JP2011193589A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数台の単位インバータを直列多段接続した電力変換装置に関し、特に単位インバータの異常発生時における対策に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device in which a plurality of unit inverters are connected in series in multiple stages, and more particularly, to a countermeasure when an abnormality occurs in a unit inverter.
従来、複数台の単位インバータの出力をそれぞれ直列接続して三相高圧出力を得る電力変換装置がある。このような電力変換装置として、各相の出力端にそれぞれ１台の予備単位インバータの出力端を直列接続するものがある（例えば、特許文献１参照）。
ここでは、通常運転時は予備単位インバータの出力端を短絡状態にして、各相の各単位インバータを運転する。そして、少なくとも１つの相で１台の単位インバータに異常が発生したときは、異常が発生した単位インバータの出力端を短絡状態とすると共に、異常発生した相の予備単位インバータの出力端を開放状態とする。これにより、異常発生した相の予備単位インバータの運転で装置運転を再開することができる。
Conventionally, there is a power converter that obtains a three-phase high-voltage output by connecting the outputs of a plurality of unit inverters in series. As such a power conversion device, there is one in which the output ends of one standby unit inverter are connected in series to the output ends of each phase (see, for example, Patent Document 1).
Here, during normal operation, the output terminal of the standby unit inverter is short-circuited, and each unit inverter of each phase is operated. When an abnormality occurs in one unit inverter in at least one phase, the output terminal of the unit inverter in which the abnormality has occurred is short-circuited, and the output terminal of the standby unit inverter in the phase in which the abnormality has occurred is open. And As a result, the operation of the apparatus can be resumed by the operation of the backup unit inverter of the phase where the abnormality has occurred.
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、各相の出力端にそれぞれ１台の予備単位インバータを接続するように構成されている。そのため、Ｎ相交流出力する電力変換装置の場合、Ｎ台の予備単位インバータが必要となる。したがって、装置の外形が大きくなってしまう。
そこで、本発明は、装置の大型化を伴うことなく、異常発生時の運転継続を実現することができる電力変換装置を提供することを課題としている。
However, the technique described in Patent Document 1 is configured such that one backup unit inverter is connected to each phase output terminal. Therefore, in the case of a power converter that outputs N-phase alternating current, N standby unit inverters are required. Therefore, the outer shape of the device becomes large.
Then, this invention makes it a subject to provide the power converter device which can implement | achieve operation continuation at the time of abnormality generation, without enlarging an apparatus.
上記課題を解決するために、請求項１に係る電力変換装置は、任意の単相交流電圧を出力する複数台の単位インバータの出力端を直列多段接続した接続回路Ｎ組により形成され、各接続回路のそれぞれの一端を中性点に接続し、それぞれの他端を出力端子としてＮ相交流出力を得るＮ相インバータと、前記Ｎ相インバータを所望の動作状態に制御する制御手段と、を備えるものである。このような電力変換装置であって、前記単位インバータと同一構成を有する１台の予備単位インバータと、前記単位インバータの出力端及び予備単位インバータの出力端を個別に短絡可能な短絡手段と、を備える。そして、前記制御手段は、前記複数台の単位インバータのうち何れかに異常が発生したとき、前記短絡手段を制御して異常が発生した単位インバータの出力端を短絡し、異常が発生した単位インバータが属する前記接続回路に前記予備単位インバータを直列に追加接続することを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, a power conversion device according to claim 1 is formed by a connection circuit N set in which output terminals of a plurality of unit inverters that output an arbitrary single-phase AC voltage are connected in series and connected in stages. An N-phase inverter that connects each one end of the circuit to a neutral point, and obtains an N-phase AC output using each other end as an output terminal; and a control unit that controls the N-phase inverter to a desired operating state. Is. In such a power conversion device, one spare unit inverter having the same configuration as the unit inverter, and a short-circuit means capable of individually short-circuiting the output terminal of the unit inverter and the output terminal of the spare unit inverter, Prepare. When the abnormality occurs in any one of the plurality of unit inverters, the control means controls the short-circuit means to short-circuit the output terminal of the unit inverter in which the abnormality has occurred, and the unit inverter in which the abnormality has occurred The spare unit inverter is additionally connected in series to the connection circuit to which the
このように、各相で共通の予備単位インバータを１台のみ設け、複数台の単位インバータのうち何れかに異常が発生したときには、当該予備単位インバータを異常発生相の接続回路に追加接続するので、予備単位インバータをＮ台準備する必要がない。そのため、装置の大型化を伴うことなく、異常発生時の運転継続を実現することができる。 In this way, only one spare unit inverter common to each phase is provided, and when an abnormality occurs in any of the plurality of unit inverters, the spare unit inverter is additionally connected to the connection circuit of the abnormality occurrence phase. There is no need to prepare N spare unit inverters. Therefore, it is possible to continue the operation when an abnormality occurs without enlarging the apparatus.
また、請求項２に係る電力変換装置は、請求項１に係る発明において、前記各接続回路の中性点側端部と中性点との間にそれぞれ介挿された切替手段を備える。また、前記予備単位インバータの一方の出力端は中性点に接続されている。そして、前記制御手段は、前記複数台の単位インバータのうち何れかに異常が発生したとき、前記切替手段を制御して異常が発生した単位インバータが属する前記接続回路の中性点側端部と中性点との接続を、当該中性点側端部と前記予備単位インバータの他方の出力端との接続に切り替えることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the power converter according to the first aspect of the present invention, further comprising switching means interposed between the neutral point side end of each of the connection circuits and the neutral point. One output terminal of the standby unit inverter is connected to a neutral point. When the abnormality occurs in any one of the plurality of unit inverters, the control means controls the switching means, and the neutral point side end of the connection circuit to which the unit inverter in which the abnormality has occurred belongs. The connection with the neutral point is switched to the connection between the neutral point side end and the other output terminal of the standby unit inverter.
これにより、単位インバータの異常発生時には、予備単位インバータを異常発生した相の接続回路の中性点側に追加接続することができる。このとき、単位インバータの交換を行うことなく、短絡手段や切替手段の操作のみで簡易に装置の運転再開を行うことができる。また、予備単位インバータを中性点側に追加接続するので、切替手段の構成を簡略化することができ、回路規模の増大をより抑制することができる。 Thereby, when an abnormality occurs in the unit inverter, the backup unit inverter can be additionally connected to the neutral point side of the connection circuit of the phase where the abnormality has occurred. At this time, the apparatus can be restarted simply by operating the short-circuit means and the switching means without replacing the unit inverter. Further, since the spare unit inverter is additionally connected to the neutral point side, the configuration of the switching means can be simplified, and the increase in circuit scale can be further suppressed.
さらに、請求項３に係る電力変換装置は、請求項１に係る発明において、前記各接続回路の出力端子側端部と出力端子との間にそれぞれ介挿された切替手段を備える。そして、前記制御手段は、前記複数台の単位インバータのうち何れかに異常が発生したとき、前記切替手段を制御して異常が発生した単位インバータが属する前記接続回路の出力端子側端部と出力端子との接続を、当該出力端子側端部と前記予備単位インバータの一方の出力端との接続及び前記出力端子と前記予備単位インバータの他方の出力端との接続に切り替えることを特徴としている。
これにより、単位インバータの異常発生時には、予備単位インバータを異常発生した相の接続回路の出力端子側に追加接続することができる。このとき、単位インバータの交換を行うことなく、短絡手段や切替手段の操作のみで簡易に装置の運転再開を行うことができる。
Furthermore, the power converter device which concerns on Claim 3 is provided with the switching means inserted in the invention which concerns on Claim 1 between the output-terminal side edge part of each said connection circuit, and an output terminal, respectively. When the abnormality occurs in any one of the plurality of unit inverters, the control means controls the switching means to output the output terminal side end of the connection circuit to which the unit inverter in which the abnormality belongs belongs and the output The connection with the terminal is switched to the connection between the output terminal side end and one output terminal of the standby unit inverter and the connection between the output terminal and the other output terminal of the standby unit inverter.
Thereby, when an abnormality occurs in the unit inverter, the backup unit inverter can be additionally connected to the output terminal side of the connection circuit of the phase where the abnormality has occurred. At this time, the apparatus can be restarted simply by operating the short-circuit means and the switching means without replacing the unit inverter.
本発明によれば、予備単位インバータをＮ台準備することなく、１台の予備単位インバータのみで、電力変換装置の異常発生時における短時間での運転再開を実現することができる。したがって、Ｎ相交流出力する電力変換装置においても、装置の大型化を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to realize the resumption of operation in a short time when an abnormality occurs in the power conversion apparatus by using only one spare unit inverter without preparing N spare unit inverters. Therefore, also in the power converter device which outputs N-phase alternating current, the enlargement of the device can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
（構成）
図１は、本発明に係る電力変換装置を示す回路構成図である。
図中、符号１０は、１個の二次巻線若しくは複数個の互いに絶縁された二次巻線を有する１台または複数台の変圧器からなる変圧器回路である。また、符号Ｕ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３は単位インバータ、符号Ｙ１は予備単位インバータである。単位インバータＵ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３と予備単位インバータＹ１とは、同一の内部構成を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
(Constitution)
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a power converter according to the present invention.
In the figure,
この電力変換装置では、単位インバータＵ１〜Ｕ３のそれぞれの出力端を直列多段接続して、三相インバータのＵ相を形成している。また、単位インバータＶ１〜Ｖ３のそれぞれの出力端を直列多段接続して、三相インバータのＶ相を形成している。さらに、単位インバータＷ１〜Ｗ３のそれぞれの出力端を直列多段接続して、三相インバータのＷ相を形成している。
単位インバータＵ１の出力１は単位インバータＵ２の出力２に接続し、単位インバータＵ２の出力１は単位インバータＵ３の出力２に接続する。そして、単位インバータＵ３の出力１は出力端子Ｖｕに接続する。
In this power converter, the output terminals of the unit inverters U1 to U3 are connected in series in multiple stages to form the U phase of a three-phase inverter. Further, the output terminals of the unit inverters V1 to V3 are connected in series in multiple stages to form a V phase of a three-phase inverter. Further, the output terminals of the unit inverters W1 to W3 are connected in series in multiple stages to form the W phase of the three-phase inverter.
The output 1 of the unit inverter U1 is connected to the output 2 of the unit inverter U2, and the output 1 of the unit inverter U2 is connected to the output 2 of the unit inverter U3. The output 1 of the unit inverter U3 is connected to the output terminal Vu.
同様に、単位インバータＶ１の出力１は単位インバータＶ２の出力２に接続し、単位インバータＶ２の出力１は単位インバータＶ３の出力２に接続する。そして、単位インバータＶ３の出力１は出力端子Ｖｖに接続する。また、単位インバータＷ１の出力１は単位インバータＷ２の出力２に接続し、単位インバータＷ２の出力１は単位インバータＷ３の出力２に接続する。そして、単位インバータＷ３の出力１は出力端子Ｖｗに接続する。 Similarly, the output 1 of the unit inverter V1 is connected to the output 2 of the unit inverter V2, and the output 1 of the unit inverter V2 is connected to the output 2 of the unit inverter V3. The output 1 of the unit inverter V3 is connected to the output terminal Vv. The output 1 of the unit inverter W1 is connected to the output 2 of the unit inverter W2, and the output 1 of the unit inverter W2 is connected to the output 2 of the unit inverter W3. The output 1 of the unit inverter W3 is connected to the output terminal Vw.
また、単位インバータＵ１，Ｖ１，Ｗ１の出力２は、それぞれ切替スイッチＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗの端子ｃに接続する。また、切替スイッチＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗの各端子ａは、予備単位インバータＹ１の出力２に接続し、切替スイッチＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗの各端子ｂは、予備単位インバータＹ１の出力１に接続する。
制御装置２０は、電力変換装置全体を制御するものであって、単位インバータＵ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３及び予備単位インバータＹ１のそれぞれを所望の状態に制御するための指令信号（電圧指令、ＰＷＭパルス指令等）や、切替スイッチＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗを切り替えるための制御信号を出力するように構成されている。
Further, the output 2 of the unit inverters U1, V1, W1 is connected to the terminals c of the changeover switches SWu, SWv, SWw, respectively. The terminals a of the changeover switches SWu, SWv, SWw are connected to the output 2 of the standby unit inverter Y1, and the terminals b of the changeover switches SWu, SWv, SWw are connected to the output 1 of the backup unit inverter Y1.
The
次に、単位インバータＵ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３及び予備単位インバータＹ１の内部構成について説明する。
図２は、単位インバータユニット内部の構成図である。
この単位インバータユニットの主回路は、ダイオードを三相ブリッジ接続した整流回路ＲＣと、整流回路ＲＣの出力電圧を平滑するコンデンサＣと、ＩＧＢＴからなる半導体スイッチＴ１〜Ｔ４及びダイオードＤ１〜Ｄ４の逆並列回路を単相ブリッジ接続してなるインバータ回路ＩＮＶと、短絡スイッチＳＷｓとから構成されている。
Next, the internal configuration of the unit inverters U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3 and the spare unit inverter Y1 will be described.
FIG. 2 is a configuration diagram inside the unit inverter unit.
The main circuit of the unit inverter unit includes a rectifier circuit RC in which diodes are connected in a three-phase bridge, a capacitor C for smoothing the output voltage of the rectifier circuit RC, and semiconductor switches T1 to T4 composed of IGBTs and diodes D1 to D4 in reverse parallel. The circuit is composed of an inverter circuit INV formed by connecting the circuits in a single-phase bridge and a short-circuit switch SWs.
半導体スイッチＴ１〜Ｔ４は、制御装置２０からの電圧指令やＰＷＭパルス指令に基づいて、オン・オフ制御されるようになっている。すなわち、この単位インバータユニットは、短絡スイッチＳＷｓの開放状態で、上記オン・オフ制御によるインバータ回路ＩＮＶのスイッチング動作により、所望の周波数及び振幅の単相交流電圧を出力する。
制御装置２０は、通常運転時は、単位インバータＵ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３の短絡スイッチＳＷｓを開放状態、予備単位インバータＹ１の短絡スイッチＳＷｓを短絡状態とすると共に、切替スイッチＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗをａ−ｃ接続状態とする制御信号を出力する。これにより、９台の単位インバータＵ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３の出力を３段直列接続した電力変換装置となる。
The semiconductor switches T1 to T4 are on / off controlled based on a voltage command or a PWM pulse command from the
During normal operation, the
一方、単位インバータＵ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３の何れかに異常が発生した異常発生時は、制御装置２０は、通常運転時に対し、異常が発生した単位インバータの短絡スイッチＳＷｓを短絡状態、予備単位インバータＹ１の短絡スイッチＳＷｓを開放状態に切り替えると共に、異常が発生した相に対応する切替スイッチＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗの何れかをｂ−ｃ接続状態に切り替える制御信号を出力する。これにより、この電力変換装置は、異常が発生した単位インバータに代えて予備単位インバータＹ１を用いて運転を行う。
なお、図１の制御装置２０が制御手段に対応し、切替スイッチＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗが切替手段に対応し、図２の短絡スイッチＳＷｓが短絡手段に対応している。
On the other hand, when an abnormality occurs in any one of the unit inverters U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3, the
1 corresponds to the control means, the change-over switches SWu, SWv, and SWw correspond to the switching means, and the short-circuit switch SWs in FIG. 2 corresponds to the short-circuit means.
（動作）
次に、本実施形態の動作について説明する。
ここでは、単位インバータＵ２に異常が発生した場合について説明する。この場合、制御装置２０は、切替スイッチＳＷｖ及びＳＷｗを通常運転時のａ−ｃ接続状態のままとし、切替スイッチＳＷｕをｂ−ｃ接続状態に切り替える。また、制御装置２０は、単位インバータＵ２の短絡スイッチＳＷｓを短絡状態に切り替えると共に、予備単位インバータの短絡スイッチＳＷｓを開放状態に切り替える。このとき、正常動作をしている単位インバータＵ１，Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３の短絡スイッチＳＷｓは、それぞれ開放状態のままとする。この状態で装置運転を行う。
すなわち、この場合、Ｕ相は単位インバータＵ１，Ｕ３及び予備単位インバータＹ１の３段直列接続で運転され、Ｖ相及びＷ相は通常運転時と同様に、Ｖ１〜Ｖ３、Ｗ１〜Ｗ３の３段直列接続で運転される。
(Operation)
Next, the operation of this embodiment will be described.
Here, a case where an abnormality has occurred in the unit inverter U2 will be described. In this case, the
That is, in this case, the U phase is operated in a three-stage series connection of the unit inverters U1 and U3 and the standby unit inverter Y1, and the V phase and the W phase are the three stages V1 to V3 and W1 to W3 as in the normal operation. Operated in series connection.
このように、制御装置２０は、単位インバータＵ２に異常が発生したとき、異常が発生した単位インバータＵ２の出力端を短絡すると共に、単位インバータＵ２が属するＵ相の接続回路に予備単位インバータＹ１を直列に追加接続する。このとき、切替スイッチＳＷｕを制御して、Ｕ相の接続回路の中性点側端部（切替スイッチＳＷｕの端子ｃ）と中性点（切替スイッチＳＷｕの端子ａ）との接続を、当該中性点側端部と予備単位インバータＹ１の出力１（切替スイッチＳＷｕの端子ｂ）との接続に切り替えることで、予備単位インバータＹ１の追加接続を行う。
As described above, when an abnormality occurs in the unit inverter U2, the
また、本実施形態では、予備単位インバータＹ１を、異常発生した相の接続回路の中性点側に追加接続する構成とするので、予備単位インバータＹ１の出力２を常に中性点に接続しておくことができる。したがって、異常発生した相の接続回路の中性点側端部と予備単位インバータＹ１の出力１との接続を行う切替スイッチのみで切替手段を構成することができる。
また、同様に、Ｕ相の他の単位インバータＵ１又はＵ３に異常が発生した場合や、Ｖ相、Ｗ相の何れかの単位インバータに異常が発生した場合にも、予備単位インバータＹ１への切り替えによって装置運転を継続する。
In the present embodiment, the spare unit inverter Y1 is additionally connected to the neutral point side of the connection circuit of the phase where the abnormality has occurred, so that the output 2 of the spare unit inverter Y1 is always connected to the neutral point. I can leave. Therefore, the switching means can be configured only by the changeover switch for connecting the neutral point side end of the connection circuit of the phase where the abnormality has occurred and the output 1 of the standby unit inverter Y1.
Similarly, when an abnormality occurs in another unit inverter U1 or U3 of the U phase, or when an abnormality occurs in any of the V-phase and W-phase unit inverters, switching to the spare unit inverter Y1 is performed. Continue the operation of the device.
（効果）
このように、上記第１の実施形態では、異常発生した相の接続回路に追加接続可能な予備単位インバータを備えるので、異常発生時には、異常発生した単位インバータを交換することなく装置運転の再開が可能となる。また、予備単位インバータは１台のみ用意し各相で共通とするので、予備単位インバータを相毎に設ける必要がなく、回路規模の増大を抑制することができる。
また、異常発生時には、切替スイッチや短絡スイッチの制御のみで、異常が発生した単位インバータから予備単位インバータへの切り替えが可能である。このように、異常が発生した単位インバータの交換を行う必要がないため、異常発生から短時間で装置運転を再開することができる。
さらに、予備単位インバータを中性点側に追加接続可能に構成するので、切替手段を簡易な構成で実現することができ、回路規模の増大をより抑制することができる。
(effect)
As described above, the first embodiment includes the spare unit inverter that can be additionally connected to the connection circuit of the phase in which the abnormality has occurred. Therefore, when the abnormality occurs, the apparatus operation can be resumed without replacing the unit inverter in which the abnormality has occurred. It becomes possible. Further, since only one spare unit inverter is prepared and is common to each phase, it is not necessary to provide a spare unit inverter for each phase, and an increase in circuit scale can be suppressed.
Further, when an abnormality occurs, it is possible to switch from the unit inverter in which the abnormality has occurred to the standby unit inverter only by controlling the changeover switch and the short-circuit switch. Thus, since it is not necessary to replace the unit inverter in which an abnormality has occurred, the operation of the apparatus can be resumed in a short time from the occurrence of the abnormality.
Furthermore, since the spare unit inverter is configured to be additionally connectable to the neutral point side, the switching means can be realized with a simple configuration, and an increase in circuit scale can be further suppressed.
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、上述した第１の実施形態において、予備単位インバータＹ１を、異常発生した相の接続回路の中性点側に追加接続しているのに対し、出力端子側に追加接続するようにしたものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, in the first embodiment described above, the spare unit inverter Y1 is additionally connected to the neutral point side of the connection circuit of the phase where the abnormality has occurred, whereas it is added to the output terminal side. It is intended to be connected.
（構成）
図３は、第２の実施形態における電力変換装置の回路構成図である。
本実施形態では、図３に示すように、単位インバータＵ１，Ｖ１，Ｗ１の出力２を互いに接続する。また、単位インバータＵ１の出力１は単位インバータＵ２の出力２に接続し、単位インバータＵ２の出力１は単位インバータＵ３の出力２に接続する。同様に、単位インバータＶ１の出力１は単位インバータＶ２の出力２に接続し、単位インバータＶ２の出力１は単位インバータＶ３の出力２に接続する。さらに、単位インバータＷ１の出力１は単位インバータＷ２の出力２に接続し、単位インバータＷ２の出力１は単位インバータＷ３の出力２に接続する。
(Constitution)
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the power conversion device according to the second embodiment.
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the outputs 2 of the unit inverters U1, V1, W1 are connected to each other. Further, the output 1 of the unit inverter U1 is connected to the output 2 of the unit inverter U2, and the output 1 of the unit inverter U2 is connected to the output 2 of the unit inverter U3. Similarly, the output 1 of the unit inverter V1 is connected to the output 2 of the unit inverter V2, and the output 1 of the unit inverter V2 is connected to the output 2 of the unit inverter V3. Further, the output 1 of the unit inverter W1 is connected to the output 2 of the unit inverter W2, and the output 1 of the unit inverter W2 is connected to the output 2 of the unit inverter W3.
そして、単位インバータＵ３，Ｖ３，Ｗ３の出力１を、それぞれ切替スイッチＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２の端子ｃに接続する。出力端子Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、それぞれ切替スイッチＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１の端子ｃに接続する。また、切替スイッチＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１の端子ａと、切替スイッチＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２の端子ａとをそれぞれ接続する。 Then, the output 1 of the unit inverters U3, V3, W3 is connected to the terminals c of the changeover switches SWu2, SWv2, SWw2, respectively. The output terminals Vu, Vv, Vw are connected to terminals c of the changeover switches SWu1, SWv1, SWw1, respectively. Further, the terminals a of the changeover switches SWu1, SWv1, and SWw1 are connected to the terminals a of the changeover switches SWu2, SWv2, and SWw2, respectively.
さらに、予備単位インバータＹ１の出力１を、切替スイッチＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１の各端子ｂに接続し、予備単位インバータＹ１の出力２を、切替スイッチＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２の各端子ｂに接続する。
切替スイッチＳＷｕ１と切替スイッチＳＷｕ２とは、接続状態を同時に切り替えるようになっている。すなわち、切替スイッチＳＷｕ１と切替スイッチＳＷｕ２とは、共にａ−ｃ間接続状態となるか、共にｂ−ｃ間接続状態となる。切替スイッチＳＷｖ１と切替スイッチＳＷｖ２、切替スイッチＳＷｗ１と切替スイッチＳＷｗ２についても同様である。
Further, the output 1 of the standby unit inverter Y1 is connected to each terminal b of the changeover switches SWu1, SWv1, SWw1, and the output 2 of the backup unit inverter Y1 is connected to each terminal b of the changeover switches SWu2, SWv2, SWw2.
The changeover switch SWu1 and the changeover switch SWu2 are configured to simultaneously switch the connection state. That is, both the changeover switch SWu1 and the changeover switch SWu2 are in an ac connection state or in an bc connection state. The same applies to the changeover switch SWv1 and the changeover switch SWv2, and the changeover switch SWw1 and the changeover switch SWw2.
そして、制御装置２０は、通常運転時は、単位インバータＵ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３の短絡スイッチＳＷｓを開放状態、予備単位インバータＹ１の短絡スイッチＳＷｓを短絡状態とすると共に、切替スイッチＳＷｕ１，ＳＷｕ２，ＳＷｖ１，ＳＷｖ２，ＳＷｗ１，ＳＷｗ２をａ−ｃ接続状態とする制御信号を出力する。これにより、９台の単位インバータＵ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３の出力を３段直列接続した電力変換装置となる。
During normal operation, the
一方、単位インバータＵ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３の何れかに異常が発生した異常発生時は、制御装置２０は、通常運転時に対し、異常が発生した単位インバータの短絡スイッチＳＷｓを短絡状態、予備単位インバータＹ１の短絡スイッチＳＷｓを開放状態に切り替えると共に、異常が発生した相に対応する切替スイッチＳＷｕ１及びＳＷｕ２，ＳＷｖ１及びＳＷｖ２，ＳＷｗ１及びＳＷｗ２の何れかをｂ−ｃ接続状態に切り替える制御信号を出力する。これにより、この電力変換装置は、異常が発生した単位インバータに代えて予備単位インバータＹ１を用いて運転を行う。
なお、図３において、切替スイッチＳＷｕ１，ＳＷｕ２，ＳＷｖ１，ＳＷｖ２，ＳＷｗ１，ＳＷｗ２が切替手段に対応している。
On the other hand, when an abnormality occurs in any one of the unit inverters U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3, the
In FIG. 3, the selector switches SWu1, SWu2, SWv1, SWv2, SWw1, SWw2 correspond to the switching means.
（動作）
次に、本実施形態の動作について説明する。
ここでは、単位インバータＵ２に異常が発生した場合について説明する。この場合、制御装置２０は、切替スイッチＳＷｖ１，Ｓｗｖ２，ＳＷｗ１及びＳＷｗ２を通常運転時のａ−ｃ接続状態のままとし、切替スイッチＳＷｕ１及びＳＷｕ２をｂ−ｃ接続状態に切り替える。また、制御装置２０は、単位インバータＵ２の短絡スイッチＳＷｓを短絡状態に切り替えると共に、予備単位インバータの短絡スイッチＳＷｓを開放状態に切り替える。このとき、正常動作をしている単位インバータＵ１，Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３の短絡スイッチＳＷｓは、それぞれ開放状態のままとする。この状態で装置運転を行う。
すなわち、この場合、Ｕ相は予備単位インバータＹ１及び単位インバータＵ１，Ｕ３の３段直列接続で運転され、Ｖ相及びＷ相は通常運転時と同様に、Ｖ１〜Ｖ３、Ｗ１〜Ｗ３の３段直列接続で運転される。
(Operation)
Next, the operation of this embodiment will be described.
Here, a case where an abnormality has occurred in the unit inverter U2 will be described. In this case, the
That is, in this case, the U phase is operated in a three-stage series connection of the spare unit inverter Y1 and the unit inverters U1 and U3, and the V phase and the W phase are the three stages V1 to V3 and W1 to W3 as in the normal operation. Operated in series connection.
このように、制御装置２０は、単位インバータＵ２に異常が発生したとき、異常が発生した単位インバータＵ２の出力端を短絡すると共に、単位インバータＵ２が属するＵ相の接続回路に予備単位インバータＹ１を直列に追加接続する。このとき、切替スイッチＳＷｕ１及びＳＷｕ２を制御して、Ｕ相の接続回路の出力端子側端部と出力端子との接続（切替スイッチＳＷｕ２の端子ｃと切替スイッチＳＷｕ２の端子ａとの接続、及び切替スイッチＳＷｕ１の端子ｃと切替スイッチＳＷｕ１の端子ａとの接続）を、出力端子側端部（切替スイッチＳＷｕ２の端子ｃ）と予備単位インバータＹ１の出力２（切替スイッチＳＷｕ２の端子ｂ）との接続及び出力端子（切替スイッチＳＷｕ１の端子ｃ）と予備単位インバータＹ１の出力１（切替スイッチＳＷｕ１の端子ｂ）との接続に切り替えることで、予備単位インバータＹ１の追加接続を行う。
また、同様に、Ｕ相の他の単位インバータＵ１又はＵ３に異常が発生した場合や、Ｖ相、Ｗ相の何れかの単位インバータに異常が発生した場合にも、予備単位インバータＹ１への切り替えによって装置運転が継続される。
As described above, when an abnormality occurs in the unit inverter U2, the
Similarly, when an abnormality occurs in another unit inverter U1 or U3 of the U phase, or when an abnormality occurs in any of the V-phase and W-phase unit inverters, switching to the spare unit inverter Y1 is performed. The operation of the apparatus is continued.
（効果）
このように、上記第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、異常発生時に、異常発生した相の接続回路に予備単位インバータを追加接続可能とするので、異常発生した単位インバータを交換することなく装置運転の再開が可能となる。
（変形例）
なお、上記第２の実施形態においては、予備単位インバータＹ１を出力端子側に追加接続する場合について説明したが、単位インバータ間（例えば、単位インバータＵ２とＵ３との間）に接続するようにしてもよい。この場合にも、上述した第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(effect)
As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, when an abnormality occurs, a spare unit inverter can be additionally connected to the connection circuit of the phase where the abnormality has occurred. The operation of the apparatus can be resumed without replacement.
(Modification)
In the second embodiment, the case where the spare unit inverter Y1 is additionally connected to the output terminal side has been described. However, the unit inverter is connected between the unit inverters (for example, between the unit inverters U2 and U3). Also good. In this case, the same effect as that of the second embodiment described above can be obtained.
また、上記第２の実施形態においては、予備単位インバータＹ１ユニットの主回路が短絡スイッチＳＷｓを含む構成とする場合について説明したが、予備単位インバータＹ１ユニットの短絡スイッチＳＷｓを削除し、予備単位インバータＹ１の出力端を常に開放状態とするようにしてもよい。
さらに、上記各実施形態においては、三相交流出力する電力変換装置に本発明を適用する場合について説明したが、四相以上のＮ相交流出力する電力変換装置に本発明を適用することもできる。
In the second embodiment, the case where the main circuit of the spare unit inverter Y1 unit includes the short-circuit switch SWs has been described. However, the short-circuit switch SWs of the spare unit inverter Y1 unit is deleted, and the spare unit inverter The output end of Y1 may be always opened.
Furthermore, in each said embodiment, although the case where this invention was applied to the power converter device which outputs three-phase alternating current was demonstrated, this invention can also be applied to the power converter device which outputs N-phase alternating current more than four phases. .
１０…変圧器回路、２０…制御装置、Ｕ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３…単位インバータ、Ｙ１…予備単位インバータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記単位インバータと同一構成を有する１台の予備単位インバータと、
前記単位インバータの出力端及び予備単位インバータの出力端を個別に短絡可能な短絡手段と、を備え、
前記制御手段は、前記複数台の単位インバータのうち何れかに異常が発生したとき、前記短絡手段を制御して異常が発生した単位インバータの出力端を短絡し、異常が発生した単位インバータが属する前記接続回路に前記予備単位インバータを直列に追加接続することを特徴とする電力変換装置。 It is formed by a connection circuit N set (N ≧ 2) in which the output ends of a plurality of unit inverters that output an arbitrary single-phase AC voltage are connected in series, and one end of each connection circuit is connected to a neutral point. A power converter comprising: an N-phase inverter that obtains an N-phase AC output with each other as an output terminal; and a control unit that controls the N-phase inverter to a desired operating state,
One spare unit inverter having the same configuration as the unit inverter;
Short-circuit means capable of individually short-circuiting the output terminal of the unit inverter and the output terminal of the standby unit inverter,
When an abnormality occurs in any of the plurality of unit inverters, the control means controls the short-circuit means to short-circuit the output terminal of the unit inverter in which the abnormality has occurred, and the unit inverter in which the abnormality has occurred belongs. The power conversion device, wherein the spare unit inverter is additionally connected in series to the connection circuit.
前記予備単位インバータの一方の出力端は中性点に接続されており、
前記制御手段は、前記複数台の単位インバータのうち何れかに異常が発生したとき、前記切替手段を制御して異常が発生した単位インバータが属する前記接続回路の中性点側端部と中性点との接続を、当該中性点側端部と前記予備単位インバータの他方の出力端との接続に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 Switching means inserted between the neutral point side end of each connection circuit and the neutral point, respectively,
One output terminal of the standby unit inverter is connected to a neutral point,
The control means controls the switching means when an abnormality occurs in any one of the plurality of unit inverters, and the neutral point side end of the connection circuit to which the unit inverter in which the abnormality has occurred belongs to the neutral section. The power converter according to claim 1, wherein the connection with the point is switched to a connection between the neutral point side end and the other output end of the standby unit inverter.
前記制御手段は、前記複数台の単位インバータのうち何れかに異常が発生したとき、前記切替手段を制御して異常が発生した単位インバータが属する前記接続回路の出力端子側端部と出力端子との接続を、当該出力端子側端部と前記予備単位インバータの一方の出力端との接続及び前記出力端子と前記予備単位インバータの他方の出力端との接続に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 Comprising switching means inserted between the output terminal side end of each connection circuit and the output terminal,
The control means, when an abnormality occurs in any one of the plurality of unit inverters, controls the switching means, and an output terminal side end portion and an output terminal of the connection circuit to which the unit inverter in which the abnormality occurs belongs. 2 is switched to a connection between the output terminal side end and one output terminal of the spare unit inverter and a connection between the output terminal and the other output terminal of the spare unit inverter. The power converter device described in 1.
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