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JP6214092B2 - Power converter - Google Patents

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JP6214092B2
JP6214092B2 JP2014110132A JP2014110132A JP6214092B2 JP 6214092 B2 JP6214092 B2 JP 6214092B2 JP 2014110132 A JP2014110132 A JP 2014110132A JP 2014110132 A JP2014110132 A JP 2014110132A JP 6214092 B2 JP6214092 B2 JP 6214092B2
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一秋 木村
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紀子 川上
由紀久 飯島
由紀久 飯島
吉野 輝雄
輝雄 吉野
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Description

本発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device.

一般に、自励式電力変換装置として、MMC(modular multilevel converter)が知られている。MMCは、複数のセル(単位変換器)で構成された電力変換装置である。MMCは、各セルに入力されるゲートパルス(ゲート信号)により制御される。ゲートパルスの伝送には、光ファイバケーブルが用いられる。この光ファイバケーブルを短縮するために、各セルを光ファイバケーブルでデイジーチェーン接続して、各セルに光シリアル信号を伝送することが開示されている(例えば、特許文献1参照)。   In general, an MMC (modular multilevel converter) is known as a self-excited power converter. The MMC is a power conversion device configured with a plurality of cells (unit converters). The MMC is controlled by a gate pulse (gate signal) input to each cell. An optical fiber cable is used for transmission of the gate pulse. In order to shorten the optical fiber cable, it is disclosed that each cell is daisy chain connected with an optical fiber cable and an optical serial signal is transmitted to each cell (for example, see Patent Document 1).

特開2011−24393号公報JP 2011-24393 A

しかしながら、デイジーチェーン接続されたセルにシリアル通信でゲート信号を送信すると、伝送する回線に異常が生じた場合、電力変換装置の運転継続に対する支障が大きくなる。例えば、全てのセルに1回線でゲート信号を伝送していた場合、この1回線の何処か(例えば、セル)で異常になると、全てのセルに伝送できなくなる。従って、このような構成の場合、1回線の異常で、電力変換装置の運転が継続できなくなる。   However, when a gate signal is transmitted to cells connected in a daisy chain by serial communication, if an abnormality occurs in the transmission line, a problem for continued operation of the power conversion device becomes large. For example, when a gate signal is transmitted to all cells by one line, if any part of the one line (for example, a cell) becomes abnormal, it cannot be transmitted to all cells. Therefore, in such a configuration, the operation of the power conversion device cannot be continued due to an abnormality in one line.

そこで、本発明の目的は、複数の単位変換器がシリアル通信し、シリアル通信する回線の異常に対する運転継続性の高い電力変換装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power conversion device having a high continuity of operation for an abnormality in a line through which a plurality of unit converters perform serial communication and perform serial communication.

本発明の観点に従った電力変換装置は、電力変換回路を構成する複数の単位変換器と、前記複数の単位変換器を制御する情報が含まれる光信号の送信信号をシリアル通信で送信する制御手段と、前記複数の単位変換器が複数に分けられたグループ毎に設けられ、前記制御手段から受信した前記送信信号を前記グループの前記単位変換器に分配する光信号分配手段と、前記グループ毎に設けられ、前記送信信号に基づいて決定された前記単位変換器から返信される光信号の返信信号を前記グループ毎に合成して、前記制御手段にシリアル通信で送信する光信号合成手段とを備える。前記送信信号は、前記グループに含まれる前記複数の単位変換器のそれぞれに対応する複数のデータを含む。前記複数のデータのそれぞれは、返信を担当する前記単位変換器を指定する情報と、前記返信信号を送信するタイミングを決定する情報と、を含む。前記光信号分配手段は、前記複数のデータを含む前記送信信号を、前記グループに含まれる前記複数の単位変換器のそれぞれに分配する。前記単位変換器は、前記データに含まれる情報を基に、返信を担当することを認識するとともに、前記返信信号を送信するタイミングを決定する。
A power conversion device according to an aspect of the present invention includes a plurality of unit converters constituting a power conversion circuit, and a control for transmitting a transmission signal of an optical signal including information for controlling the plurality of unit converters by serial communication. And a plurality of unit converters provided for each group divided into a plurality of groups, and an optical signal distribution means for distributing the transmission signal received from the control means to the unit converters of the group, and for each group An optical signal combining unit configured to combine the return signal of the optical signal returned from the unit converter determined based on the transmission signal for each of the groups, and to transmit to the control unit by serial communication; Prepare. The transmission signal includes a plurality of data corresponding to each of the plurality of unit converters included in the group. Each of the plurality of data includes information for designating the unit converter in charge of reply and information for determining the timing for transmitting the reply signal. The optical signal distribution unit distributes the transmission signal including the plurality of data to each of the plurality of unit converters included in the group. The unit converter recognizes that it is in charge of replying based on information included in the data, and determines the timing for transmitting the reply signal.

本発明によれば、複数の単位変換器がシリアル通信し、シリアル通信する回線の異常に対する運転継続性の高い電力変換装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the several unit converter can communicate serially and the power converter device with high operation continuity with respect to the abnormality of the line | wire which carries out serial communication can be provided.

本発明の第1の実施形態に係る自励式電力変換装置の通信回路を示す構成図。1 is a configuration diagram showing a communication circuit of a self-excited power conversion device according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態に係る自励式電力変換装置の構成を示す構成図。The lineblock diagram showing the composition of the self-excitation power converter concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係るセルの電気回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the electric circuit of the cell which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る制御装置から送信される送信信号と各セルから返信される返信信号との関係を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the relationship between the transmission signal transmitted from the control apparatus which concerns on 1st Embodiment, and the reply signal returned from each cell. 第2の実施形態に係る自励式電力変換装置の通信回路を示す構成図。The block diagram which shows the communication circuit of the self-excitation power converter device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る自励式電力変換装置の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the self-excitation power converter device which concerns on 2nd Embodiment.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る自励式電力変換装置10の通信回路を示す構成図である。図2は、本実施形態に係る自励式電力変換装置10の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a communication circuit of a self-excited power conversion device 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a configuration of the self-excited power conversion device 10 according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in drawing, the detailed description is abbreviate | omitted, and a different part is mainly described.

自励式電力変換装置10は、制御装置1、直流電源2、6つのアーム3up,3um,3vp,3vm,3wp,3wm、三相分のリアクトル4u,4v,4w、及び三相分の連系リアクトル5u,5v,5wを備える。自励式電力変換装置10は、三相交流系統6と連系する。   Self-excited power converter 10 includes control device 1, DC power source 2, six arms 3up, 3um, 3vp, 3vm, 3wp, 3wm, three-phase reactors 4u, 4v, 4w, and three-phase interconnected reactors. 5u, 5v, 5w are provided. Self-excited power conversion device 10 is linked to three-phase AC system 6.

6つのアーム3up〜3wmは、直流電力を三相交流電力に変換する電力変換回路を構成する。電力変換回路のU相は、U相の上アーム(正極側アーム)3upとU相の下アーム(負極側アーム)3umで構成される。電力変換回路のV相は、V相の上アーム(正極側アーム)3vpとV相の下アーム(負極側アーム)3vmで構成される。電力変換回路のW相は、W相の上アーム(正極側アーム)3wpとW相の下アーム(負極側アーム)3wmで構成される。各アーム3up〜3wmは、4つの直列に接続されたセル111〜114,115〜118,121〜124,125〜128,131〜134,135〜138で構成されている。セル111〜114は、U相の上アーム3upを構成する。セル115〜118は、U相の下アーム3umを構成する。セル121〜124は、V相の上アーム3vpを構成する。セル125〜128は、V相の下アーム3vmを構成する。セル131〜134は、W相の上アーム3wpを構成する。セル135〜138は、W相の下アーム3wmを構成する。   The six arms 3up to 3wm constitute a power conversion circuit that converts DC power into three-phase AC power. The U phase of the power conversion circuit includes an upper arm (positive side arm) 3up of the U phase and a lower arm (negative side arm) 3um of the U phase. The V phase of the power conversion circuit includes an upper arm (positive side arm) 3 vp of the V phase and a lower arm (negative side arm) 3 vm of the V phase. The W phase of the power conversion circuit includes an upper arm (positive arm) 3wp of the W phase and a lower arm (negative arm) 3wm of the W phase. Each arm 3up-3wm is composed of four cells 111-114, 115-118, 121-124, 125-128, 131-134, 135-138 connected in series. The cells 111 to 114 constitute an upper arm 3up of the U phase. The cells 115 to 118 constitute the U-arm lower arm 3um. The cells 121 to 124 constitute the upper arm 3vp of the V phase. The cells 125 to 128 constitute the lower arm 3 vm of the V phase. The cells 131 to 134 constitute the upper arm 3wp of the W phase. The cells 135 to 138 constitute the lower arm 3wm of the W phase.

制御装置1は、各アーム3up〜3wmとそれぞれループ状に形成された伝送路LP1〜LP6で接続されている。制御装置1は、伝送路LP1〜LP6を介して、各アーム3up〜3wmを構成する各セル(単位変換器)111〜138とゲート信号などの情報が含まれるデータをシリアル通信することで、電力変換回路を制御する。伝送路LP1〜LP6は、主に光ファイバケーブルで構成されている。   The control device 1 is connected to the arms 3up to 3wm via transmission lines LP1 to LP6 formed in a loop shape. The control device 1 serially communicates data including information such as gate signals with the cells (unit converters) 111 to 138 constituting the arms 3up to 3wm via the transmission lines LP1 to LP6. Control the conversion circuit. The transmission lines LP1 to LP6 are mainly composed of optical fiber cables.

直流電源2は、発電した直流電力をアーム3up〜3wmで構成される電力変換回路に供給する。直流電源2は、自ら発電する装置に限らず、交流電力を直流電力に変換するコンバータ又は二次電池等でもよい。   The DC power supply 2 supplies the generated DC power to a power conversion circuit composed of arms 3up to 3wm. The DC power source 2 is not limited to a device that generates power by itself, but may be a converter or a secondary battery that converts AC power into DC power.

U相のリアクトル4uは、U相の上アーム3upとU相の下アーム3umとの間に設けられている。リアクトル4uは、U相の上アーム3up及びU相の下アーム3umに流れる循環電流の直流成分を抑制する。リアクトル4uの中間点は、交流電力のU相の出力点となる。リアクトル4uの中間点は、連系リアクトル5uを介して、交流系統6のU相に接続される。   The U-phase reactor 4u is provided between the U-phase upper arm 3up and the U-phase lower arm 3um. Reactor 4u suppresses the direct current component of the circulating current flowing through U-phase upper arm 3up and U-phase lower arm 3um. An intermediate point of reactor 4u is a U-phase output point of AC power. The intermediate point of reactor 4u is connected to the U phase of AC system 6 via interconnection reactor 5u.

V相のリアクトル4vは、V相の上アーム3vpとV相の下アーム3vmとの間に設けられている。リアクトル4vは、V相の上アーム3vp及びV相の下アーム3vmに流れる循環電流の直流成分を抑制する。リアクトル4vの中間点は、交流電力のV相の出力点となる。リアクトル4vの中間点は、連系リアクトル5vを介して、交流系統6のV相に接続される。   The V-phase reactor 4v is provided between the V-phase upper arm 3vp and the V-phase lower arm 3vm. Reactor 4v suppresses the direct current component of the circulating current flowing through upper arm 3vp of V phase and lower arm 3vm of V phase. The intermediate point of reactor 4v is the V-phase output point of AC power. An intermediate point of reactor 4v is connected to the V phase of AC system 6 via interconnection reactor 5v.

W相のリアクトル4wは、W相の上アーム3wpとW相の下アーム3wmとの間に設けられている。リアクトル4wは、W相の上アーム3wp及びW相の下アーム3wmに流れる循環電流の直流成分を抑制する。リアクトル4wの中間点は、交流電力のW相の出力点となる。リアクトル4wの中間点は、連系リアクトル5wを介して、交流系統6のW相に接続される。   W-phase reactor 4w is provided between W-phase upper arm 3wp and W-phase lower arm 3wm. Reactor 4w suppresses the direct current component of the circulating current flowing through upper arm 3wp of W phase and lower arm 3wm of W phase. An intermediate point of reactor 4w is a W-phase output point of AC power. The intermediate point of reactor 4w is connected to the W phase of AC system 6 via interconnection reactor 5w.

連系リアクトル5u,5v,5wは、交流系統6と系統連系するために設けられたリアクトルである。連系リアクトル5u,5v,5wは、自励式電力変換装置10の交流出力と交流系統6との間に相毎に設けられている。なお、連系リアクトル5u,5v,5wは、連系変圧器に代えてもよい。   Interconnection reactors 5 u, 5 v, 5 w are reactors provided for system interconnection with AC system 6. Interconnected reactors 5 u, 5 v, 5 w are provided for each phase between the AC output of self-excited power converter 10 and AC system 6. In addition, you may replace the interconnection reactors 5u, 5v, and 5w with an interconnection transformer.

図3は、本実施形態に係るセル100の電気回路を示す回路図である。全てのセル111〜138は、セル100と同一構成の電気回路である。   FIG. 3 is a circuit diagram showing an electric circuit of the cell 100 according to the present embodiment. All the cells 111 to 138 are electric circuits having the same configuration as the cell 100.

セル100は、二重スターチョッパである。セル100は、2つのスイッチング素子101,102、2つの逆並列ダイオード103,104、及びコンデンサ105により構成された回路である。セル100は、制御装置1から送信されるゲート信号により、2つのスイッチング素子101,102がスイッチングすることで駆動する。   Cell 100 is a double star chopper. The cell 100 is a circuit composed of two switching elements 101 and 102, two antiparallel diodes 103 and 104, and a capacitor 105. The cell 100 is driven by switching the two switching elements 101 and 102 by the gate signal transmitted from the control device 1.

2つのスイッチング素子101,102は、直列に接続されている。2つのスイッチング素子101,102には、それぞれ逆並列ダイオード103,104が接続されている。コンデンサ105は、2つの直列に接続されたスイッチング素子101,102と並列に接続されている。2つのスイッチング素子101,102の接続点は、セル100の正極端子となる。負極側に位置するスイッチング素子102の負極側の端子(エミッタ)は、セル100の負極端子となる。   The two switching elements 101 and 102 are connected in series. Antiparallel diodes 103 and 104 are connected to the two switching elements 101 and 102, respectively. The capacitor 105 is connected in parallel with the two switching elements 101 and 102 connected in series. A connection point between the two switching elements 101 and 102 is a positive terminal of the cell 100. A terminal (emitter) on the negative electrode side of the switching element 102 located on the negative electrode side becomes a negative electrode terminal of the cell 100.

図1を参照して、アーム3upと制御装置1が通信する通信回路の構成について説明する。なお、その他のアーム3um〜3wmと制御装置1が通信する通信回路の構成については、アーム3upの構成と同様であるため、説明を省略する。   With reference to FIG. 1, the configuration of a communication circuit in which the arm 3up communicates with the control device 1 will be described. In addition, about the structure of the communication circuit which the other arms 3um-3wm communicate with the control apparatus 1, since it is the same as that of the structure of the arm 3up, description is abbreviate | omitted.

アーム3upは、2つの伝送路LP11,LP12で構成されるループ状の伝送路LP1で制御装置1と接続されている。アーム3upは、各セル111〜114が共通に使用する2つの光カプラ31r,31tを備える。アーム3upを構成するセル111〜114は、それぞれ1組の受光回路R11,R12,R13,R14と発光回路T11,T12,T13,T14を備える。   The arm 3up is connected to the control device 1 through a loop-shaped transmission line LP1 including two transmission lines LP11 and LP12. The arm 3up includes two optical couplers 31r and 31t commonly used by the cells 111 to 114. Each of the cells 111 to 114 constituting the arm 3up includes a pair of light receiving circuits R11, R12, R13, and R14 and light emitting circuits T11, T12, T13, and T14.

受信側の光カプラ31rは、制御装置1から送信された情報が含まれた光信号を分岐して、各セル111〜114に分岐した光信号を分配する。各セル111〜114は、光カプラ31rから分配された光信号を受光回路R11〜R14で受信する。各セル111〜114は、受光回路R11〜R14で受信した光信号から自己のセルに関する情報(例えば、ゲート信号)を取り出す。   The optical coupler 31r on the receiving side branches the optical signal including the information transmitted from the control device 1, and distributes the branched optical signal to each of the cells 111 to 114. Each of the cells 111 to 114 receives the optical signal distributed from the optical coupler 31r by the light receiving circuits R11 to R14. Each of the cells 111 to 114 extracts information (for example, a gate signal) related to its own cell from the optical signals received by the light receiving circuits R11 to R14.

また、制御装置1は、送信する光信号に含めた情報により、返信を担当するセル111〜114を順番に繰り返し指定する。指定された返信するセル111〜114は、自己のセルに関する情報(例えば、予め決められた箇所の電圧又は電流などのアナログデータ)を光信号に含めて、発光回路T11〜T14から光カプラ31tに光信号を出力する。   In addition, the control device 1 repeatedly designates the cells 111 to 114 in charge of replying in order according to the information included in the optical signal to be transmitted. The designated return cells 111 to 114 include information related to their own cells (for example, analog data such as voltage or current at a predetermined location) in the optical signal, and the light emitting circuits T11 to T14 transmit the information to the optical coupler 31t. Outputs an optical signal.

送信側の光カプラ31tは、各セル111〜114からそれぞれ光信号を受信すると、1つの光信号に合成する。光カプラ31tは、合成した光信号を制御装置1に送信(返信)する。これにより、光カプラ31tは、1つの光信号を時分割して各セル111〜114の返信信号を制御装置1に順次に返信する。   When receiving the optical signal from each of the cells 111 to 114, the transmitting optical coupler 31t combines them into one optical signal. The optical coupler 31t transmits (replies) the combined optical signal to the control device 1. Thereby, the optical coupler 31t time-divides one optical signal, and sequentially returns the return signals of the cells 111 to 114 to the control device 1.

図4は、制御装置1から送信される送信信号S1と各セル111,112,113,114から返信される返信信号S111,S112,S113,S114との関係を示すタイミングチャートである。送信信号S1は、制御装置1からアーム3upに送信される信号を示している。返信信号S111〜S114は、送信信号S1の受信に対して、制御装置1に返信する信号を示している。   FIG. 4 is a timing chart showing the relationship between the transmission signal S1 transmitted from the control device 1 and the return signals S111, S112, S113, S114 returned from the cells 111, 112, 113, 114. The transmission signal S1 indicates a signal transmitted from the control device 1 to the arm 3up. Reply signals S111 to S114 indicate signals that are returned to the control device 1 in response to reception of the transmission signal S1.

ここでは、制御装置1から4つのデータD1〜D4が送信信号S1で送信された場合について説明する。   Here, the case where four data D1-D4 are transmitted with the transmission signal S1 from the control apparatus 1 is demonstrated.

制御装置1から伝送路LP11を介してアーム3upに送信された4つのデータD1〜D4は、アーム3upを構成する全てのセル111〜114で受信される。各データD1〜D4には、それぞれ返信を担当するセル111〜114を指定する情報Dt1,Dt2,Dt3,Dt4が含まれている。ここで、各情報Dt1〜Dt4では、それぞれセル111〜114が順次に指定されているものとする。   The four data D1 to D4 transmitted from the control device 1 to the arm 3up via the transmission line LP11 are received by all the cells 111 to 114 constituting the arm 3up. Each of the data D1 to D4 includes information Dt1, Dt2, Dt3, and Dt4 that designates the cells 111 to 114 that are in charge of replying. Here, in each information Dt1 to Dt4, it is assumed that cells 111 to 114 are sequentially specified, respectively.

セル111は、データD1を受信すると、データD1に含まれる情報Dt1により、自己が返信を担当することを認識する。返信を担当することを認識したセル111は、自己に関する情報(アナログデータなど)が含まれたデータDr1を返信信号S111として光カプラ31tに送信する。セル111は、データD1に含まれる情報から返信信号S111を送信するタイミングを決定する。これにより、他のセル112〜114から出力される返信信号S112〜S114と順番が入れ替わったりしないようにする。   When the cell 111 receives the data D1, the cell 111 recognizes that the cell 111 is responsible for a reply from the information Dt1 included in the data D1. The cell 111, which has recognized that it is in charge of replying, transmits data Dr1 including information about itself (analog data, etc.) to the optical coupler 31t as a reply signal S111. The cell 111 determines the timing for transmitting the return signal S111 from the information included in the data D1. Thus, the order of the reply signals S112 to S114 output from the other cells 112 to 114 is not changed.

なお、このデータD1に含まれる情報は、制御装置1からの送信前から含まれているものに限らない。例えば、この情報は、制御装置1からデータD1を送信した時間又はセル111がデータD1を受信した時間など、ネットワークのプロトコルなどにより自動的に付加される情報又は伝送途中で自動的に付加するようにした情報でもよい。   Note that the information included in the data D1 is not limited to the information included before transmission from the control device 1. For example, this information is automatically added according to a network protocol or the like such as the time when the data D1 is transmitted from the control device 1 or the time when the cell 111 receives the data D1, or is automatically added during transmission. It may be information.

同様に、他のセル112〜114も、自己が返信を担当するデータD2〜D4をそれぞれ受信すると、自己に関する情報が含まれたデータDr2〜Dr4を返信信号S112〜S114として光カプラ31tに送信する。   Similarly, when the other cells 112 to 114 receive data D2 to D4 that they are responsible for, respectively, send data Dr2 to Dr4 including information about the self as reply signals S112 to S114 to the optical coupler 31t. .

光カプラ31tは、各セル111〜114から受信した順番に伝送路LP12を介して制御装置1に返信信号S111〜S114を送信(返信)する。これにより、アーム3upは、返信信号S111〜S114を制御装置1に時分割で送信(返信)する。制御装置1は、アーム3upから送信された返信信号S111〜S114を順次に受信することで、各セル111〜114の通信異常の有無などの健全性を判断する。   The optical coupler 31t transmits (replies) reply signals S111 to S114 to the control device 1 via the transmission line LP12 in the order received from the cells 111 to 114. As a result, the arm 3up transmits (replies) the reply signals S111 to S114 to the control device 1 in a time division manner. The control apparatus 1 determines the soundness such as presence or absence of communication abnormality in each of the cells 111 to 114 by sequentially receiving the reply signals S111 to S114 transmitted from the arm 3up.

次に、例えば、セル111を経由する2つの光カプラ31r,31tの間で通信異常が生じた場合(例えば、セル111が故障した場合)の制御装置1の動作について説明する。   Next, for example, the operation of the control device 1 when a communication abnormality occurs between the two optical couplers 31r and 31t passing through the cell 111 (for example, when the cell 111 fails) will be described.

セル111が故障した状態で、制御装置1がセル111を返信担当として指定したデータを送信しても、セル111は、返信信号S111を送信できない。そこで、制御装置1は、セル111を返信担当とするデータを送信後、予め決められた時間内に返信信号S111を受信しないとき、制御装置1は、セル111が接続されている伝送路に通信異常が生じていると判断する。なお、例えば、予め決められた時間内とは、固定された時間に限らず、他のセル112〜114からの返信信号S112〜S114を受信するまでとしてもよい。   Even if the control device 1 transmits data in which the cell 111 is designated as a reply person in a state in which the cell 111 has failed, the cell 111 cannot transmit the reply signal S111. Therefore, when the control apparatus 1 does not receive the reply signal S111 within a predetermined time after transmitting data for which the cell 111 is in charge of reply, the control apparatus 1 communicates with the transmission path to which the cell 111 is connected. Judge that an abnormality has occurred. For example, the predetermined time is not limited to a fixed time, and may be until the return signals S112 to S114 from the other cells 112 to 114 are received.

制御装置1は、セル111の伝送路に通信異常が生じていると判断すると、セル111を除外して、残りのセル112〜114で、自励式電力変換装置10の運転を継続するように制御する。これにより、3つのセル112〜114で、アーム3upが担当する交流側の電圧を出力する。   When the control device 1 determines that a communication abnormality has occurred in the transmission path of the cell 111, the control device 1 excludes the cell 111 and performs control so that the operation of the self-excited power conversion device 10 is continued in the remaining cells 112 to 114. To do. As a result, the three cells 112 to 114 output the AC voltage on the arm 3up.

本実施形態によれば、光カプラ31r,31tで制御装置1からのデータをアーム3up〜3wm毎に各セル111〜138に分配するように構成することで、制御装置1と各セル111〜138が等価的に1対1で通信するように接続される構成にすることができる。これにより、各アーム3up〜3wmで一部のセル111〜138に通信異常が生じても、シリアル通信を継続することができる。従って、制御装置1は、自励式電力変換装置10の運転継続性を向上することができる。   According to this embodiment, the optical couplers 31r and 31t are configured to distribute the data from the control device 1 to the cells 111 to 138 for each of the arms 3up to 3wm, so that the control device 1 and the cells 111 to 138 are distributed. Can be equivalently connected so as to communicate one-to-one. Thus, serial communication can be continued even if communication abnormality occurs in some of the cells 111 to 138 in the arms 3up to 3wm. Therefore, the control device 1 can improve the operation continuity of the self-excited power conversion device 10.

また、電源が不要な光カプラ31r,31tを用いて、各セル111〜138にデータを伝送することで、電源が要因となる通信異常を無くすことができる。   Further, by using the optical couplers 31r and 31t that do not require a power source to transmit data to each of the cells 111 to 138, it is possible to eliminate a communication abnormality caused by the power source.

(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係る自励式電力変換装置10Aの通信回路を示す構成図である。図6は、本実施形態に係る自励式電力変換装置10Aの構成を示す構成図である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram showing a communication circuit of the self-excited power conversion device 10A according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a configuration diagram showing the configuration of the self-excited power conversion device 10A according to the present embodiment.

自励式電力変換装置10Aは、図1及び図2に示す第1の実施形態に係る自励式電力変換装置10において、A系とB系からなる二重系の構成にしたものである。その他の点は、第1の実施形態と同様である。   The self-excited power conversion device 10A has a double system configuration consisting of an A system and a B system in the self-excited power conversion device 10 according to the first embodiment shown in FIGS. Other points are the same as in the first embodiment.

図5を参照して、自励式電力変換装置10Aの二重系の構成について説明する。ここでは、U相の上アーム3upAについて説明するが、他のアーム3umA,3vpA,3vmA,3wpA,3wmAも同様である。   With reference to FIG. 5, the dual configuration of self-excited power converter 10A will be described. Here, the upper arm 3upA of the U phase will be described, but the same applies to the other arms 3umA, 3vpA, 3vmA, 3wpA, and 3wmA.

自励式電力変換装置10Aは、2つの制御装置1a,1bを備える。各制御装置1a,1bは、第1の実施形態に係る制御装置1と同等のものである。2つの制御装置1a,1bのどちらの制御でも、自励式電力変換装置10Aを運転でき、かつ任意に切り替えられる。例えば、A系及びB系のいずれかに故障が発生すると、自動的に正常な系に切り替わるように構成してもよいし、任意のタイミングで手動で切り替えるように構成してもよい。また、両系が正常な場合、予め決められた優先順位に従って、どちらの系で動作するかが決定されてもよい。   The self-excited power conversion device 10A includes two control devices 1a and 1b. Each control device 1a, 1b is equivalent to the control device 1 according to the first embodiment. In either control of the two control devices 1a and 1b, the self-excited power conversion device 10A can be operated and arbitrarily switched. For example, when a failure occurs in either the A system or the B system, the system may be automatically switched to a normal system, or may be configured to be manually switched at an arbitrary timing. Further, when both systems are normal, it may be determined which system operates according to a predetermined priority order.

アーム3upAは、2組の受信側の光カプラ31ra,31rbと送信側の光カプラ31ta,31tb、及び4つのセル111A〜114Aを備える。その他の点は、第1の実施形態に係るアーム3upと同様である。   The arm 3upA includes two sets of optical couplers 31ra and 31rb on the reception side, optical couplers 31ta and 31tb on the transmission side, and four cells 111A to 114A. Other points are the same as those of the arm 3up according to the first embodiment.

各セル111A〜114Aは、2組の受光回路R11a〜R14a,R11b〜R14bと発光回路T11a〜T14a,T11b〜T14bを備える。その他の点は、第1の実施形態に係るセル111〜114と同様である。   Each of the cells 111A to 114A includes two sets of light receiving circuits R11a to R14a, R11b to R14b, and light emitting circuits T11a to T14a, T11b to T14b. Other points are the same as those of the cells 111 to 114 according to the first embodiment.

A系の構成は、制御装置1a、光カプラ31ra、各セル111A〜114Aの1組の受光回路R11a〜R14aと発光回路T11a〜T14a、光カプラ31ta、及び2つの伝送路LP11a,LP12aを含むループ状の伝送路LP1aを備える。   The configuration of the A system is a loop including a control device 1a, an optical coupler 31ra, a set of light receiving circuits R11a to R14a and light emitting circuits T11a to T14a of each cell 111A to 114A, an optical coupler 31ta, and two transmission lines LP11a and LP12a. Shaped transmission line LP1a.

B系の構成は、制御装置1b、光カプラ31rb、各セル111A〜114Aの1組の受光回路R11b〜R14bと発光回路T11b〜T14b、光カプラ31tb、及び2つの伝送路LP11b,LP12bを含むループ状の伝送路LP1bを備える。   The configuration of the B system is a loop including a control device 1b, an optical coupler 31rb, a set of light receiving circuits R11b to R14b and light emitting circuits T11b to T14b of each cell 111A to 114A, an optical coupler 31tb, and two transmission lines LP11b and LP12b. Shaped transmission line LP1b.

A系及びB系のそれぞれの構成は、第1の実施形態で説明した、制御装置1、光カプラ31r、各セル111〜114の1組の受光回路R11〜R14と発光回路T11〜T14、光カプラ31t、2つの伝送路LP11,LP12を含むループ状の伝送路LP1による構成と同様である。A系及びB系のそれぞれの構成は、それぞれ独立して動作し、A系又はB系のうち少なくとも一方が正常であれば、自励式電力変換装置10Aが正常に運転できるように構成されている。   The configurations of the A system and the B system are the same as those described in the first embodiment, the control device 1, the optical coupler 31r, a pair of light receiving circuits R11 to R14 and light emitting circuits T11 to T14 of each of the cells 111 to 114, and light. The configuration is the same as that of the loop-shaped transmission line LP1 including the coupler 31t and the two transmission lines LP11 and LP12. Each configuration of the A system and the B system operates independently, and is configured so that the self-excited power conversion device 10A can operate normally if at least one of the A system or the B system is normal. .

本実施形態によれば、第1の実施形態による作用効果に加え、通信回路を二重系にすることで、シリアル通信での通信異常による運転継続性をより向上させることができる。なお、ここでは、二重系の構成について説明したが、三重系以上の多重系で構成してもよい。   According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the continuity of operation due to communication abnormality in serial communication can be further improved by using a dual communication circuit. In addition, although the structure of the double system has been described here, it may be configured of a triple system or more.

なお、各実施形態において、ループ状の伝送路をアーム毎に構築したが、これに限らない。セル111〜138をどのようにグループ分けして、ループ状の伝送路を構築してもよく、1つのグループは、複数のアームに跨るようにしてもよい。   In addition, in each embodiment, although the loop-shaped transmission line was constructed | assembled for every arm, it is not restricted to this. The cells 111 to 138 may be grouped in any way to construct a loop-shaped transmission path, and one group may span a plurality of arms.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

1…制御装置、3up…アーム、10…自励式電力変換装置、31r,31t…光カプラ、111〜114…セル、LP1,LP11,LP12…伝送路、R11〜R14…受光回路、T11〜T14…発光回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Control apparatus, 3up ... Arm, 10 ... Self-excited power converter, 31r, 31t ... Optical coupler, 111-114 ... Cell, LP1, LP11, LP12 ... Transmission path, R11-R14 ... Light receiving circuit, T11-T14 ... Light emitting circuit.

Claims (6)

電力変換回路を構成する複数の単位変換器と、
前記複数の単位変換器を制御する情報が含まれる光信号の送信信号をシリアル通信で送信する制御手段と、
前記複数の単位変換器が複数に分けられたグループ毎に設けられ、前記制御手段から受信した前記送信信号を前記グループの前記単位変換器に分配する光信号分配手段と、
前記グループ毎に設けられ、前記送信信号に基づいて決定された前記単位変換器から返信される光信号の返信信号を前記グループ毎に合成して、前記制御手段にシリアル通信で送信する光信号合成手段と
を備え
前記送信信号は、前記グループに含まれる前記複数の単位変換器のそれぞれに対応する複数のデータを含み、
前記複数のデータのそれぞれは、返信を担当する前記単位変換器を指定する情報と、前記返信信号を送信するタイミングを決定する情報と、を含み、
前記光信号分配手段は、前記複数のデータを含む前記送信信号を、前記グループに含まれる前記複数の単位変換器のそれぞれに分配し、
前記単位変換器は、前記データに含まれる情報を基に、返信を担当することを認識するとともに、前記返信信号を送信するタイミングを決定する
ことを特徴とする電力変換装置。
A plurality of unit converters constituting a power conversion circuit;
Control means for transmitting a transmission signal of an optical signal including information for controlling the plurality of unit converters by serial communication;
The plurality of unit converters are provided for each group divided into a plurality, and an optical signal distribution unit that distributes the transmission signal received from the control unit to the unit converters of the group;
Optical signal synthesis provided for each group, which synthesizes a reply signal of an optical signal returned from the unit converter determined based on the transmission signal for each group, and transmits the signal to the control means by serial communication Means ,
Equipped with a,
The transmission signal includes a plurality of data corresponding to each of the plurality of unit converters included in the group,
Each of the plurality of data includes information specifying the unit converter in charge of reply, and information determining timing for transmitting the reply signal,
The optical signal distribution means distributes the transmission signal including the plurality of data to each of the plurality of unit converters included in the group,
The power converter according to claim 1, wherein the unit converter recognizes that it is in charge of a reply based on information included in the data and determines a timing for transmitting the reply signal .
前記グループは、前記電力変換回路を構成するアーム毎に分けられたこと
を特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1, wherein the group is divided for each arm configuring the power conversion circuit.
前記光信号分配手段及び前記光信号合成手段は、電源を要しない光カプラであること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。
3. The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the optical signal distribution unit and the optical signal synthesis unit are optical couplers that do not require a power source.
前記制御手段を複数備え、
前記制御手段は、それぞれ前記複数の単位変換器を制御すること
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
A plurality of the control means,
4. The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the plurality of unit converters. 5.
数の単位変換器で構成される電力変換装置を制御する制御装置であって、
前記複数の単位変換器を制御する情報が含まれる光信号の送信信号をシリアル通信で送信する制御手段と、
前記複数の単位変換器が複数に分けられたグループ毎に設けられ、前記制御手段から受信した前記送信信号を前記グループの前記単位変換器に分配する光信号分配手段と、
前記グループ毎に設けられ、前記送信信号に基づいて決定された前記単位変換器から返信される光信号の返信信号を前記グループ毎に合成し、前記制御手段にシリアル通信で送信する光信号合成手段と
を備え
前記送信信号は、前記グループに含まれる前記複数の単位変換器のそれぞれに対応する複数のデータを含み、
前記複数のデータのそれぞれは、返信を担当する前記単位変換器を指定する情報と、前記返信信号を送信するタイミングを決定する情報と、を含み、
前記光信号分配手段は、前記複数のデータを含む前記送信信号を、前記グループに含まれる前記複数の単位変換器のそれぞれに分配し、
前記単位変換器は、前記データに含まれる情報を基に、返信を担当することを認識するとともに、前記返信信号を送信するタイミングを決定する
ことを特徴とする電力変換装置の制御装置。
A control device for controlling the configured power converter in units converter multiple,
Control means for transmitting a transmission signal of an optical signal including information for controlling the plurality of unit converters by serial communication;
The plurality of unit converters are provided for each group divided into a plurality, and an optical signal distribution unit that distributes the transmission signal received from the control unit to the unit converters of the group;
An optical signal combining unit that is provided for each group, combines a return signal of an optical signal returned from the unit converter determined based on the transmission signal, for each group, and transmits the signal to the control unit by serial communication. and,
Equipped with a,
The transmission signal includes a plurality of data corresponding to each of the plurality of unit converters included in the group,
Each of the plurality of data includes information specifying the unit converter in charge of reply, and information determining timing for transmitting the reply signal,
The optical signal distribution means distributes the transmission signal including the plurality of data to each of the plurality of unit converters included in the group,
The unit converter recognizes that it is responsible for a reply based on information included in the data and determines a timing for transmitting the reply signal. apparatus.
複数の単位変換器で構成される電力変換装置を制御する制御方法であって、
前記複数の単位変換器を制御する情報が含まれる光信号の送信信号をシリアル通信で制御部から送信し、
前記複数の単位変換器が複数に分けられたグループ毎に設けられた光信号分配手段により、前記送信信号を前記グループの前記単位変換器に分配し、
前記グループ毎に、前記送信信号に基づいて決定された前記単位変換器から返信される光信号の返信信号を前記グループ毎に合成して、前記制御部にシリアル通信で送信すること
を含み、
前記送信信号は、前記グループに含まれる前記複数の単位変換器のそれぞれに対応する複数のデータを含み、
前記複数のデータのそれぞれは、返信を担当する前記単位変換器を指定する情報と、前記返信信号を送信するタイミングを決定する情報と、を含み、
前記光信号分配手段は、前記複数のデータを含む前記送信信号を、前記グループに含まれる前記複数の単位変換器のそれぞれに分配し、
前記単位変換器は、前記データに含まれる情報を基に、返信を担当することを認識するとともに、前記返信信号を送信するタイミングを決定する
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
A control method for controlling a power conversion device including a plurality of unit converters,
A transmission signal of an optical signal including information for controlling the plurality of unit converters is transmitted from the control unit by serial communication,
The optical signal distribution means provided for each of the plurality of unit converters divided into a plurality of groups, distributes the transmission signal to the unit converters of the group,
For each said group, said reply signal of the optical signal returned from said unit converters, which are determined based on the transmission signal by combining each of the groups, viewed contains a transmitting serial communication to the controller,
The transmission signal includes a plurality of data corresponding to each of the plurality of unit converters included in the group,
Each of the plurality of data includes information specifying the unit converter in charge of reply, and information determining timing for transmitting the reply signal,
The optical signal distribution means distributes the transmission signal including the plurality of data to each of the plurality of unit converters included in the group,
Based on the information included in the data, the unit converter recognizes that it is responsible for a reply and determines the timing for transmitting the reply signal
A method for controlling a power conversion device.
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