特許ウォッチ

公開番号2025072748
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-12
出願番号2023183035
出願日2023-10-25
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社TMEIC
代理人弁理士法人iX
主分類H02M 7/497 20070101AFI20250501BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】通常運転時の損失を増加させることなく、各変換器の電荷蓄積素子の放電時間を短縮できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】直列に接続された複数の変換器を有し、複数の変換器の動作により、電力の変換を行う主回路部と、主回路部の動作を制御する制御装置と、を備え、複数の変換器のそれぞれは、一対の接続端子と、複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子に対して並列に接続された電荷蓄積素子と、複数のスイッチング素子のオン状態及びオフ状態を切り替える複数の駆動回路と、を有し、複数の駆動回路は、変換器の動作を停止する時又は異常の発生した変換器を保護する時に、オン状態よりもオン抵抗の高い状態の少なくともいずれかのスイッチング素子で電荷蓄積素子を短絡させることにより、電荷蓄積素子の放電を行う電力変換装置が提供される。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
直列に接続された複数の変換器を有し、前記複数の変換器の動作により、電力の変換を行う主回路部と、
前記主回路部の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数の変換器のそれぞれは、
一対の接続端子と、
複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子に対して並列に接続された電荷蓄積素子と、
前記複数のスイッチング素子のオン状態及びオフ状態を切り替える複数の駆動回路と、
を有し、前記一対の接続端子を介して直列に接続されるとともに、前記複数のスイッチング素子のスイッチングにより、前記電荷蓄積素子の電圧を前記一対の接続端子間に出力する出力状態と、前記一対の接続端子間を導通させたバイパス状態と、前記複数のスイッチング素子をオフ状態とした停止状態と、を切り替え可能であり、
前記複数の駆動回路は、前記変換器の動作を停止する時又は異常の発生した前記変換器を保護する時に、前記複数のスイッチング素子の少なくともいずれかのスイッチング素子を前記オン状態と前記オフ状態との間の中間状態に設定し、前記オン状態よりもオン抵抗の高い状態の前記少なくともいずれかのスイッチング素子で前記電荷蓄積素子を短絡させることにより、前記電荷蓄積素子の放電を行う電力変換装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記複数の変換器のうちのいずれかの変換器の動作を停止させる時又は保護する時に、停止又は保護する前記変換器に放電指令を送信し、
前記複数の駆動回路は、前記制御装置からの前記放電指令の受信に応じて、前記電荷蓄積素子の放電を行う請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記複数の変換器のうちのいずれかの変換器の動作を行わせる時に、動作を行わせる前記変換器に放電解除指令を送信し、
前記複数の駆動回路は、前記制御装置から前記放電解除指令を受信していない時に、前記電荷蓄積素子の放電を行い、前記制御装置からの前記放電解除指令の受信に応じて、前記電荷蓄積素子の放電を停止する請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記複数の変換器は、前記電荷蓄積素子に蓄積された電荷を基に、前記複数の駆動回路の駆動電源を生成し、生成した前記駆動電源を前記複数の駆動回路に供給する給電回路を有し、
前記複数の駆動回路は、前記給電回路からの前記駆動電源の供給に応じて動作する請求項１記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記複数のスイッチング素子は、一対の主端子と、制御端子と、を有し、
前記複数の駆動回路は、前記複数のスイッチング素子のうちの対応するスイッチング素子の前記制御端子と接続されるとともに、前記対応するスイッチング素子を前記オン状態に設定するための電圧を供給する第１電源回路と、前記対応するスイッチング素子を前記オフ状態に設定するための電圧を供給する第２電源回路と、前記対応するスイッチング素子を前記中間状態に設定するための電圧を供給する第３電源回路と、を有し、前記第１電源回路の電圧、前記第２電源回路の電圧、及び前記第３電源回路の電圧のいずれかを選択的に前記対応するスイッチング素子の前記制御端子に印加することにより、前記対応するスイッチング素子の前記オン状態、前記オフ状態、及び前記中間状態を切り替える請求項１記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記複数のスイッチング素子は、一対の主端子と、制御端子と、を有し、
前記複数の駆動回路は、前記複数のスイッチング素子のうちの対応するスイッチング素子の前記制御端子と接続されるとともに、前記対応するスイッチング素子を前記オン状態に設定するための電圧を供給する第１電源回路と、前記対応するスイッチング素子を前記オフ状態に設定するための電圧を供給する第２電源回路と、前記第１電源回路の電圧を前記対応するスイッチング素子を前記中間状態に設定するための電圧に変換する抵抗素子と、を有し、前記第１電源回路の電圧、前記第２電源回路の電圧、及び前記抵抗素子によって変換した電圧のいずれかを選択的に前記対応するスイッチング素子の前記制御端子に印加することにより、前記対応するスイッチング素子の前記オン状態、前記オフ状態、及び前記中間状態を切り替える請求項１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。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、主回路部の動作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。こうした電力変換装置において、複数台の変換器を直列に接続した多段構成の主回路部とすることが行われている。多段構成の主回路部を備えた電力変換装置は、例えば、交流電力を直流電力に変換して送電する直流送電システムなどに用いられている。
【０００３】
各変換器は、複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子に対して並列に接続された電荷蓄積素子と、を有する。また、各変換器は、一対の接続端子を有し、一対の接続端子を介して直列に接続される。
【０００４】
上記のような電力変換装置では、保守点検などのために運転を停止させる際に、各変換器の電荷蓄積素子の放電に時間がかかってしまう場合がある。放電時間が長くなると、例えば、運転停止から実際に保守点検を開始するまでの時間が長くなってしまう。このため、例えば、保守点検に必要となる時間が長くなり、保守点検にかかる工数の増大などを招いてしまう。電荷蓄積素子の放電経路に抵抗素子などを設け、放電時間の短縮を図ることも考えられるが、この場合には、通常運転時における各変換器の損失の増加が懸念される。
【０００５】
このため、複数台の変換器を直列に接続した電力変換装置においては、通常運転時の損失を増加させることなく、各変換器の電荷蓄積素子の放電時間を短縮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】
【０００６】
特開２０１９－１４０７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、通常運転時の損失を増加させることなく、各変換器の電荷蓄積素子の放電時間を短縮できる電力変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、直列に接続された複数の変換器を有し、前記複数の変換器の動作により、電力の変換を行う主回路部と、前記主回路部の動作を制御する制御装置と、を備え、前記複数の変換器のそれぞれは、一対の接続端子と、複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子に対して並列に接続された電荷蓄積素子と、前記複数のスイッチング素子のオン状態及びオフ状態を切り替える複数の駆動回路と、を有し、前記一対の接続端子を介して直列に接続されるとともに、前記複数のスイッチング素子のスイッチングにより、前記電荷蓄積素子の電圧を前記一対の接続端子間に出力する出力状態と、前記一対の接続端子間を導通させたバイパス状態と、前記複数のスイッチング素子をオフ状態とした停止状態と、を切り替え可能であり、前記複数の駆動回路は、前記変換器の動作を停止する時又は異常の発生した前記変換器を保護する時に、前記複数のスイッチング素子の少なくともいずれかのスイッチング素子を前記オン状態と前記オフ状態との間の中間状態に設定し、前記オン状態よりもオン抵抗の高い状態の前記少なくともいずれかのスイッチング素子で前記電荷蓄積素子を短絡させることにより、前記電荷蓄積素子の放電を行う電力変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
通常運転時の損失を増加させることなく、各変換器の電荷蓄積素子の放電時間を短縮できる電力変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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。
変換器を模式的に表すブロック図である。
駆動回路を模式的に表すブロック図である。
駆動回路の変形例を模式的に表すブロック図である。
変換器の変形例を模式的に表すブロック図である。
変換器の変形例を模式的に表すブロック図である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許