(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-07
(45)【発行日】2023-12-15
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 1/00 20070101AFI20231208BHJP
【FI】
H02M1/00 J
(21)【出願番号】P 2020184896
(22)【出願日】2020-11-05
【審査請求日】2023-02-06
(73)【特許権者】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108062
【氏名又は名称】日向寺 雅彦
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【氏名又は名称】小崎 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100146592
【氏名又は名称】市川 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100172188
【氏名又は名称】内田 敬人
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 将樹
【審査官】井上 弘亘
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-022309(JP,A)
【文献】特開2001-095231(JP,A)
【文献】特開平09-322524(JP,A)
【文献】特開昭62-141965(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02M 1/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
サイリスタバルブと、
前記サイリスタバルブの駆動を制御する第1制御装置と、
前記サイリスタバルブの駆動を制御する第2制御装置と、
を備え、
前記サイリスタバルブは、
一対の端子と、
前記一対の端子の間に直列に接続された複数のサイリスタ素子と、
前記複数のサイリスタ素子のそれぞれに並列に接続され、前記複数のサイリスタ素子のそれぞれに印加された順方向の電圧を検出する複数の電圧検出器と、
を有し、
前記複数の電圧検出器のそれぞれは、前記サイリスタ素子に印加された順方向の電圧を検出するための発光素子を有し、
前記発光素子は、前記サイリスタ素子に印加された順方向の電圧が所定値以上の時に点灯し、前記所定値未満の時に消灯する光信号の順方向電圧信号を出力し、
前記複数の電圧検出器は、
前記順方向電圧信号を前記第1制御装置に出力する第1グループと、
前記順方向電圧信号を前記第2制御装置に出力する第2グループと、
に分けられている電力変換装置。
【請求項2】
前記第1グループの前記電圧検出器及び前記第2グループの前記電圧検出器は、前記複数のサイリスタ素子の直列接続の方向において交互に並ぶように配置されている請求項1記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記第1制御装置は、前記複数のサイリスタ素子の駆動を制御する際に、前記第1グループの前記電圧検出器の前記順方向電圧信号を基に、前記第2グループの前記電圧検出器の前記順方向電圧信号を予測し、
前記第2制御装置は、前記複数のサイリスタ素子の駆動を制御する際に、前記第2グループの前記電圧検出器の前記順方向電圧信号を基に、前記第1グループの前記電圧検出器の前記順方向電圧信号を予測する請求項1又は2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記第1制御装置と前記第2制御装置とは、互いに通信を行い、
前記第1制御装置は、前記第1グループの前記電圧検出器から入力された前記順方向電圧信号を前記第2制御装置に入力し、
前記第2制御装置は、前記第2グループの前記電圧検出器から入力された前記順方向電圧信号を前記第1制御装置に入力する請求項1~3のいずれか1つに記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記複数のサイリスタ素子は、
前記一対の端子の間に直列に接続された複数の第1サイリスタ素子と、
前記一対の端子の間に直列に接続されるとともに、前記複数の第1サイリスタ素子と逆並列に接続された複数の第2サイリスタ
素子と、
を有し、
前記複数の電圧検出器は、前記複数の第1サイリスタ素子及び前記複数の第2サイリスタ素子のそれぞれに並列に接続され、前記複数の第1サイリスタ素子及び前記複数の第2サイリスタ素子のそれぞれに印加された順方向の電圧を検出し、
前記複数の電圧検出器のそれぞれの前記発光素子は、
前記第1サイリスタ素子に印加された順方向の電圧を検出するための第1発光素子と、
前記第2サイリスタ素子に印加された順方向の電圧を検出するための第2発光素子と、
を有し、
前記第1発光素子は、前記第1サイリスタ素子に印加された順方向の電圧が第1所定値以上の時に点灯し、前記第1所定値未満の時に消灯する光信号の第1順方向電圧信号を出力し、
前記第2発光素子は、前記第2サイリスタ素子に印加された順方向の電圧が第2所定値以上の時に点灯し、前記第2所定値未満の時に消灯する光信号の第2順方向電圧信号を出力し、
前記第1グループの前記電圧検出器は、前記第1順方向電圧信号を前記第1制御装置に出力し、前記第2順方向電圧信号を前記第2制御装置に出力し、
前記第2グループの前記電圧検出器は、前記第2順方向電圧信号を前記第1制御装置に出力し、前記第1順方向電圧信号を前記第2制御装置に出力する請求項1~4のいずれか1つに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複数のサイリスタ素子を直列に接続したサイリスタバルブと、サイリスタバルブの駆動(点弧)を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置が知られている。制御装置は、例えば、VBE(Valve Base Electronics)などと呼ばれている。
【0003】
サイリスタバルブは、サイリスタ素子の順方向電圧を検出し、検出した順方向電圧に応じた順方向電圧信号を制御装置に出力する電圧検出器を有する。制御装置は、電圧検出器から入力された順方向電圧信号を基に、ゲート信号を生成し、生成したゲート信号をサイリスタ素子に入力することにより、サイリスタバルブの駆動を制御する。
【0004】
こうした電力変換装置において、制御装置を二重化することが検討されている。すなわち、サイリスタバルブの駆動を2台の制御装置のそれぞれで制御できるようにする。これにより、一方の制御装置に故障などが発生した際にも、他方の制御装置で運転を継続することができ、電力変換装置の運転継続性を向上させることができる。
【0005】
上記のように、制御装置においてサイリスタバルブの駆動を制御するためには、順方向電圧信号が必要となる。従って、制御装置を二重化する場合には、2台の制御装置のそれぞれに順方向電圧信号を入力する必要がある。
【0006】
2台の制御装置に順方向電圧信号を入力する方法として、2台の制御装置に対応した2台の電圧検出器を複数のサイリスタ素子のそれぞれに対して設けることが考えられる。すなわち、制御装置の二重化に対応させて、電圧検出器も二重化し、一方の電圧検出器から一方の制御装置に順方向電圧信号を入力し、他方の電圧検出器から他方の制御装置に順方向電圧信号を入力する。これにより、2台の制御装置に順方向電圧信号を適切に入力することができる。
【0007】
しかしながら、複数のサイリスタ素子のそれぞれに対して2台の電圧検出器を設ける構成では、サイリスタバルブの部品点数が増加し、サイリスタバルブの構成が複雑化してしまうことが懸念される。サイリスタ素子の数量は、数十~数百に及ぶため、それに応じて電圧検出器に関する用品数量も増加してしまう。このため、電力変換装置においては、サイリスタバルブの構成の複雑化を抑制しつつ、制御装置を二重化できるようにすることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の実施形態は、サイリスタバルブの構成の複雑化を抑制しつつ、制御装置を二重化できるようにした電力変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の実施形態によれば、サイリスタバルブと、前記サイリスタバルブの駆動を制御する第1制御装置と、前記サイリスタバルブの駆動を制御する第2制御装置と、を備え、前記サイリスタバルブは、一対の端子と、前記一対の端子の間に直列に接続された複数のサイリスタ素子と、前記複数のサイリスタ素子のそれぞれに並列に接続され、前記複数のサイリスタ素子のそれぞれに印加された順方向の電圧を検出する複数の電圧検出器と、を有し、前記複数の電圧検出器のそれぞれは、前記サイリスタ素子に印加された順方向の電圧を検出するための発光素子を有し、前記発光素子は、前記サイリスタ素子に印加された順方向の電圧が所定値以上の時に点灯し、前記所定値未満の時に消灯する光信号の順方向電圧信号を出力し、前記複数の電圧検出器は、前記順方向電圧信号を前記第1制御装置に出力する第1グループと、前記順方向電圧信号を前記第2制御装置に出力する第2グループと、に分けられている電力変換装置が提供される。
【発明の効果】
【0011】
サイリスタバルブの構成の複雑化を抑制しつつ、制御装置を二重化できるようにした電力変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】第1の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
【
図2】第1の実施形態に係る電力変換装置の変形例を模式的に表すブロック図である。
【
図3】第2の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
【
図4】第3の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
【0013】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【0014】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、電力変換装置10は、第1制御装置11と、第2制御装置12と、サイリスタバルブ14と、を備える。
【0015】
サイリスタバルブ14は、例えば、サイリスタ制御リアクトル(TCR:Thyristor Controlled Reactor)方式を採用した静止型無効電力補償装置(SVC:Static Var Compensator)の一部を構成する。電力変換装置10は、換言すれば、無効電力補償装置である。電力変換装置10は、例えば、複数のサイリスタバルブ14を備える。但し、電力変換装置10は、無効電力補償装置に限ることなく、サイリスタバルブ14のオン・オフによって電力の変換を行う任意の電力変換装置でよい。サイリスタバルブ14は、例えば、三相ブリッジ整流回路の一部を構成するものなどでもよい。
【0016】
第1制御装置11及び第2制御装置12は、サイリスタバルブ14の駆動(点弧)を制御する。換言すれば、第1制御装置11及び第2制御装置12は、サイリスタバルブ14のオンタイミングを制御する。第1制御装置11及び第2制御装置12は、例えば、VBE(Valve Base Electronics)である。
【0017】
このように、電力変換装置10は、第1制御装置11及び第2制御装置12の2台の制御装置を備える。換言すれば、電力変換装置10は、制御装置を二重化している。これにより、電力変換装置10では、第1制御装置11及び第2制御装置12の一方が故障した場合などにおいても、第1制御装置11及び第2制御装置12の他方で運転(サイリスタバルブ14による電力の変換動作)を継続することができ、高い運転継続性を得ることができる。
【0018】
サイリスタバルブ14は、一対の端子T1、T2と、複数の第1サイリスタ素子21と、複数の第2サイリスタ素子22と、複数のスナバ回路26と、複数の分圧抵抗28と、複数の電圧検出器30と、を有する。
【0019】
複数の第1サイリスタ素子21は、一対の端子T1、T2の間に直列に接続されている。複数の第2サイリスタ素子22は、一対の端子T1、T2の間に直列に接続されるとともに、複数の第1サイリスタ素子21と逆並列に接続されている。複数の第2サイリスタ素子22に流れる電流の向きは、複数の第1サイリスタ素子21に流れる電流の向きと逆向きである。例えば、各第1サイリスタ素子21は、端子T2から端子T1に向かう方向に電流を流し、各第2サイリスタ素子22は、端子T1から端子T2に向かう方向に電流を流す。このように、サイリスタバルブ14では、端子T2から端子T1に向かう方向、及び端子T1から端子T2に向かう方向の双方向に電流を流すことができる。
【0020】
複数のスナバ回路26は、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22のそれぞれに並列に接続されている。複数のスナバ回路26は、サイリスタバルブ14の端子T1と端子T2との間に加わる交流電圧成分を複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22に対して均一になるように分圧すると共に、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22のターンオン及びターンオフ時に複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22に加わる過渡的な電圧分担の不均一及び過電圧から複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22を保護する。複数のスナバ回路26は、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22に対して電力損失を低減させ、安定したスイッチングをさせるために設けられている。
【0021】
各スナバ回路26は、抵抗素子26aと、抵抗素子26aに直列に接続されたコンデンサ26bと、を有する。但し、各スナバ回路26の構成は、これに限ることなく、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22の保護を適切に行うことができる任意の構成でよい。
【0022】
複数の分圧抵抗28及び複数の電圧検出器30は、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22のそれぞれに並列に接続されている。複数の分圧抵抗28は、複数の電圧検出器30と直列に接続されている。すなわち、分圧抵抗28及び電圧検出器30の直列接続体が、第1サイリスタ素子21及び第2サイリスタ素子22と並列に接続されている。
【0023】
複数の分圧抵抗28は、一対の端子T1、T2の間に印加される直流電圧成分を複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22に対して均一になるように分圧するとともに、複数の電圧検出器30に流れる電流を抑制する。
【0024】
複数の電圧検出器30は、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22のそれぞれに印加された順方向の電圧を検出する。電圧検出器30は、第1サイリスタ素子21に印加された順方向の電圧を検出するための第1発光素子31と、第2サイリスタ素子22に印加された順方向の電圧を検出するための第2発光素子32と、を有する。第1発光素子31及び第2発光素子32には、例えば、LED(Light Emitting Diode)が用いられる。但し、第1発光素子31及び第2発光素子32は、LEDに限ることなく、任意の発光素子でよい。
【0025】
第1発光素子31は、第1サイリスタ素子21に印加された順方向の電圧が第1所定値以上の時に点灯し、第1所定値未満の時に消灯する光信号の第1順方向電圧信号FV1を出力する。同様に、第2発光素子32は、第2サイリスタ素子22に印加された順方向の電圧が第2所定値以上の時に点灯し、第2所定値未満の時に消灯する光信号の第2順方向電圧信号FV2を出力する。第2所定値は、第1所定値と実質的に同じでもよいし、第1所定値と異なってもよい。
【0026】
このように、電圧検出器30は、第1発光素子31を点灯させることにより、第1サイリスタ素子21に第1所定値以上の順方向の電圧が印加された状態を検出し、第2発光素子32を点灯させることにより、第2サイリスタ素子22に第2所定値以上の順方向の電圧が印加された状態を検出する。そして、電圧検出器30は、第1発光素子31の点灯及び消灯に基づく光信号の第1順方向電圧信号FV1と、第2発光素子32の点灯及び消灯に基づく光信号の第2順方向電圧信号FV2と、を出力する。
【0027】
図1に表したように、電力変換装置10では、複数の電圧検出器30が、第1順方向電圧信号FV1を第1制御装置11に出力し、第2順方向電圧信号FV2を第2制御装置12に出力する第1グループG1と、第2順方向電圧信号FV2を第1制御装置11に出力し、第1順方向電圧信号FV1を第2制御装置12に出力する第2グループG2と、に分けられている。
【0028】
第1グループG1の電圧検出器30及び第2グループG2の電圧検出器30は、例えば、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22の直列接続の方向において交互に並ぶように配置されている。より詳しくは、第1グループG1の電圧検出器30及び第2グループG2の電圧検出器30は、直列接続の方向において1つずつ交互に並べて配置されている。
【0029】
但し、第1グループG1の電圧検出器30及び第2グループG2の電圧検出器30の配置は、上記に限定されるものではない。例えば、第1グループG1の電圧検出器30及び第2グループG2の電圧検出器30は、2つずつや3つずつなどの単位で交互に並べて配置してもよい。あるいは、第1グループG1の電圧検出器30を端子T1及び端子T2の一方側に寄せて配置し、第2グループG2の電圧検出器30を端子T1及び端子T2の他方側に寄せて配置してもよい。
【0030】
複数の電圧検出器30の数が偶数である場合、第1グループG1の電圧検出器30の数は、第2グループG2の電圧検出器30の数と同じである。複数の電圧検出器30の数が奇数である場合、第1グループG1の電圧検出器30の数は、第2グループG2の電圧検出器30の数と1つ違いである。但し、第1グループG1の電圧検出器30の数は、第2グループG2の電圧検出器30の数と異なってもよい。第1グループG1の電圧検出器30の数、及び第2グループG2の電圧検出器30の数は、任意の数でよい。
【0031】
電力変換装置10は、複数の光ファイバ41~44を備える。光ファイバ41は、第1グループG1の電圧検出器30の第1発光素子31と第1制御装置11とを接続する。光ファイバ42は、第1グループG1の電圧検出器30の第2発光素子32と第2制御装置12とを接続する。光ファイバ43は、第2グループG2の電圧検出器30の第1発光素子31と第2制御装置12とを接続する。光ファイバ44は、第2グループG2の電圧検出器30の第2発光素子32と第1制御装置11とを接続する。
【0032】
これにより、第1グループG1の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1と、第2グループG2の電圧検出器30の第2順方向電圧信号FV2と、が、第1制御装置11に入力される。そして、第1グループG1の電圧検出器30の第2順方向電圧信号FV2と、第2グループG2の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1と、が、第2制御装置12に入力される。
【0033】
第1制御装置11は、複数の光電変換器51と、複数の光電変換器52と、を有する。複数の光電変換器51は、光ファイバ41を介して入力された光信号の第1順方向電圧信号FV1を受信し、第1順方向電圧信号FV1を電気信号に変換する。複数の光電変換器52は、光ファイバ44を介して入力された光信号の第2順方向電圧信号FV2を受信し、第2順方向電圧信号FV2を電気信号に変換する。
【0034】
第2制御装置12は、複数の光電変換器53と、複数の光電変換器54と、を有する。複数の光電変換器53は、光ファイバ43を介して入力された光信号の第1順方向電圧信号FV1を受信し、第1順方向電圧信号FV1を電気信号に変換する。複数の光電変換器54は、光ファイバ42を介して入力された光信号の第2順方向電圧信号FV2を受信し、第2順方向電圧信号FV2を電気信号に変換する。
【0035】
第1制御装置11は、入力された第1順方向電圧信号FV1を基に、複数の第1サイリスタ素子21のゲート信号を生成し、生成したゲート信号を複数の第1サイリスタ素子21に入力することにより、複数の第1サイリスタ素子21の駆動を制御する。これにより端子T2から端子T1に向かう方向に電流を流すことができる。
【0036】
同様に、第1制御装置11は、入力された第2順方向電圧信号FV2を基に、複数の第2サイリスタ素子22のゲート信号を生成し、生成したゲート信号を複数の第2サイリスタ素子22に入力することにより、複数の第2サイリスタ素子22の駆動を制御する。これにより端子T1から端子T2に向かう方向に電流を流すことができる。
【0037】
第2制御装置12の動作は、第1制御装置11の動作と同様であるから、詳細な説明は、省略する。なお、電力変換装置10は、例えば、第1制御装置11及び第2制御装置12から出力されるゲート信号を複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22のそれぞれに入力するための複数の光ファイバをさらに備えるが、
図1では、図を見やすくするため、ゲート信号を入力するための光ファイバなどの図示を便宜的に省略している。
【0038】
このように、本実施形態に係る電力変換装置10では、複数の電圧検出器30が、第1順方向電圧信号FV1を第1制御装置11に出力し、第2順方向電圧信号FV2を第2制御装置12に出力する第1グループG1と、第2順方向電圧信号FV2を第1制御装置11に出力し、第1順方向電圧信号FV1を第2制御装置12に出力する第2グループG2と、に分けられている。
【0039】
これにより、本実施形態に係る電力変換装置10では、第1制御装置11と第2制御装置12とを備え、制御装置を二重化する場合にも、2台の制御装置に対応した2台の電圧検出器30を複数のサイリスタ素子21、22のそれぞれに対して設ける構成と比べて、サイリスタバルブ14の構成の複雑化を抑制することができる。例えば、複数のサイリスタ素子21、22に対して1台の電圧検出器30を設けるだけでよく、サイリスタバルブ14における部品点数の増加を抑制することができる。例えば、部品点数の増加にともなうコスト増などを抑制することができる。本実施形態に係る電力変換装置10では、サイリスタバルブ14の構成の複雑化を抑制しつつ、制御装置を二重化することができる。
【0040】
なお、電力変換装置10の構成では、第1制御装置11は、第2グループG2の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1を受け取ることができない。このため、第1制御装置11は、複数の第1サイリスタ素子21の駆動を制御する際に、第1グループG1の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1を基に、第2グループG2の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1を予測する。また、第1制御装置11は、第1グループG1の電圧検出器30の第2順方向電圧信号FV2を受け取ることができない。このため、第1制御装置11は、複数の第2サイリスタ素子22の駆動を制御する際に、第2グループG2の電圧検出器30の第2順方向電圧信号FV2を基に、第1グループG1の電圧検出器30の第2順方向電圧信号FV2を予測する。
【0041】
同様に、第2制御装置12は、第1グループG1の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1を受け取ることができない。このため、第2制御装置12は、複数の第1サイリスタ素子21の駆動を制御する際に、第2グループG2の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1を基に、第1グループG1の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1を予測する。また、第2制御装置12は、第2グループG2の電圧検出器30の第2順方向電圧信号FV2を受け取ることができない。このため、第2制御装置12は、複数の第2サイリスタ素子22の駆動を制御する際に、第1グループG1の電圧検出器30の第2順方向電圧信号FV2を基に、第2グループG2の電圧検出器30の第2順方向電圧信号FV2を予測する。
【0042】
これにより、複数の電圧検出器30を第1グループG1と第2グループG2とに分けた場合にも、第1制御装置11及び第2制御装置12のそれぞれで複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22のそれぞれの駆動を適切に制御することができる。
【0043】
この際、上記のように、第1グループG1の電圧検出器30及び第2グループG2の電圧検出器30を、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22の直列接続の方向において交互に並ぶように配置する。これにより、受け取ることができない第1順方向電圧信号FV1や第2順方向電圧信号FV2をより予測し易くすることができる。第1グループG1の電圧検出器30及び第2グループG2の電圧検出器30を、直列接続の方向において1つずつ交互に並べて配置する。これにより、受け取ることができない第1順方向電圧信号FV1や第2順方向電圧信号FV2をさらに予測し易くすることができる。
【0044】
なお、電力変換装置10の構成において、サイリスタバルブ14は、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22の一方のみを有する構成としてもよい。この場合、電圧検出器30は、第1サイリスタ素子21に対応する第1発光素子31及び第2サイリスタ素子22に対応する第2発光素子32のいずれか一方のみを有していればよい。第1グループG1の電圧検出器30は、順方向電圧信号(第1順方向電圧信号FV1及び第2順方向電圧信号FV2のいずれか一方)を第1制御装置11に出力し、第2グループG2の電圧検出器30は、順方向電圧信号を第2制御装置12に出力すればよい。このように、電力変換装置10の構成において、サイリスタバルブ14は、端子T2から端子T1に向かう方向、及び端子T1から端子T2に向かう方向のいずれか一方のみに電流を流す構成でもよい。
【0045】
図2は、第1の実施形態に係る電力変換装置の変形例を模式的に表すブロック図である。
図2に表したように、電力変換装置10aは、通信線16をさらに備える。なお、上記実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0046】
通信線16は、第1制御装置11と第2制御装置12とを接続する。電力変換装置10aでは、第1制御装置11と第2制御装置12とが、通信線16を介して互いに通信を行う。なお、第1制御装置11と第2制御装置12との間の通信は、有線通信に限ることなく、無線通信でもよい。
【0047】
第1制御装置11は、第1グループG1の電圧検出器30から入力された第1順方向電圧信号FV1と、第2グループG2の電圧検出器30から入力された第2順方向電圧信号FV2と、を第2制御装置12に入力する。
【0048】
第2制御装置12は、第1グループG1の電圧検出器30から入力された第2順方向電圧信号FV2と、第2グループG2の電圧検出器30から入力された第1順方向電圧信号FV1と、を第1制御装置11に入力する。
【0049】
第1制御装置11は、第2制御装置12が正常である場合には、複数の電圧検出器30及び第2制御装置12から入力された第1順方向電圧信号FV1と第2順方向電圧信号FV2とを基に、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22の駆動を制御する。
【0050】
一方、第1制御装置11は、第2制御装置12が停止している場合などには、上記のように、第1順方向電圧信号FV1及び第2順方向電圧信号FV2の予測を行う。
【0051】
同様に、第2制御装置12は、第1制御装置11が正常である場合には、複数の電圧検出器30及び第1制御装置11から入力された第1順方向電圧信号FV1と第2順方向電圧信号FV2とを基に、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22の駆動を制御する。
【0052】
第2制御装置12は、第1制御装置11が停止している場合などには、上記のように、第1順方向電圧信号FV1及び第2順方向電圧信号FV2の予測を行う。
【0053】
このように、電力変換装置10aでは、第1制御装置11及び第2制御装置12が互いに第1順方向電圧信号FV1及び第2順方向電圧信号FV2の通信を行う。これにより、電力変換装置10aでは、第1制御装置11及び第2制御装置12が正常である場合には、第1制御装置11及び第2制御装置12において、複数の第1サイリスタ素子21の全ての第1順方向電圧信号FV1を基に、複数の第1サイリスタ素子21の駆動を制御することができるとともに、複数の第2サイリスタ素子22の全ての第2順方向電圧信号FV2を基に、複数の第2サイリスタ素子22の駆動を制御することができる。
【0054】
従って、電力変換装置10aによれば、第1制御装置11及び第2制御装置12が正常に動作している際の、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22の制御性をより向上させることができる。
【0055】
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図3に表したように、電力変換装置10bでは、上記第1の実施形態の電力変換装置10の複数の光ファイバ41~44が、複数の2分岐光ファイバ61、62に置き換えられている。電力変換装置10bは、複数の2分岐光ファイバ61、62を備える。その他の構成は、上記第1の実施形態の電力変換装置10と同様であるから、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0056】
複数の2分岐光ファイバ61は、1つの入力端と、2つの出力端と、を有する。複数の2分岐光ファイバ61のそれぞれの入力端は、複数の電圧検出器30のそれぞれの第1発光素子31と接続されている。複数の2分岐光ファイバ61のそれぞれの一方の出力端は、第1制御装置11と接続されている。複数の2分岐光ファイバ61のそれぞれの他方の出力端は、第2制御装置12と接続されている。
【0057】
複数の2分岐光ファイバ62は、1つの入力端と、2つの出力端と、を有する。複数の2分岐光ファイバ62のそれぞれの入力端は、複数の電圧検出器30のそれぞれの第2発光素子32と接続されている。複数の2分岐光ファイバ62のそれぞれの一方の出力端は、第1制御装置11と接続されている。複数の2分岐光ファイバ62のそれぞれの他方の出力端は、第2制御装置12と接続されている。
【0058】
これにより、電力変換装置10bでは、複数の電圧検出器30のそれぞれの第1発光素子31から出力された第1順方向電圧信号FV1が、複数の2分岐光ファイバ61を介して第1制御装置11及び第2制御装置12に入力され、複数の電圧検出器30のそれぞれの第2発光素子32から出力された第2順方向電圧信号FV2が、複数の2分岐光ファイバ62を介して第1制御装置11及び第2制御装置12に入力される。換言すれば、複数の2分岐光ファイバ61は、複数の電圧検出器30のそれぞれの第1発光素子31から出力された第1順方向電圧信号FV1を第1制御装置11及び第2制御装置12に入力する。複数の2分岐光ファイバ62は、複数の電圧検出器30のそれぞれの第2発光素子32から出力された第2順方向電圧信号FV2を第1制御装置11及び第2制御装置12に入力する。
【0059】
このように、電力変換装置10bでは、複数の2分岐光ファイバ61及び複数の2分岐光ファイバ62によって、複数の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1及び第2順方向電圧信号FV2を第1制御装置11及び第2制御装置12に入力することができる。
【0060】
従って、電力変換装置10bでは、第1の実施形態の電力変換装置10、10aと同様に、第1制御装置11と第2制御装置12とを備え、制御装置を二重化する場合にも、2台の制御装置に対応した2台の電圧検出器30を複数のサイリスタ素子21、22のそれぞれに対して設ける構成と比べて、サイリスタバルブ14の構成の複雑化を抑制することができる。例えば、複数のサイリスタ素子21、22に対して1台の電圧検出器30を設けるだけでよく、サイリスタバルブ14における部品点数の増加を抑制することができる。例えば、部品点数の増加にともなうコスト増などを抑制することができる。本実施形態に係る電力変換装置10bでは、サイリスタバルブ14の構成の複雑化を抑制しつつ、制御装置を二重化することができる。
【0061】
電力変換装置10bでは、第1制御装置11及び第2制御装置12のそれぞれにおいて、複数の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1及び第2順方向電圧信号FV2を取得することができる。従って、電力変換装置10のように、第1順方向電圧信号FV1及び第2順方向電圧信号FV2の予測を行う必要が無く、複数の第1サイリスタ素子21及び複数の第2サイリスタ素子22の制御性をより向上させることができる。
【0062】
一方で、電力変換装置10bでは、電力変換装置10と比べて、分岐の分だけ光ファイバの全体の線路長が長くなってしまうことが懸念される。第1の実施形態の電力変換装置10のように、複数の電圧検出器30を第1グループG1と第2グループG2とに分ける構成では、光ファイバの線路長が長くなってしまうことを抑制し、より簡単な構成で制御装置の二重化を抑制することができる。
【0063】
なお、電力変換装置10bの構成においても、サイリスタバルブ14は、複数のサイリスタ素子21及び複数のサイリスタ素子22の一方のみを有する構成としてもよい。電力変換装置10bは、サイリスタ素子21、22のいずれか一方に対応する2分岐光ファイバ61、62の一方のみを備える構成でもよい。電力変換装置10bの構成において、サイリスタバルブ14は、端子T2から端子T1に向かう方向、及び端子T1から端子T2に向かう方向のいずれか一方のみに電流を流す構成としてもよい。
【0064】
(第3の実施形態)
図4は、第3の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図4に表したように、電力変換装置10cでは、上記第2の実施形態の電力変換装置10bの複数の2分岐光ファイバ61、62が、複数の光ファイバ71~73と、複数の分光器74、及び複数の光ファイバ81~83と、複数の分光器84と、に置き換えられている。その他の構成は、上記第2の実施形態の電力変換装置10bと同様であるから、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0065】
複数の光ファイバ71のそれぞれは、複数の電圧検出器30のそれぞれの第1発光素子31と複数の分光器74のそれぞれとを接続する。複数の光ファイバ72のそれぞれは、複数の分光器74と第1制御装置11とを接続する。複数の光ファイバ73のそれぞれは、複数の分光器74と第2制御装置12とを接続する。複数の分光器74は、複数の電圧検出器30のそれぞれの第1発光素子31から出力された第1順方向電圧信号FV1を光ファイバ72及び光ファイバ73に入力する。
【0066】
複数の光ファイバ81のそれぞれは、複数の電圧検出器30のそれぞれの第2発光素子32と複数の分光器84のそれぞれとを接続する。複数の光ファイバ82のそれぞれは、複数の分光器84と第1制御装置11とを接続する。複数の光ファイバ83のそれぞれは、複数の分光器84と第2制御装置12とを接続する。複数の分光器84は、複数の電圧検出器30のそれぞれの第2発光素子32から出力された第2順方向電圧信号FV2を光ファイバ82及び光ファイバ83に入力する。
【0067】
これにより、電力変換装置10cでは、複数の電圧検出器30のそれぞれの第1発光素子31から出力された第1順方向電圧信号FV1が、複数の分光器74を介して第1制御装置11及び第2制御装置12に入力され、複数の電圧検出器30のそれぞれの第2発光素子32から出力された第2順方向電圧信号FV2が、複数の分光器84を介して第1制御装置11及び第2制御装置12に入力される。換言すれば、複数の分光器74は、複数の電圧検出器30のそれぞれの第1発光素子31から出力された第1順方向電圧信号FV1を第1制御装置11及び第2制御装置12に入力する。複数の分光器84は、複数の電圧検出器30のそれぞれの第2発光素子32から出力された第2順方向電圧信号FV2を第1制御装置11及び第2制御装置12に入力する。
【0068】
このように、電力変換装置10cでは、複数の分光器74及び複数の分光器84によって、複数の電圧検出器30の第1順方向電圧信号FV1及び第2順方向電圧信号FV2を第1制御装置11及び第2制御装置12に入力することができる。
【0069】
従って、電力変換装置10cでは、上記各実施形態の電力変換装置10、10a、10bと同様に、第1制御装置11と第2制御装置12とを備え、制御装置を二重化する場合にも、2台の制御装置に対応した2台の電圧検出器30を複数のサイリスタ素子21、22のそれぞれに対して設ける構成と比べて、サイリスタバルブ14の構成の複雑化を抑制することができる。例えば、複数のサイリスタ素子21、22に対して1台の電圧検出器30を設けるだけでよく、サイリスタバルブ14における部品点数の増加を抑制することができる。例えば、部品点数の増加にともなうコスト増などを抑制することができる。本実施形態に係る電力変換装置10cでは、サイリスタバルブ14の構成の複雑化を抑制しつつ、制御装置を二重化することができる。
【0070】
なお、電力変換装置10cの構成においても、サイリスタバルブ14は、複数のサイリスタ素子21及び複数のサイリスタ素子22の一方のみを有する構成としてもよい。電力変換装置10cは、サイリスタ素子21、22のいずれか一方に対応する分光器74、84の一方のみを備える構成でもよい。電力変換装置10cの構成において、サイリスタバルブ14は、端子T2から端子T1に向かう方向、及び端子T1から端子T2に向かう方向のいずれか一方のみに電流を流す構成としてもよい。
【0071】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0072】
10、10a~10c…電力変換装置、11…第1制御装置、12…第2制御装置、14…サイリスタバルブ、16…通信線、21…第1サイリスタ素子、22…第2サイリスタ素子、26…スナバ回路、26a…抵抗素子、26b…コンデンサ、28…分圧抵抗、30…電圧検出器、41~44…光ファイバ、51~54…光電変換器、61、62…2分岐光ファイバ、71~73…光ファイバ、74…分光器、81~83…光ファイバ、84…分光器