JP5423147B2 - Three-phase power converter - Google Patents
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Description
本発明は、3相交流を入力して3相交流を出力する3相無停電電源装置からなる3相電力変換装置に関し、特に、系統異常時でも電圧脈動を抑える技術に関する。 The present invention relates to a three-phase power conversion device including a three-phase uninterruptible power supply device that inputs a three-phase alternating current and outputs a three-phase alternating current, and particularly relates to a technique for suppressing voltage pulsation even when a system abnormality occurs.
無停電電源装置は、交流系統に停電や電圧低下、周波数変動などの異常が生じたときにおいても、負荷に安定した電力を供給し続ける装置であり、通信機器など停電が許されない機器への電力供給手段として用いられる。この無停電電源装置は、主な構成要素として、電流を力率1で受電するPWMコンバータと、波形歪みの少ない正弦波電圧を出力するPWMインバータと、停電時のバックアップエネルギを蓄積する蓄電池とを有している。 An uninterruptible power supply is a device that continues to supply stable power to the load even when an abnormality such as a power failure, voltage drop, or frequency fluctuation occurs in the AC system. Used as supply means. The uninterruptible power supply includes, as main components, a PWM converter that receives current at a power factor of 1, a PWM inverter that outputs a sine wave voltage with less waveform distortion, and a storage battery that stores backup energy during a power failure. Have.
図4は従来のV結線方式の無停電電源装置の一例の構成図である。図4に示す無停電電源装置は、交流入力端子101〜103、入力フィルタリアクトル104、交流出力端子201〜203、出力フィルタリアクトル204、出力フィルタコンデンサ205、PWMコンバータを構成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)111,112,131,132、PWMインバータを構成するIGBT211,212,231,232、直流コンデンサ300、301を有し、これらで主回路を構成する。
FIG. 4 is a configuration diagram of an example of a conventional V-connection uninterruptible power supply. 4 includes an
直流コンデンサ300、301に対して、図示しない蓄電池(またはD/Dコンバータを介した蓄電池)が並列に接続される。
A storage battery (or storage battery via a D / D converter) (not shown) is connected in parallel to the
電圧検出器401は、交流入力端子101〜103の交流入力電圧を検出して交流入力電圧検出信号vR,vTをPWMコンバータ制御装置501に出力する。電流検出器402は、交流入力端子101,103の交流入力電流を検出して交流入力電流検出信号iR,iTをPWMコンバータ制御装置501に出力する。
The
電圧検出器403は、直流コンデンサ300、301の両端における直流端子電圧を検出して直流電圧検出信号vDをPWMコンバータ制御装置501に出力する。電圧検出器404は、交流出力端子201〜203の交流出力電圧を検出して交流出力電圧検出信号vUV,vWVをPWMインバータ制御装置502に出力する。
The
PWMコンバータ制御装置501は、交流入力電圧検出信号vR,vTと交流入力電流検出信号iR,iTと直流電圧検出信号vDとに基づき、オンオフ信号g111,g112,g131,g132を生成して、IGBT111,112,131,132に出力する。なお、図示しないゲート駆動回路によって、オンオフ信号が1のときに該当するIGBTがオンし、オンオフ信号が0のときに該当するIGBTがオフする。
The PWM
PWMインバータ制御装置502は、交流出力電圧検出信号vUV,vWVに基づき、オンオフ信号g211,g212,g231,g232を生成して、IGBT211,212,231,232に出力する。なお、図示しないゲート駆動回路によって、オンオフ信号が1のときに該当するIGBTがオンし、オンオフ信号が0のときに該当するIGBTがオフする。
The PWM
図5は図4に示す無停電電源装置内のPWMコンバータ制御装置の構成図である。図5において、加算器513は、直流電圧検出信号vDと直流電圧指令vD*との差信号を求め、PI(比例積分演算器)512は、この差信号を比例積分演算して電流振幅基準信号を乗算器514a、514cに出力する。
FIG. 5 is a block diagram of the PWM converter control device in the uninterruptible power supply shown in FIG. In FIG. 5, an
位相検出器510は、交流入力電圧検出信号vR,vTの位相θを検出し、正弦波基準発生器511は、交流入力電圧検出信号vR,vTの位相θと同相の正弦波基準信号a,cを出力する。乗算器514a,514cは、正弦波基準信号a,cと電流振幅基準信号とを乗算し、電流基準信号iR*,iT*を求める。
The
加算器515a、515cは、電流基準信号iR*,iT*と交流入力電流検出信号iR,iTとの差信号を求め、PI516a、516cは、この差信号を比例積分演算して、PWM比較信号R*,T*とする。
The
比較波発生器519aは、交流系統に対して充分周波数が高い(例えば20kHz)比較波信号C0を比較器517a、517cに出力する。比較器517a、517cは、PWM比較信号R*,T*と比較波信号C0との大小を比較することによりオンオフ信号g111,g131とこのオンオフ信号をノット回路518a、518cで反転したオンオフ信号g112,g132とを生成する。なお、図6では、PWM比較信号R*と比較波信号C0との大小を比較することによりオンオフ信号g111を生成した例を示した。
The
図7は図4に示す無停電電源装置内のPWMインバータ制御装置の構成図である。図7に示すPWMインバータ制御装置502は、加算器515d、515f、PI516d、516f、比較波発生器519b、比較器517d、517f、ノット回路518d、518fを備え、交流電圧指令vUV*,vWV*と交流出力電圧検出信号vUV,vWVとに基づいてPWM比較信号を生成する点を除き、PWMコンバータ制御装置501の制御と同様であるので、その説明は省略する。なお、線間電圧vUV=vU−vV、vWV=vW−vVに対して制御を行う。
FIG. 7 is a block diagram of the PWM inverter control device in the uninterruptible power supply shown in FIG. The PWM
また、この無停電電源装置は、IGBT111,112,131,132の直流出力電圧を直流コンデンサ300と直流コンデンサ301とで分圧して中性点をつくり、この中性点と入力端子102と出力端子202とを直結している。この中性点電圧を中間電位に安定化させるために、IGBT311とIGBT312とリアクトル302と電圧均等回路制御装置503とから構成される電圧均等回路を備える。
The uninterruptible power supply also divides the DC output voltage of the
PWMインバータの最大交流出力電圧は、直流コンデンサ300,301の端子電圧で制限される。これらの端子電圧に脈動が生じたりアンバランスになったりすると、所望の交流出力電圧が出せなくなり出力波形に歪が発生する。そこで、電圧均等回路を用いて直流コンデンサ300,301の端子電圧のバランスを補償する。
The maximum AC output voltage of the PWM inverter is limited by the terminal voltage of the
図8は図4に示す従来のV結線方式の無停電電源装置内の電圧均等回路制御装置の構成図である。電圧均等回路制御装置503は、比較波発生器519c、PI516g、比較器517g、ノット回路518gを備える。PI516gは、直流コンデンサ300の両端電圧と直流コンデンサ301の両端電圧との検出電圧差ΔvD、即ち、直流電圧のアンバランス量ΔVDを増幅し、操作量V*を出力する。比較器517gは、比較波発生器519cからの比較波信号C0とPI516gからの操作量V*とを比較することにより、IGBT311,312のオンオフ信号g311,g312を生成する。
FIG. 8 is a block diagram of a voltage equalization circuit control device in the conventional V-connection uninterruptible power supply shown in FIG. The voltage equalization
なお、従来の技術として、例えば特許文献1に記載された電力変換装置が知られている。
As a conventional technique, for example, a power conversion device described in
図4に示すV結線方式の無停電電源装置が入出力を同位相で運転している通常時には、直流コンデンサ300,301に対してPWMコンバータからの充電とPWMインバータへの放電はバランスしているので、直流コンデンサ300,301の端子電圧はアンバランスになりにくい。このため、電圧均等回路で補償する量が小さく、電圧均等回路の損失が小さい。
When the V-connection uninterruptible power supply shown in FIG. 4 is operating in the same phase for input and output, charging from the PWM converter and discharging to the PWM inverter are balanced with respect to the
しかしながら、系統異常(交流入力が異常)が発生し、PWMコンバータを停止した状態では、直流コンデンサ300,301の端子電圧に脈動が発生しやすく、この電圧脈動を補償するための電圧均等回路の負担が大きくなる。
However, when a system abnormality (AC input abnormality) occurs and the PWM converter is stopped, the terminal voltage of the
電圧均等回路の変換容量は、最大補償量で決める必要があるため、電圧均等回路が大きくなり、同時に回路利用率(平均変換電力/定格変換容量)が低くなっていた。 Since the conversion capacity of the voltage equalization circuit needs to be determined by the maximum compensation amount, the voltage equalization circuit becomes large, and at the same time, the circuit utilization factor (average conversion power / rated conversion capacity) is low.
本発明は、系統異常時において電圧均等回路の負担を大きくすることなく、直流コンデンサ300,301の端子電圧のバランスを得ることができる3相電力変換装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a three-phase power converter capable of obtaining a balance of the terminal voltages of the
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、陽極端子と第1中継端子との間に接続された第1スイッチ、前記第1中継端子と陰極端子との間に接続された第2スイッチ、前記第1中継端子と第1交流入力端子との間に接続された第1交流フィルタリアクトルを有する第1変換アームと、前記陽極端子と第2中継端子との間に接続された第3スイッチ、前記第2中継端子と前記陰極端子との間に接続された第4スイッチ、前記第2中継端子と第3交流入力端子との間に接続された第2交流フィルタリアクトルを有する第2変換アームと、前記陽極端子と第3中継端子との間に接続された第5スイッチ、前記第3中継端子と前記陰極端子との間に接続された第6スイッチ、前記第3中継端子と第1交流出力端子との間に接続された第3交流フィルタリアクトルを有する第3変換アームと、前記陽極端子と第4中継端子との間に接続された第7スイッチ、前記第4中継端子と前記陰極端子との間に接続された第8スイッチ、前記第4中継端子と第3交流出力端子との間に接続された第4交流フィルタリアクトルを有する第4変換アームと、前記陽極端子と中性点端子との間又は前記中性点端子と前記陰極端子との間又は前記陽極端子と前記陰極端子との間の少なくとも1つに接続された蓄積手段と、前記第1交流入力端子と前記第1交流フィルタリアクトルとの接続及び前記第3交流入力端子と前記第2交流フィルタリアクトルとの接続を行う第1交流スイッチと、前記第1交流入力端子と第2交流入力端子との接続及び前記第2交流入力端子と前記第3交流入力端子との接続を行う第2交流スイッチとを有し、且つ前記第2交流入力端子と前記中性点端子と第2交流出力端子とを接続し、交流入力が正常時に前記第1交流スイッチをオンさせ交流系統から電力を供給し、交流入力が異常時に前記第1交流スイッチをオフさせ前記第2交流スイッチをオンさせて、前記第1変換アームと前記第2変換アームとの少なくとも一方を、前記蓄積手段から前記陽極端子及び前記中性点端子間又は前記中性点端子及び前記陰極端子間又は前記陽極端子及び前記陰極端子間への電力変換手段として用い、前記第1変換アームと前記第2変換アームとを構成する各スイッチのオン/オフを制御することにより3相交流入力電流を制御する入力電流制御手段と、前記陽極端子及び前記中性点端子間の電圧と前記中性点端子及び前記陰極端子間の電圧とのバランスを制御する電圧制御手段と、前記交流入力が正常時に前記入力電流制御手段の制御信号を前記第1変換アームと前記第2変換アームとの各スイッチに出力する切替スイッチとを有し、前記入力電流制御手段は、前記交流入力に基づき前記交流入力の異常を検出した時に前記第1交流スイッチをオフさせ前記第2交流スイッチをオンさせ、切替信号を前記切替スイッチに出力し、前記切替スイッチは、前記切替信号に基づき前記電圧制御手段の制御信号を前記第1変換アームと前記第2変換アームとの各スイッチに出力し、前記陽極端子と第5中継端子との間に接続された第9スイッチ、前記第5中継端子と前記陰極端子との間に接続された第10スイッチ、前記中性点端子と前記第5中継端子との間に接続された第5交流フィルタリアクトルを有する第5変換アームを有し、前記電圧制御手段は、前記第5変換アームを構成する各スイッチのオン/オフを制御することにより前記陽極端子及び前記中性点端子間の電圧と前記中性点端子及び前記陰極端子間の電圧とのバランスを制御することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
本発明によれば、交流入力が異常時に第1交流スイッチをオフさせ第2交流スイッチをオンさせて、第1変換アームと第2変換アームとの少なくとも一方を、蓄積手段から陽極端子及び中性点端子間又は中性点端子及び陰極端子間又は陽極端子及び陰極端子間への電力変換手段として用いるので、系統異常時でも蓄積手段の電圧脈動を抑えることができる。また、系統異常時において第1変換アームと第2変換アームとの少なくとも一方を利用することにより、電圧均等回路の負担増加がなくなり、回路の利用率が向上する。電圧均等回路を小型にすることができるので、装置の小型化を図ることができる。 According to the present invention, when the AC input is abnormal, the first AC switch is turned off and the second AC switch is turned on, and at least one of the first conversion arm and the second conversion arm is connected from the storage means to the anode terminal and neutral. Since it is used as power conversion means between the point terminals or between the neutral point terminal and the cathode terminal or between the anode terminal and the cathode terminal, voltage pulsation of the storage means can be suppressed even when the system is abnormal. Further, by using at least one of the first conversion arm and the second conversion arm when the system is abnormal, the burden on the voltage equalization circuit is not increased, and the utilization factor of the circuit is improved. Since the voltage equalization circuit can be reduced in size, the apparatus can be reduced in size.
以下、本発明の3相電力変換装置の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the three-phase power converter of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は実施例1の3相電力変換装置の構成図である。図1に示す3相電力変換装置は、交流入力端子101〜103、入力フィルタリアクトル104、交流出力端子201〜203、出力フィルタリアクトル204、出力フィルタコンデンサ205、第1交流スイッチ105、第2交流スイッチ106、PWMコンバータを構成するIGBT111,112,131,132、PWMインバータを構成するIGBT211,212,231,232、直流コンデンサ300,301、電圧均等回路を構成するIGBT311,312、リアクトル302を有し、これらで主回路を構成する。
FIG. 1 is a configuration diagram of the three-phase power conversion device according to the first embodiment. The three-phase power converter shown in FIG. 1 includes
第1交流スイッチ105は、交流スイッチSW1,SW2で構成され、第2交流スイッチ106は交流スイッチSW3,SW4で構成されている。
The
PWMコンバータは、入力電流を力率1の正弦波状に制御するとともに、陽極端子Pと陰極端子Nとの間に直流電圧を出力する。PWMインバータは、陽極端子Pと陰極端子Nとの間の直流電圧を正弦波状の交流電圧に制御する。 The PWM converter controls the input current in a sine wave shape with a power factor of 1 and outputs a DC voltage between the anode terminal P and the cathode terminal N. The PWM inverter controls the DC voltage between the anode terminal P and the cathode terminal N to a sinusoidal AC voltage.
陽極端子Pと第1中継端子M1との間には、IGBT111(第1スイッチ)が接続されている。第1中継端子M1と陰極端子Nとの間には、IGBT112(第2スイッチ)が接続されている。第1中継端子M1と交流スイッチSW1を介する第1交流入力端子101との間には入力フィルタリアクトル1041(第1交流フィルタリアクトル)が接続されている。これらで第1変換アームを構成している。
An IGBT 111 (first switch) is connected between the anode terminal P and the first relay terminal M1. An IGBT 112 (second switch) is connected between the first relay terminal M1 and the cathode terminal N. An input filter reactor 1041 (first AC filter reactor) is connected between the first relay terminal M1 and the first
陽極端子Pと第2中継端子M2との間には、IGBT131(第3スイッチ)が接続されている。第2中継端子M2と陰極端子Nとの間には、IGBT132(第4スイッチ)が接続されている。第2中継端子M2と交流スイッチSW2を介する第3交流入力端子103との間には入力フィルタリアクトル1042(第2交流フィルタリアクトル)が接続されている。これらで第2変換アームを構成している。
An IGBT 131 (third switch) is connected between the anode terminal P and the second relay terminal M2. An IGBT 132 (fourth switch) is connected between the second relay terminal M2 and the cathode terminal N. An input filter reactor 1042 (second AC filter reactor) is connected between the second relay terminal M2 and the third
陽極端子Pと第3中継端子M3との間には、IGBT211(第5スイッチ)が接続されている。第3中継端子M3と陰極端子Nとの間には、IGBT212(第6スイッチ)が接続されている。第3中継端子M3と第1交流出力端子201との間には出力フィルタリアクトル2041(第3交流フィルタリアクトル)が接続されている。これらで第3変換アームを構成している。
An IGBT 211 (fifth switch) is connected between the anode terminal P and the third relay terminal M3. An IGBT 212 (sixth switch) is connected between the third relay terminal M3 and the cathode terminal N. An output filter reactor 2041 (third AC filter reactor) is connected between the third relay terminal M3 and the first
陽極端子Pと第4中継端子M4との間には、IGBT231(第7スイッチ)が接続されている。第4中継端子M4と陰極端子Nとの間には、IGBT232(第8スイッチ)が接続されている。第4中継端子M4と第3交流出力端子203との間には出力フィルタリアクトル2042(第4交流フィルタリアクトル)が接続されている。これらで第4変換アームを構成している。
An IGBT 231 (seventh switch) is connected between the anode terminal P and the fourth relay terminal M4. An IGBT 232 (eighth switch) is connected between the fourth relay terminal M4 and the cathode terminal N. An output filter reactor 2042 (fourth AC filter reactor) is connected between the fourth relay terminal M4 and the third
陰極端子Pと第5中継端子M5との間には、IGBT311(第9スイッチ)が接続されている。第5中継端子M5と陰極端子Nとの間には、IGBT312(第10スイッチ)が接続されている。中性点端子Oと第5中継端子M5との間には、リアクトル302(第5交流フィルタリアクトル)が接続されている。これらで第5変換アームを構成している。 An IGBT 311 (9th switch) is connected between the cathode terminal P and the fifth relay terminal M5. An IGBT 312 (tenth switch) is connected between the fifth relay terminal M5 and the cathode terminal N. A reactor 302 (fifth AC filter reactor) is connected between the neutral point terminal O and the fifth relay terminal M5. These constitute the fifth conversion arm.
第2交流入力端子102と中性点端子Oと第2交流出力端子202とが接続されている。また、陽極端子Pと中性点端子Oとの間には直流コンデンサ301が接続されている。中性点端子Oと陰極端子Nとの間には直流コンデンサ300が接続されている。
Second
電圧検出器401は、交流入力端子101〜103の交流入力電圧を検出して交流入力電圧検出信号vR,vTをPWMコンバータ制御装置501aに出力する。電流検出器402は、交流入力端子101,103の交流入力電流を検出して交流入力電流検出信号iR,iTをPWMコンバータ制御装置501aに出力する。
The
電圧検出器403は、直流コンデンサ300の直流端子電圧と直流コンデンサ301の直流端子電圧とを検出して直流電圧検出信号vDをPWMコンバータ制御装置501aに出力する。電圧検出器404は、交流出力端子201〜203の交流出力電圧を検出して交流出力電圧検出信号vUV,vWVをPWMインバータ制御装置502に出力する。
PWMコンバータ制御装置501aは、交流入力電圧検出信号vR,vTと交流入力電流検出信号iR,iTと直流電圧検出信号vDとに基づき、オンオフ信号g111,g112,g131,g132を生成して、IGBT111,112,131,132に出力する。なお、図示しないゲート駆動回路によって、オンオフ信号が1のときに該当するIGBTがオンし、オンオフ信号が0のときに該当するIGBTがオフする。
The PWM
PWMインバータ制御装置502は、交流出力電圧検出信号vUV,vWVに基づき、オンオフ信号g211,g212,g231,g232を生成して、IGBT211,212,231,232に出力する。なお、図示しないゲート駆動回路によって、オンオフ信号が1のときに該当するIGBTがオンし、オンオフ信号が0のときに該当するIGBTがオフする。
The PWM
電圧均等回路制御装置503aは、第5変換アームを構成する各スイッチ311,312のオン/オフを制御することにより陽極端子P及び中性点端子O間の電圧と中性点端子O及び陰極端子N間の電圧とのバランスを制御する。
The voltage equalization
交流スイッチSW1は、第1交流入力端子101と入力フィルタリアクトル1041との接続を行い、交流スイッチSW2は、第3交流入力端子103と入力フィルタリアクトル1042との接続を行う。交流スイッチSW3は、第1交流入力端子101と第2交流入力端子102との接続を行い、交流スイッチSW4は、第2交流入力端子102と第3交流入力端子103との接続を行う。
The AC switch SW1 connects the first
また、交流入力が正常時には、交流スイッチSW1,SW2をオンさせ交流系統から交流電力を供給し、交流入力が異常時には、交流スイッチSW1,SW2をオフさせ交流スイッチSW3,SW4をオンさせて、第1変換アーム110と第2変換アーム130とを、直流コンデンサ300,301から陽極端子P及び中性点端子O間又は中性点端子O及び陰極端子N間又は陽極端子P及び陰極端子N間への電力変換手段として用いる。なお、第1変換アーム110と第2変換アーム130とのいずれか一方を、電力変換手段として用いても良い。
When the AC input is normal, the AC switches SW1 and SW2 are turned on to supply AC power from the AC system. When the AC input is abnormal, the AC switches SW1 and SW2 are turned off and the AC switches SW3 and SW4 are turned on. The
より具体的には、交流入力が正常時にPWMコンバータ制御装置501aの制御信号を第1変換アーム110と第2変換アーム130との各スイッチ111,112,131,132に出力する切替スイッチ406が設けられている。
More specifically, a
PWMコンバータ制御装置501aは、電圧検出器401の交流入力検出電圧と電流検出器402の交流入力検出電流とに基づき交流入力の異常を検出した時に、交流スイッチSW1,SW2をオフさせ交流スイッチSW3,SW4をオンさせ、切替信号S3を切替スイッチ406に出力する。
The PWM
切替スイッチ406は、PWMコンバータ制御装置501aからの切替信号S3に基づき電圧均等回路制御装置503aの制御信号を第1変換アーム110と第2変換アーム130との各スイッチ111,112,131,132に出力する。
The
図2は実施例1の3相電力変換装置内の切替スイッチ406の構成図である。切替スイッチ406は、図2に示すように、4つのスイッチ部406a〜406dを有し、スイッチ部406a〜406dは、切替端子a1〜a4、切替端子b1〜b4、共通端子c1〜c4、接片SP1〜SP4を有する。交流入力が正常時には、接片SP1〜SP4が切替端子a1〜a4に接続されて、PWMコンバータ制御装置501aからの制御信号が各スイッチ111,112,131,132に出力される。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
交流入力が異常時には、PWMコンバータ制御装置501aからの切替信号S3により、接片SP1〜SP4が切替端子b1〜b4に接続されて、電圧均等回路制御装置503aの制御信号g311,g312が各スイッチ111,112,131,132に出力される。
When the AC input is abnormal, the contacts SP1 to SP4 are connected to the switching terminals b1 to b4 by the switching signal S3 from the PWM
このように構成された実施例1の3相電力変換装置によれば、交流入力が正常時には、交流スイッチSW1,SW2をオンさせ、交流系統から電力を給電し、PWMコンバータ制御装置501aは、電圧検出器401の交流入力検出電圧と電流検出器402の交流入力検出電流とに基づき交流入力の異常を検出した時には、交流スイッチSW1,SW2をオフさせ交流スイッチSW3,SW4をオンさせ、切替信号S3を切替スイッチ406に出力する。
According to the three-phase power conversion device of the first embodiment configured as described above, when the AC input is normal, the AC switches SW1 and SW2 are turned on to supply power from the AC system, and the PWM
切替スイッチ406は、PWMコンバータ制御装置501aからの切替信号S3に基づき電圧均等回路制御装置503aの制御信号を第1変換アーム110と第2変換アーム130との各スイッチ111,112,131,132に出力する。即ち、電圧均等回路制御装置503aは、PWMコンバータ用のIGBT111,112,131,132と電圧均等回路用のIGBT311,312とを同時にオン/オフ駆動させる。
The
言い換えれば、交流入力が異常時には、PWMコンバータ用のIGBT111,112,131,132とリアクトル104が電圧均等回路として作用するため、等価的に電圧均等回路の容量アップとなる。このため、系統異常時でも直流コンデンサ300,301の電圧脈動を抑えることができ、回路の利用率が向上する。また、電圧均等回路用のIGBT311,312の負担が軽減でき、これによって、装置の小型化を図ることができる。
In other words, when the AC input is abnormal, the
図3は実施例2の3相電力変換装置の構成図である。図3に示す3相電力変換装置は、大容量の直流コンデンサ300,301を用い、この直流コンデンサ300,301のみで中性点電位を安定化することで、電圧均等回路用のIGBT311,312を省略したことを特徴とする。
FIG. 3 is a configuration diagram of the three-phase power converter according to the second embodiment. The three-phase power converter shown in FIG. 3 uses large-
なお、図示していないが、蓄電池(又はDC−DCコンバータを介した蓄電池)は、直流コンデンサ300と並列又は直流コンデンサ301と並列又は陽極端子Pから陰極端子Nに設けることができる。
Although not shown, a storage battery (or a storage battery via a DC-DC converter) can be provided in parallel with the
このように構成された実施例2の3相電力変換装置によれば、交流入力が正常時には、交流スイッチSW1,SW2をオンさせ、交流系統から電力を給電し、PWMコンバータ制御装置501aは、電圧検出器401の交流入力検出電圧と電流検出器402の交流入力検出電流とに基づき交流入力の異常を検出した時には、交流スイッチSW1,SW2をオフさせ交流スイッチSW3,SW4をオンさせ、切替信号S3を切替スイッチ406に出力する。
According to the three-phase power conversion device of the second embodiment configured as described above, when the AC input is normal, the AC switches SW1 and SW2 are turned on to supply power from the AC system, and the PWM
切替スイッチ406は、PWMコンバータ制御装置501aからの切替信号S3に基づき電圧均等回路制御装置503bの制御信号を第1変換アーム110と第2変換アーム130との各スイッチ111,112,131,132に出力する。即ち、電圧均等回路制御装置503bは、PWMコンバータ用のIGBT111,112,131,132をオン/オフ駆動させて、陽極端子P及び中性点端子O間の電圧と中性点端子O及び陰極端子N間の電圧とのバランスを制御する。従って、実施例2の3相電力変換装置においても、実施例1の3相電力変換装置の効果と同様な効果が得られるとともに、電圧均等回路用のIGBT311,312を削減できる。
The
本発明は、3相無停電電源装置に適用可能である。 The present invention is applicable to a three-phase uninterruptible power supply.
101〜103 交流入力端子
104 入力フィルタリアクトル
105 第1交流スイッチ
106 第2交流スイッチ
201〜203 交流出力端子
204 出力フィルタリアクトル
111,112,131,132,211,212,231,232,311,312 IGBT
300,301 直流コンデンサ
401,403,404,405 電圧検出器
402 電流検出器
406 切替スイッチ
501a PWMコンバータ制御装置
502 PWMインバータ制御装置
503a,503b 電圧均等回路制御装置
P 陽極端子
0 中性点端子
N 陰極端子
101-103
300, 301
Claims (1)
前記陽極端子と第2中継端子との間に接続された第3スイッチ、前記第2中継端子と前記陰極端子との間に接続された第4スイッチ、前記第2中継端子と第3交流入力端子との間に接続された第2交流フィルタリアクトルを有する第2変換アームと、
前記陽極端子と第3中継端子との間に接続された第5スイッチ、前記第3中継端子と前記陰極端子との間に接続された第6スイッチ、前記第3中継端子と第1交流出力端子との間に接続された第3交流フィルタリアクトルを有する第3変換アームと、
前記陽極端子と第4中継端子との間に接続された第7スイッチ、前記第4中継端子と前記陰極端子との間に接続された第8スイッチ、前記第4中継端子と第3交流出力端子との間に接続された第4交流フィルタリアクトルを有する第4変換アームと、
前記陽極端子と中性点端子との間又は前記中性点端子と前記陰極端子との間又は前記陽極端子と前記陰極端子との間の少なくとも1つに接続された蓄積手段と、
前記第1交流入力端子と前記第1交流フィルタリアクトルとの接続及び前記第3交流入力端子と前記第2交流フィルタリアクトルとの接続を行う第1交流スイッチと、
前記第1交流入力端子と第2交流入力端子との接続及び前記第2交流入力端子と前記第3交流入力端子との接続を行う第2交流スイッチとを有し、且つ前記第2交流入力端子と前記中性点端子と第2交流出力端子とを接続し、
交流入力が正常時に前記第1交流スイッチをオンさせ交流系統から電力を供給し、交流入力が異常時に前記第1交流スイッチをオフさせ前記第2交流スイッチをオンさせて、前記第1変換アームと前記第2変換アームとの少なくとも一方を、前記蓄積手段から前記陽極端子及び前記中性点端子間又は前記中性点端子及び前記陰極端子間又は前記陽極端子及び前記陰極端子間への電力変換手段として用い、
前記第1変換アームと前記第2変換アームとを構成する各スイッチのオン/オフを制御することにより3相交流入力電流を制御する入力電流制御手段と、
前記陽極端子及び前記中性点端子間の電圧と前記中性点端子及び前記陰極端子間の電圧とのバランスを制御する電圧制御手段と、
前記交流入力が正常時に前記入力電流制御手段の制御信号を前記第1変換アームと前記第2変換アームとの各スイッチに出力する切替スイッチとを有し、
前記入力電流制御手段は、前記交流入力に基づき前記交流入力の異常を検出した時に前記第1交流スイッチをオフさせ前記第2交流スイッチをオンさせ、切替信号を前記切替スイッチに出力し、
前記切替スイッチは、前記切替信号に基づき前記電圧制御手段の制御信号を前記第1変換アームと前記第2変換アームとの各スイッチに出力し、
前記陽極端子と第5中継端子との間に接続された第9スイッチ、前記第5中継端子と前記陰極端子との間に接続された第10スイッチ、前記中性点端子と前記第5中継端子との間に接続された第5交流フィルタリアクトルを有する第5変換アームを有し、
前記電圧制御手段は、前記第5変換アームを構成する各スイッチのオン/オフを制御することにより前記陽極端子及び前記中性点端子間の電圧と前記中性点端子及び前記陰極端子間の電圧とのバランスを制御することを特徴とする3相電力変換装置。 A first switch connected between the anode terminal and the first relay terminal; a second switch connected between the first relay terminal and the cathode terminal; and the first relay terminal and the first AC input terminal. A first conversion arm having a first AC filter reactor connected therebetween;
A third switch connected between the anode terminal and the second relay terminal; a fourth switch connected between the second relay terminal and the cathode terminal; the second relay terminal and a third AC input terminal. A second conversion arm having a second AC filter reactor connected between and
A fifth switch connected between the anode terminal and the third relay terminal, a sixth switch connected between the third relay terminal and the cathode terminal, the third relay terminal and the first AC output terminal A third conversion arm having a third AC filter reactor connected between and
A seventh switch connected between the anode terminal and the fourth relay terminal; an eighth switch connected between the fourth relay terminal and the cathode terminal; the fourth relay terminal and a third AC output terminal. A fourth conversion arm having a fourth AC filter reactor connected between and
Storage means connected between at least one of the anode terminal and the neutral point terminal or between the neutral point terminal and the cathode terminal or between the anode terminal and the cathode terminal;
A first AC switch for connecting the first AC input terminal and the first AC filter reactor and for connecting the third AC input terminal and the second AC filter reactor;
A second AC switch for connecting the first AC input terminal and the second AC input terminal and connecting the second AC input terminal and the third AC input terminal; and the second AC input terminal. And the neutral point terminal and the second AC output terminal,
When the AC input is normal, the first AC switch is turned on to supply power from the AC system, and when the AC input is abnormal, the first AC switch is turned off and the second AC switch is turned on. Power conversion means for converting at least one of the second conversion arms from the storage means to the anode terminal and the neutral point terminal or between the neutral point terminal and the cathode terminal or between the anode terminal and the cathode terminal. Used as
Input current control means for controlling a three-phase AC input current by controlling on / off of each switch constituting the first conversion arm and the second conversion arm;
Voltage control means for controlling the balance between the voltage between the anode terminal and the neutral point terminal and the voltage between the neutral point terminal and the cathode terminal;
A changeover switch that outputs a control signal of the input current control means to each switch of the first conversion arm and the second conversion arm when the AC input is normal;
The input current control means turns off the first AC switch and turns on the second AC switch when detecting an abnormality of the AC input based on the AC input, and outputs a switching signal to the switching switch.
The changeover switch outputs a control signal of the voltage control means to each switch of the first conversion arm and the second conversion arm based on the changeover signal,
A ninth switch connected between the anode terminal and the fifth relay terminal; a tenth switch connected between the fifth relay terminal and the cathode terminal; the neutral point terminal and the fifth relay terminal. A fifth conversion arm having a fifth AC filter reactor connected between and
The voltage control means controls on / off of each switch constituting the fifth conversion arm to thereby control the voltage between the anode terminal and the neutral point terminal and the voltage between the neutral point terminal and the cathode terminal. The three-phase power converter characterized by controlling the balance.
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