the other hand, in the unit cell 120 in which all the IGBTs 451 of each IGBT parallel body 402 are all turned off, when the potential of the output terminal 400L is higher than the potential of 400R, the DC capacitor 406 and the IGBT leg 411R via the diode 452 of the IGBT leg 411L. The current flows in the order of the diode 452 and the DC capacitor 406 is charged. When the potential of the unit cell output terminal 400R is higher than the potential of 400L, a current flows in the order of the DC capacitor 406 and the diode 452 of the IGBT leg 411L through the diode 452 of the IGBT leg 411R, and the DC capacitor 406 is charged. The

すなわち、各IGBT並列体402の各IGBT451を全てオフした単位セル120のIGBTレッグ411LとIGBTレッグ411Rの間に電圧が印加されれば、該単位セル120直流コンデンサ406の電圧を充電できる。したがって、他相の初充電回路に電圧が印加されていても、該直流コンデンサ406に電圧が印加されれば、直流コンデンサを充電することが可能である。   That is, if a voltage is applied between the IGBT leg 411L and the IGBT leg 411R of the unit cell 120 in which all the IGBTs 451 of the IGBT parallel bodies 402 are all turned off, the voltage of the unit cell 120 DC capacitor 406 can be charged. Therefore, even if a voltage is applied to the initial charging circuit of the other phase, if the voltage is applied to the DC capacitor 406, it is possible to charge the DC capacitor.

なお、直流コンデンサ406の充電を防止するには、IGBT並列体402Nではなく、各単位セル120の2つのIGBT並列体402PのIGBT451をオンしてもよい。   In order to prevent charging of DC capacitor 406, IGBT 451 of two IGBT parallel bodies 402P of each unit cell 120 may be turned on instead of IGBT parallel body 402N.

また、図1では、初充電回路252の初充電回路252を可変交流電圧源252A(252AU〜252AW)としていたが、図4のように可変直流電圧源252D(252DU〜252DW)としてもよい。   In FIG. 1, the initial charging circuit 252 of the initial charging circuit 252 is a variable AC voltage source 252A (252AU to 252AW), but may be a variable DC voltage source 252D (252DU to 252DW) as shown in FIG.

また、図1では、アームリアクトル201を介して三相電力系統100に接続されたが、図5のように連系変圧器102を介して、三相電力系統100に接続してもよい。連系変圧器102のもれインダクタンスが、連系リアクトル201と同等の機能をする。   Moreover, in FIG. 1, although connected to the three-phase electric power system 100 via the arm reactor 201, you may connect to the three-phase electric power system 100 via the interconnection transformer 102 like FIG. The leakage inductance of the interconnection transformer 102 functions in the same way as the interconnection reactor 201.

また、図6や図7のように、連系リアクトル201を初充電回路252と電力変換器105の間に設置してもよい。   Further, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, the interconnection reactor 201 may be installed between the initial charging circuit 252 and the power converter 105.

また、図8のように、電力変換器105をデルタ結線にしてもよい。   Further, as shown in FIG. 8, the power converter 105 may be delta-connected.

また、図9のように初充電回路252の結線をデルタ結線にしてもよい。   Further, as shown in FIG. 9, the connection of the initial charging circuit 252 may be a delta connection.

また、図10のように、スター接続した初充電回路252の中性点とスター接続したカスケードアームの中性点を接続してもよい。   Further, as shown in FIG. 10, the neutral point of the star-connected initial charging circuit 252 and the neutral point of the cascade-connected cascade arm may be connected.

また、図10のように、デルタ結線した電力変換器105の各カスケードアーム113に並列に初充電回路252を接続してもよい。   Further, as shown in FIG. 10, the initial charging circuit 252 may be connected in parallel to each cascade arm 113 of the power converter 105 connected in delta connection.

いずれも、初充電回路252の初充電回路252と直流コンデンサ406の間に抵抗器がないので、効率よく、初充電を行うことができ、初充電回路を小形化できる。   In any case, since there is no resistor between the initial charging circuit 252 and the DC capacitor 406 of the initial charging circuit 252, the initial charging can be performed efficiently, and the initial charging circuit can be miniaturized.

また、次に、初充電していない単位セルの各IGBT並列体402の各IGBT451を全てオフして、前述の初充電動作を繰り返すことにより、すべての単位セル120の直流コンデンサ406を初充電できる。   Next, the DC capacitors 406 of all the unit cells 120 can be initially charged by turning off all the IGBTs 451 of the IGBT parallel bodies 402 of the unit cells not initially charged and repeating the initial charging operation described above. .

本実施例は、第1の実施例の図1,図2,図4,図5,図6,図7,図8,図9,図10,図11の可変直流電圧源250を、図12,図13に示すような抵抗器766と電圧源750に置き換えたことを特徴とする。電圧源750の出力電圧は単位セル120の直流コンデンサ406のみを初充電する電圧でよいので三相電力系統100の電圧よりも十分小さい。したがって、抵抗器766に印加される電圧は、三相電力系統100の電圧が抵抗器に印加される従来例に比べ、初充電を高効率化して初充電回路を小形化できる。   In this embodiment, the variable DC voltage source 250 shown in FIGS. 1, 2, 4, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, and 11 of the first embodiment is replaced with that shown in FIG. .., And a voltage source 750 as shown in FIG. Since the output voltage of the voltage source 750 may be a voltage for charging only the DC capacitor 406 of the unit cell 120 for the first time, it is sufficiently smaller than the voltage of the three-phase power system 100. Therefore, the voltage applied to the resistor 766 can make the initial charging more efficient and reduce the size of the initial charging circuit compared to the conventional example in which the voltage of the three-phase power system 100 is applied to the resistor.

本発明は、無効電力補償装置(STATCOM)やBack-to-Backシステム(周波数変換装置など)、直流送電システム(HVDC),モータドライブなどに利用可能である。   The present invention can be used for a reactive power compensator (STATCOM), a back-to-back system (frequency converter, etc.), a direct current power transmission system (HVDC), a motor drive, and the like.

100 三相電力系統
101 電力変換器システム
102 連系変圧器
102C 可変電圧変圧器
105 電力変換器
113Up,113Vp,113Wp,113Un,113Vn,113Wn カスケードレッグ
120 単位セル
121C 双方向チョッパ
121F フルブリッジ回路
201Up,201Vp,201Wp,201Un,201Vn,201Wn アームリアクトル
202 遮断機
250 可変直流電圧源
251 コンタクタ
252 初充電回路
400P,400N,400L,400R 単位セル出力端子
402P,402N IGBT並列体
406 直流コンデンサ
411,411L,411R IGBTレッグ
451 IGBT
452 ダイオード
600U カスケードレッグ113Upの高圧側端子
600V カスケードレッグ113Vpの高圧側端子
600W カスケードレッグ113Wpの高圧側端子
602U カスケードレッグ113Upの低圧側端子
602V カスケードレッグ113Vpの低圧側端子
602W カスケードレッグ113Wpの低圧側端子
603U カスケードレッグ113Unの高圧側端子
603V カスケードレッグ113Vnの高圧側端子
603W カスケードレッグ113Wnの高圧側端子
604U カスケードレッグ113Unの低圧側端子
604V カスケードレッグ113Vnの低圧側端子
604W カスケードレッグ113Wnの低圧側端子
650U,650V,650W 電力変換器105のU相入出力端子
750AU,750AV,750AW 初充電用交流電圧源
750DU,750DV,750DW 初充電用直流電圧源
766 初充電用の抵抗器
100 three-phase power system 101 power converter system 102 interconnection transformer 102C variable voltage transformer 105 power converter 113Up, 113Vp, 113Wp, 113Un, 113Vn, 113Wn cascade leg 120 unit cell 121C bidirectional chopper 121F full bridge circuit 201Up, 201 Vp, 201 Wp, 201 Un, 201 Vn, 201 Wn Arm reactor 202 Breaker 250 Variable DC voltage source 251 Contactor 252 Initial charging circuit 400P, 400N, 400L, 400R Unit cell output terminal 402P, 402N IGBT parallel body 406 DC capacitors 411, 411L, 411R IGBT leg 451 IGBT
452 Diode 600U High voltage side terminal 600V of cascade leg 113Up High voltage side terminal 600W of cascade leg 113Vp High voltage side terminal 602U of cascade leg 113Wp Low voltage side terminal 602V of cascade leg 113Up Low voltage side terminal 602W of cascade leg 113Vp Low voltage side terminal of cascade leg 113Wp 603U Cascade leg 113Un high voltage side terminal 603V Cascade leg 113Vn high voltage side terminal 603W Cascade leg 113Wn high voltage side terminal 604U Cascade leg 113Un low voltage side terminal 604V Cascade leg 113Vn low voltage side terminal 604W Cascade leg 113Wn low voltage side terminal 650U, 650V, 650W U phase input / output terminal 750AU, 750AV, 75 of power converter 105 AW's first charging AC voltage source 750DU, 750DV, 750DW's first resistor of the charging DC voltage source 766 initial charge for

Claims (9)

単位セルをカスケードに接続した構成を有する電力変換システムにおいて、前記単位セルは、端子と、コンデンサと、前記コンデンサ電圧と前記端子との接続状態を制御するスイッチング素子を有し、前記カスケードに接続された単位セルはカスケードアームを構成し、前記カスケードアームは複数の相に対応して設けられ、前記複数のカスケードアームは互いに接続され、前記カスケードアームの一方側他方側のいずれか側から異なる側へ各単位セルを流れる電流で前記各セルのコンデンサを充放電するように前記複数のカスケードアームの各単位セルを制御することで系統との間で無効電力を補償するように系統に対して電圧と位相を変換するものである通常の電力変換を行うものであって、交流出力に電気的に接続した初充電用の電源を有し、前記通常の電力変換に先立つ初充電時に、前記初充電用の電源から所定の相における前記カスケードアームの一方側他方側のいずれか側から異なる側へ各単位セルを通って初充電電流が流れるに際して、前記カスケードアームのうちの選択された所定の単位セルの前記コンデンサに前記初充電電流が流れ前記所定の相における他の単位セルの前記コンデンサには流れないように前記各々の単位セルのスイッチング素子を制御する機能を有することを特徴とする電力変換システム。
In the power conversion system having a configuration in which unit cells are connected in cascade, the unit cell includes a terminal, a capacitor, and a switching element that controls a connection state between the capacitor voltage and the terminal, and is connected to the cascade. unit cell constitutes a cascade arms, the cascade arms provided corresponding to a plurality of phases, the plurality of cascaded arms are connected to each other, one side and the different sides from one side of the other side of the cascade arm voltage with respect to the system to compensate for the reactive power between line and by controlling the respective unit cells of the plurality of cascaded arm to the capacitor of each cell in the current flowing through each unit cell is charged and discharged to and a performs the normal power conversion is to convert the phase electrodeposition for initial charge electrically connected to the AC output Have the initial charging time to prior to normal power conversion, said through one side and the other side the unit cells to a different side from the one side of the cascade arm in a predetermined phase from the power source for the initial charge first wherein when the charging current flows, so that does not flow to the capacitor of the other unit cells in the predetermined phase the initial charging current to the capacitor of the selected predetermined unit cells flows out of the cascade arm A power conversion system having a function of controlling a switching element of each unit cell.
請求項1の電力変換システムにおいて、該初充電用の電圧源が直流電圧源であることを特徴とした電力変換システム。   2. The power conversion system according to claim 1, wherein the voltage source for initial charging is a DC voltage source. 請求項1の電力変換システムにおいて、該初充電用の電圧源が直流可変電圧源であることを特徴とした電力変換システム。   2. The power conversion system according to claim 1, wherein the initial charging voltage source is a DC variable voltage source. 請求項1の電力変換システムにおいて、該初充電用の電圧源が交流電圧源であることを特徴とした電力変換システム。   2. The power conversion system according to claim 1, wherein the voltage source for initial charging is an AC voltage source. 請求項1の電力変換システムにおいて、該初充電用の電圧源が交流可変電圧源であることを特徴とした電力変換システム。   2. The power conversion system according to claim 1, wherein the initial charging voltage source is an AC variable voltage source. 請求項1の電力変換システムにおいて、該初充電用の電圧源が交流電圧源と抵抗器の組み合わせであることを特徴とした電力変換システム。   2. The power conversion system according to claim 1, wherein the initial charging voltage source is a combination of an AC voltage source and a resistor. 請求項1の電力変換システムにおいて、該初充電用の電圧源が直流電圧源と抵抗器の組み合わせであることを特徴とした電力変換システム。   2. The power conversion system according to claim 1, wherein the initial charging voltage source is a combination of a DC voltage source and a resistor. 請求項1乃至7のいずれかの電力変換システムにおいて、前記初充電用電源は電力変換器と並列に接続されたことを特徴とする電力変換システム。
In any of the power conversion system of claim 1乃 optimum 7, the power conversion system, wherein the first charging power supply is connected in parallel with the power converter.
請求項1乃至8のいずれかの電力変換システムにおいて、該電力変換システムは交流系統などの交流電圧源に接続されている電力変換システムであって、該交流電圧源の電圧よりも、該電力該初充電用の電圧源の出力電圧の方が低いことを特徴とした電力変換システム。 The power conversion system according to any one of claims 1 to 8, wherein the power conversion system is a power conversion system connected to an AC voltage source such as an AC system, and the power is higher than the voltage of the AC voltage source. A power conversion system characterized in that the output voltage of the voltage source for initial charging is lower .
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