特開2020-205681IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

半導体スイッチを備えた電力変換装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】本発明は、ブリッジセルの一部の動作が停止しても全体のエネルギー容量の低下を抑制できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電力変換装置1は、複数のブリッジセル31u−1〜31u−3と、複数のブリッジセル31v−1〜31v−3と、複数のブリッジセル31w−1〜31w−3と、複数の単位電力変換器UPCのうちの少なくとも1つを短絡状態に設定するとともに、短絡状態に設定されていない単位電力変換器UPCを有するU相クラスタ31uに設けられたブリッジセル、V相クラスタ31vに設けられたブリッジセル及びW相クラスタ31wに設けられたブリッジセルの間で有効電力が均等に負担されるようにデルタ結線部に循環させる零相電流を制御する制御装置5とを備えている。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

特許文献1及び非特許文献1には、ブリッジセルのいずれかが故障した場合に、故障したブリッジセルのみをバイパスしてデルタ結線MMCの運転を継続する方法(以下、「方法1」と称する)が開示されている。また、非特許文献2には、ブリッジセルのいずれかが故障した場合に、故障したブリッジセル及び健全相の故障していないブリッジセルをバイパススイッチでバイパスさせて各相で動作するブリッジセルの個数を同じにしてデルタ結線MMCの運転を継続する方法(以下、「方法2」と称する)が開示されている。 しかしながら、方法1及び2のいずれもデルタ結線MMCに適用した場合、ブリッジセルの故障時に、故障したブリッジセルの分を健全なブリッジセルで負担しながら運転継続できるように、ブリッジセルは電圧余裕をもって設計される必要がある。方法1を用いた場合は、故障したブリッジセルを有する相の健全なブリッジセルの二次電池の負担が増え、故障したブリッジセルを有さない他の相のブリッジセルの二次電池と比較して、充放電が早くなる。その結果、デルタ結線MMCは、各相のエネルギー容量が故障した相の容量に制限され、全体のエネルギー容量が低下する。また、方法2を用いた場合は、デルタ結線MMCが制御する有効電力がブリッジセル間で均等に負担されるが、故障したブリッジセルを有さない他の相の健全なブリッジセルが所定数(故障数と同数)バイパスされる。このため、方法2では、デルタ結線MMCのエネルギー容量は、故障したブリッジセルの個数の3倍低下する。このように、従来のデルタ結線MMCは、ブリッジセルに故障が発生した場合、全体のエネルギー容量が低下するという問題を有している。 本発明の目的は、ブリッジセルの一部の動作が停止しても全体のエネルギー容量の低下を抑制できる電力変換装置を提供することにある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

目的を達成するために、本発明の一態様による電力変換装置は、複数の半導体スイッチをブリッジ接続してなるブリッジ部及び前記ブリッジ部に並列接続された有効電力供給部を有し交流出力端子が短絡可能な単位電力変換器をそれぞれ含み、直列接続された複数の第一ブリッジセルと、複数の半導体スイッチをブリッジ接続してなるブリッジ部及び前記ブリッジ部に並列接続された有効電力供給部を有し交流出力端子が短絡可能な単・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明の一態様によれば、ブリッジセルの一部の動作が停止しても全体のエネルギー容量の低下を抑制できる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の一実施形態による電力変換装置が用いられる電力制御システムの概略構成を示す回路ブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態による電力変換装置に備えられたU相クラスタを構成するブリッジセルの故障前後における零相電流を説明するフェーザ図であって、図2(a)は、U相クラスタを構成するブリッジセルの故障前の状態を示すフェーザ図であり、図2(b)は、U相クラスタを構成する3個のブリッジセルのうちの1個が故障した後の零相電流が重畳されていない状態を示すフェーザ図であり、図2(c)は、U相クラスタを構成する3個のブリッジセルのうちの1個が故障した後の零相電流が重畳されている状態を示すフェーザ図である。

【図3】本発明の一実施形態による電力変換装置に備えられた制御の要部の概略構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態による電力変換装置に備えられたU相クラスタを構成する3個のブリッジセルのうちの1個及びV相クラスタを構成する3個のブリッジセルのうちの1個が故障した後の零相電流が重畳されている状態を示すフェーザ図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1 電力変換装置   2 三相電力系統   3 クラスタ部   5 制御装置   21 ケーブル   31u U相クラスタ   31u−1,31u−2,31u−3,31v−1,31v−2,31v−3,31w−1,31w−2,31w−3 ブリッジセル   31uL,31vL,31wL リアクトル   31v V相クラスタ   31w W相クラスタ   32u,32v,32w 結線部   33 二次電池   51 電流指令生成部   52 電流制御部   211 U相ケーブル   212 V相ケーブル   213 W相ケーブル   511 クラスタ電流指令生成部   512 零相電流指令演算部   513 加算部   513u,513v,513w 加算器   514 選択部   515,516 スイッチ群   515u,515v,515w,516u,516v,516w スイッチ   D1,D2,D3,D4 還流用ダイオード   M1,M2,M3,M4 半導体モジュール   Q1,Q2,Q3,Q4 半導体スイッチ   SSR 短絡スイッチ

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