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公開番号2024165615
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023081958
出願日2023-05-18
発明の名称電力変換システムおよび電力変換システムの故障ユニット分離方法
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20241121BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】SST方式の電力変換システムにおいて、過電圧および過電流を抑制しつつ故障検出セルをシステムから切り離すことができるようにする。
【解決手段】AC/DCコンバータ、絶縁型DCDC1次側コンバータ、絶縁型DCDC2次側コンバータを備えた電力変換器ユニット(セル)を複数台設け、それらの交流側端子を直列に接続し、直流側端子を並列に接続したシステムにおいて、前記各交流側端子間を短絡させるスイッチSWinと、直流側の並列接続を断つスイッチSWoutとを設け、セル内の各コンバータの短絡検出箇所を判定し(ステップS11)、短絡検出側のコンバータのゲートをブロック(ステップS12a、S12b)した後に非短絡検出側のコンバータのゲートをブロック(ステップS13a、S13b)し、次に交流側のスイッチSWinのオン(ステップS14)と、直流側のスイッチSWoutのオフ(ステップS15)とを行う。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
交流電力を直流電力に変換する交流－直流変換器と、直流側が前記交流－直流変換器の直流側に接続され、交流側が絶縁型変圧器の１次巻線に接続された１次側単相電力変換器と、交流側が前記絶縁型変圧器の２次巻線に接続された２次側単相電力変換器と、前記１次側単相電力変換器の直流側の正、負極端間に接続された１次側コンデンサと、前記２次側単相電力変換器の直流側の正、負極端間に接続された２次側コンデンサと、を備えた電力変換器ユニットを複数台設け、前記複数台の電力変換器ユニットの、交流側端子を直列に接続し、直流側端子を並列に接続して構成したＳＳＴ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）方式の電力変換システムにおいて、
前記複数の電力変換器ユニットの各入力側に設けられ、前記交流側端子間を短絡させる入力側システム分離用スイッチと、
前記複数の電力変換器ユニットの各出力側に設けられ、前記直流側端子の並列接続を断つ出力側システム分離用スイッチと、
前記電力変換器ユニットに備えられた前記各変換器の短絡故障を検出する短絡検出部と、
前記短絡検出部によって短絡故障が検出されたときに、当該短絡検出電力変換器ユニット内の交流－直流変換器、１次側単相電力変換器、２次側単相電力変換器のうち、短絡検出側の変換器の半導体スイッチのゲートをブロックした後に非短絡検出側の変換器の半導体スイッチのゲートをブロックするか、又は短絡検出電力変換器ユニット内のすべての変換器の半導体スイッチのゲートを同時にブロックするゲートブロック部と、
前記ゲートブロック部によるゲートブロック後に、前記入力側システム分離用スイッチのオンおよび出力側システム分離用スイッチのオフを行うスイッチオンオフ部と、を備えたことを特徴とする電力変換システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記電力変換器ユニットは、単方向電力供給方式の電力変換器で構成され、
前記スイッチオンオフ部は、入力側システム分離用スイッチをオンした後に出力側システム分離用スイッチをオフすることを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項３】
前記電力変換器ユニットは、ＤＡＢ（ＤｕａｌＡｃｔｉｖｅＢｒｉｄｇｅ）コンバータによる双方向電力供給方式の電力変換器か、又はＬＬＣ共振型コンバータによる双方向電力供給方式の電力変換器で構成され、
交流から直流への電力変換時に前記短絡検出部により短絡故障検出がなされた場合、前記ゲートブロック部は、前記非短絡検出側の変換器の半導体スイッチのゲートをブロックする際に、非短絡検出側の変換器のうちいずれか一方の変換器の半導体スイッチのゲートを先にブロックした後にいずれか他方の変換器の半導体スイッチのゲートをブロックし、前記スイッチオンオフ部は、入力側システム分離用スイッチをオンした後に出力側システム分離用スイッチをオフし、
直流から交流への電力変換時に前記短絡検出部により短絡故障検出がなされた場合、前記ゲートブロック部は、前記非短絡検出側の変換器の半導体スイッチのゲートをブロックする際に、非短絡検出側の変換器のうちいずれか他方の変換器の半導体スイッチのゲートを先にブロックした後にいずれか一方の変換器の半導体スイッチのゲートをブロックし、前記スイッチオンオフ部は、出力側システム分離用スイッチをオフした後に入力側システム分離用スイッチをオンすることを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項４】
交流電力を直流電力に変換する交流－直流変換器と、直流側が前記交流－直流変換器の直流側に接続され、交流側が絶縁型変圧器の１次巻線に接続された１次側単相電力変換器と、交流側が前記絶縁型変圧器の２次巻線に接続された２次側単相電力変換器と、前記１次側単相電力変換器の直流側の正、負極端間に接続された１次側コンデンサと、前記２次側単相電力変換器の直流側の正、負極端間に接続された２次側コンデンサと、を備えた電力変換器ユニットを複数台設け、前記複数台の電力変換器ユニットの、交流側端子を直列に接続し、直流側端子を並列に接続して構成したＳＳＴ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）方式の電力変換システムの故障ユニット分離方法であって、
短絡検出部が、前記電力変換器ユニットに備えられた前記各変換器の短絡故障を検出する短絡検出ステップと、
ゲートブロック部が、前記短絡検出部によって短絡故障が検出されたときに、当該短絡検出電力変換器ユニット内の交流－直流変換器、１次側単相電力変換器、２次側単相電力変換器のうち、短絡検出側の変換器の半導体スイッチのゲートをブロックした後に非短絡検出側の変換器の半導体スイッチのゲートをブロックするか、又は短絡検出電力変換器ユニット内のすべての変換器の半導体スイッチのゲートを同時にブロックするゲートブロックステップと、
スイッチオンオフ部が、前記ゲートブロック部によるゲートブロック後に、前記複数の電力変換器ユニットの各入力側に設けられ、前記交流側端子間を短絡させる入力側システム分離用スイッチのオンと、前記複数の電力変換器ユニットの各出力側に設けられ、前記直流側端子の並列接続を断つ出力側システム分離用スイッチのオフを行うスイッチオンオフステップとを備えたことを特徴とする電力変換システムの故障ユニット分離方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電力変換器ユニット（セル）を直列もしくは並列に接続して構成したＳＳＴ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）方式の電力変換システムにおいて、故障検出したセルを安全にシステムから切り離す手法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ＳＳＴ方式の電力変換システムの回路構成の一例を図１に示す。図１において、１１は交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータであり、その交流側は交流側端子１０ａ，１０ｂに接続されている。
【０００３】
交流側端子１０ａ，１０ｂ間には、交流側端子１０ａ，１０ｂ間を短絡させる交流側スイッチＳＷｉｎ（入力側システム分離用スイッチ）が接続されている。
【０００４】
１２は絶縁型ＤＣＤＣコンバータであり、後述の、直流側が前記ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の直流側に接続された１次側単相電力変換器と、１次巻線が前記１次側単相電力変換器の交流側に接続された絶縁型変圧器と、交流側が前記絶縁型変圧器の２次巻線に接続された２次側単相電力変換器とを備えている。
【０００５】
絶縁型ＤＣＤＣコンバータ１２の直流出力側（２次側単相電力変換器）の正、負極端は、直流側スイッチＳＷｏｕｔ（出力側システム分離用スイッチ）を介して直流側端子１０ｃ,１０ｄに接続されている。
【０００６】
上記交流側スイッチＳＷｉｎ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１、絶縁型ＤＣＤＣコンバータ１２、直流側スイッチＳＷｏｕｔによって１つの電力変換器ユニット（以下、セルと称することもある）１０を構成している。
【０００７】
尚、図１では図示省略しているが、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１と絶縁型ＤＣＤＣコンバータ１２を結ぶ直流正負極線間には、交流側コンデンサＣ１（１次側コンデンサ）が接続され、絶縁型ＤＣＤＣコンバータ１２の直流出力側の正、負極端間には直流側コンデンサＣ２（２次側コンデンサ）が接続されている。
【０００８】
電力変換器ユニット１０は複数台（セルＮｏ．１～セルＮｏ．ｎ）設けられ、各電力変換器ユニット１０…の交流側端子１０ａ，１０ｂは各々直列に接続（セルＮｏ．１の交流側端子１０ｂをセルＮｏ．２の交流側端子１０ａに接続する、のように接続）している。
【０００９】
各電力変換器ユニット１０…の直流側端子１０ｃ，１０ｄは各々並列に接続（セルＮｏ．１～セルＮｏ．ｎの直流側端子１０ｃどうしを共通に接続し、セルＮｏ．１～セルＮｏ．ｎの直流側端子１０ｄどうしを共通に接続）している。
【００１０】
尚、各電力変換器ユニット１０…を切り離さない場合は、交流側スイッチＳＷｉｎをオフ（開路状態）とし、直流側スイッチＳＷｏｕｔをオン（閉路状態）としておくものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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