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JP5860720B2 - Power converter, DC substation, DC power transmission system, and method for controlling power converter - Google Patents

Power converter, DC substation, DC power transmission system, and method for controlling power converter Download PDF

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JP5860720B2
JP5860720B2 JP2012031235A JP2012031235A JP5860720B2 JP 5860720 B2 JP5860720 B2 JP 5860720B2 JP 2012031235 A JP2012031235 A JP 2012031235A JP 2012031235 A JP2012031235 A JP 2012031235A JP 5860720 B2 JP5860720 B2 JP 5860720B2
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Description

本発明は、電力変換装置、直流変電所、直流送電システム及び電力変換装置の制御方法に係り、特に、信頼性の向上に好適な電力変換装置、直流変電所、直流送電システム及び電力変換装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a power converter, a DC substation, a DC power transmission system, and a method for controlling the power converter, and more particularly, to a power converter, a DC substation, a DC power transmission system, and a power converter suitable for improving reliability. It relates to a control method.

近年、交流を直流に、あるいは、直流を交流に電力変換する技術が多く用いられている。この電力変換する装置には、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのオン・オフ制御可能なスイッチング素子を使用する。   In recent years, a technique for converting power from alternating current to direct current or from direct current to alternating current has been widely used. A switching element that can be turned on / off, such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), is used for this power conversion device.

このような技術のなかで、単位変換器をカスケードに接続したアームを有するいわゆるMMC回路方式が知られており、非特許文献1で開示されている。非特許文献1によれば、直列(カスケード)接続された1つまたは複数の単位変換器で構成されたアームを接続して構成されている。   Among such techniques, a so-called MMC circuit system having an arm in which unit converters are connected in cascade is known and disclosed in Non-Patent Document 1. According to Non-Patent Document 1, an arm composed of one or a plurality of unit converters connected in series (cascade) is connected.

各単位変換器は、例えば、双方向チョッパ回路であり、スイッチング素子と直流コンデンサを備えている。各単位変換器は、端子を介して外部と接続しており、単位変換器の有する直流コンデンサの電圧か、または零に制御する。   Each unit converter is, for example, a bidirectional chopper circuit, and includes a switching element and a DC capacitor. Each unit converter is connected to the outside through a terminal, and is controlled to a voltage of a DC capacitor of the unit converter or zero.

応用的には、アームのうち半数は正側直流母線に接続され、残りの半数は負側直流母線に接続される。各アームはそれぞれリアクトルに接続されており、各正側アームとリアクトルの直列体と、負側アームとリアクトルの直列体との接続点が、交流端子となる。各単位変換器をPWM(Pulse-Width Modulation)制御することで、電力変換を行う。特に、直流送電システム(HVDC)や無効電力補償装置(STATCOM)、モータドライブインバータなどへの応用が期待されている。   In application, half of the arms are connected to the positive DC bus and the other half are connected to the negative DC bus. Each arm is connected to a reactor, and the connection point between each positive arm and reactor in series and the negative arm and reactor in series is an AC terminal. Power conversion is performed by PWM (Pulse-Width Modulation) control of each unit converter. In particular, application to a direct current power transmission system (HVDC), a reactive power compensator (STATCOM), a motor drive inverter, and the like is expected.

特表2010−503979号公報JP 2010-503979 gazette

萩原誠・赤木泰文:「モジュラー・マルチレベル変換器(MMC)のPWM制御法と動作検証」、電気学会論文誌D、128巻7号、pp.957−965。Makoto Sugawara and Yasufumi Akagi: “PWM control method and operation verification of modular multilevel converter (MMC)”, IEEJ Transactions D, Vol. 128, No. 7, pp. 957-965.

電力変換装置のなかで、例えば直流事故等の影響を受けて、短絡電流が流れることがある。この短絡電流は一般に過大な電流となることが多く、この過電流が電力変換装置を構成するスイッチング回路に流れると、例えば、スイッチング素子近辺の導通部材が溶断したり、あるいは、アーク放電が発生したりするとの問題が生じる。   In a power conversion device, for example, a short-circuit current may flow under the influence of a DC accident or the like. In general, this short-circuit current is often an excessive current, and when this overcurrent flows through the switching circuit constituting the power conversion device, for example, a conductive member near the switching element is melted or arc discharge occurs. Problems occur.

本発明の目的は、導電部材の溶断やアークの発生を抑制・防止が可能となる電力変換装置、直流変電所、直流送電システム及び電力変換装置の制御方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a power conversion device, a DC substation, a DC power transmission system, and a control method for the power conversion device that can suppress / prevent fusing or arcing of a conductive member.

上記目的を達成するために、本発明では、単位変換器を備え、前記単位変換器は、端子と、少なくとも第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子と、直流コンデンサを有して、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の導通/遮断によって、前記端子に前記コンデンサの電圧を出力可能に構成されており、前記単位変換器を1つまたは複数カスケード接続してアームを構成する電力変換装置において、前記単位変換器の少なくとも1つの前記直流コンデンサと並列にサイリスタが接続され、前記サイリスタが導通状態となった際に、前記サイリスタの電流上昇率耐量よりも高い電流上昇率の電流を流すことができるように、前記直流コンデンサから前記サイリスタを経由する放電経路のインダクタンスを、インダクタンス<直流コンデンサ定格電圧/圧接型サイリスタの電流上昇率耐量の条件を満足するように構成した。

In order to achieve the above object, the present invention includes a unit converter, and the unit converter includes a terminal, at least a first switching element, a second switching element, and a DC capacitor, and The voltage of the capacitor can be output to the terminal by conduction / cutoff of one switching element and the second switching element, and one or a plurality of the unit converters are connected in cascade to form an arm . In the power converter, when a thyristor is connected in parallel with at least one of the DC capacitors of the unit converter, and the thyristor is in a conductive state, a current having a current increase rate higher than the current increase rate withstand capability of the thyristor. So that the inductance of the discharge path from the DC capacitor through the thyristor Chest <configured so as to satisfy the condition of the current increase rate capability of the DC capacitor rated voltage / pressure-contact type thyristor.

本発明によれば、導電部材の溶断やアークの発生を抑制・防止できる。   According to the present invention, it is possible to suppress / prevent melting of the conductive member and generation of an arc.

本発明の系統に連系された電力変換装置の構成図。The lineblock diagram of the power converter connected to the system of the present invention. 実施例1における単位変換器の概略図。FIG. 2 is a schematic diagram of a unit converter according to the first embodiment. IGBTモジュール内部の構成図。The block diagram inside an IGBT module. 実施例1における単位変換器主要部の実装概略図。FIG. 3 is a mounting schematic diagram of a main part of a unit converter according to the first embodiment. 実施例1における単位変換器主要部の実装概略比較図。FIG. 4 is a mounting schematic comparison diagram of main parts of the unit converter according to the first embodiment. 実施例1における説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram in the first embodiment. 実施例1における説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram in the first embodiment. 実施例2における単位変換器の概略図。FIG. 6 is a schematic diagram of a unit converter in Embodiment 2. 実施例3における単位変換器の概略図。FIG. 6 is a schematic diagram of a unit converter in Embodiment 3. 実施例4における単位変換器の概略図。FIG. 6 is a schematic diagram of a unit converter in Embodiment 4. 実施例5における単位変換器の概略図。FIG. 10 is a schematic diagram of a unit converter in the fifth embodiment. 実施例6における単位変換器の概略図。FIG. 10 is a schematic diagram of a unit converter in Embodiment 6. 実施例7における単位変換器の概略図。FIG. 10 is a schematic diagram of a unit converter according to a seventh embodiment. 実施例1における電流波形。The current waveform in Example 1. FIG. 実施例1における電流波形。The current waveform in Example 1. FIG. 実施例1における電流波形。The current waveform in Example 1. FIG. 実施例3における電流波形。The current waveform in Example 3. 実施例4における電流波形。The current waveform in Example 4. 実施例4における電流波形。The current waveform in Example 4. 実施例5における電流波形。The current waveform in Example 5.

以下、本発明の実施形態を図面とともに説明する。なお、以下の実施例は本発明の一形態を示すものであり、本発明は要旨を逸脱しない限り、他の形態を含むものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following examples show one form of the present invention, and the present invention includes other forms unless departing from the gist.

現在、半導体モジュールとして、IGBTモジュールが広く使われている。そこで、以後、半導体モジュールのことをIGBTモジュールと呼ぶが、本発明はIGBTモジュールに限定されない。半導体は、パワーMOS−FETなどであっても構わない。   Currently, IGBT modules are widely used as semiconductor modules. Therefore, hereinafter, the semiconductor module is referred to as an IGBT module, but the present invention is not limited to the IGBT module. The semiconductor may be a power MOS-FET or the like.

図1は本発明の一実施例である電力変換装置1の構成図を示す。一般的に、穂がん発明に関連するMMC技術では、直列(カスケード)接続された1つまたは複数の単位変換器で構成されたアームをブリッジ状に接続して構成されている。アームのうち半数はMMCの正側直流母線に接続されており、残りの半数はMMCの負側直流母線に接続されている。本明細書では、前記正側直流母線に接続されたアームを正側アーム、前記負側直流母線に接続されたアームを負側アームと呼称する。   FIG. 1 shows a configuration diagram of a power conversion device 1 according to an embodiment of the present invention. In general, the MMC technique related to the invention of panicle cancer is configured by connecting arms configured by one or a plurality of unit converters connected in series (cascade) in a bridge shape. Half of the arms are connected to the positive DC bus of the MMC, and the other half are connected to the negative DC bus of the MMC. In this specification, an arm connected to the positive DC bus is called a positive arm, and an arm connected to the negative DC bus is called a negative arm.

電力変換装置1は単位変換器2をカスケード接続した構成であり、該電力変換装置1は交流系統7に連系リアクトル(変圧器)6を介して連系している。電力変換装置1は単位変換器2、制御装置3、制御装置3からの制御信号を各単位変換器へ伝送する信号線4、バッファリアクトル5、により構成されている。なお、2_U、2_V、2_W、2_u、2_v、2_wは、それぞれ複数の単位変換器2をカスケード状に接続したものであり、これをアームと定義する。上段アームの2_U、2_V、2_Wは、それぞれU相正側アーム、V相正側アーム、W相正側アームと称し、下段アームの2_u、2_v、2_wは、それぞれU相負側アーム、V相負側アーム、W相負側アームと称す。各上段アーム(U相正側アーム、V相正側アーム、W相正側アーム)と各下段アーム(U相負側アーム、V相負側アーム、W相負側アーム)は、それぞれバッファリアクトル5に接続され、各正側アームとバッファリアクトル5の直列体と、各負側アームとバッファリアクトル5の直列体との接続点が電力変換装置1の交流出力であり、該交流出力と交流系統7との間に連系リアクトル(系統インピーダンス)6が接続される。   The power conversion device 1 has a configuration in which unit converters 2 are cascade-connected, and the power conversion device 1 is connected to an AC system 7 via a connection reactor (transformer) 6. The power conversion device 1 includes a unit converter 2, a control device 3, a signal line 4 for transmitting a control signal from the control device 3 to each unit converter, and a buffer reactor 5. 2_U, 2_V, 2_W, 2_u, 2_v, and 2_w are obtained by connecting a plurality of unit converters 2 in cascade, and are defined as arms. The upper arms 2_U, 2_V, 2_W are referred to as the U-phase positive arm, the V-phase positive arm, and the W-phase positive arm, respectively, and the lower arms 2_u, 2_v, and 2_w are the U-phase negative arm and the V-phase, respectively. This is called the negative arm and the W-phase negative arm. Each upper arm (U-phase positive arm, V-phase positive arm, W-phase positive arm) and each lower arm (U-phase negative arm, V-phase negative arm, W-phase negative arm) are each a buffer reactor. 5, the connection point between each positive arm and the serial body of the buffer reactor 5, and each negative arm and the serial body of the buffer reactor 5 is an AC output of the power converter 1, and the AC output and the AC system An interconnected reactor (system impedance) 6 is connected between 7 and 7.

各アーム2_U、2_V、2_W、2_u、2_v、2_wはそれぞれ、各アームを構成する単位変換器2の出力電圧の総和の電圧を出力する。また、アームを構成する単位変換器2のうち、1つでも出力端子が開放になるとそのアームには電流を通流することができなくなる。   Each of the arms 2_U, 2_V, 2_W, 2_u, 2_v, and 2_w outputs a total voltage of the output voltages of the unit converters 2 constituting each arm. Further, when any one of the unit converters 2 constituting the arm is opened, it is impossible to pass a current through the arm.

単位変換器2の構成を図2を用いて説明する。単位変換器2は、IGBTモジュール11aとIGBTモジュールBが直列に接続されたIGBTレッグを有し、IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bの直列体であるIGBTレッグは直流コンデンサ12に接続される。   The configuration of the unit converter 2 will be described with reference to FIG. The unit converter 2 has an IGBT leg in which an IGBT module 11a and an IGBT module B are connected in series. The IGBT leg, which is a series body of the IGBT module 11a and the IGBT module 11b, is connected to the DC capacitor 12.

IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bの接続点には、単位変換器2の出力端子22pが、IGBTモジュール11bのエミッタには単位変換器2の出力端子22nが接続される。   The output terminal 22p of the unit converter 2 is connected to the connection point between the IGBT module 11a and the IGBT module 11b, and the output terminal 22n of the unit converter 2 is connected to the emitter of the IGBT module 11b.

各IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bはそれぞれ、ゲートドライバ16によって駆動される。通常、IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bは相補に駆動される。本実施例では、ゲートドライバ16の電源は、直流コンデンサ12に接続された自給電源17より供給される。ゲート信号は単位変換器制御回路15より供給され、単位変換器制御回路15には、ゲート信号もしくはゲート信号の算出に用いる信号が中央制御装置より、供給される。通常、各アーム内の単位変換器2の出力する交流基本波周波数は大略同じであるが、パルスのタイミングをずらすことにより、各アーム2_U、2_V、2_W、2_u、2_v、2_wはそれぞれ、正弦波や正弦波に直流が重畳した電圧を出力することができる。   Each IGBT module 11 a and IGBT module 11 b are driven by a gate driver 16. Usually, the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are driven complementarily. In this embodiment, the power of the gate driver 16 is supplied from a self-supplied power source 17 connected to the DC capacitor 12. The gate signal is supplied from the unit converter control circuit 15, and the unit converter control circuit 15 is supplied with a gate signal or a signal used for calculation of the gate signal from the central controller. Usually, the AC fundamental wave frequency output from the unit converter 2 in each arm is substantially the same, but by shifting the pulse timing, each arm 2_U, 2_V, 2_W, 2_u, 2_v, 2_w is a sine wave, respectively. A voltage in which a direct current is superimposed on a sine wave can be output.

次に、本発明が解決しようする問題点について説明する。
前述のようにIGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bは相補でスイッチングしていることから、IGBTモジュール11aもしくはIGBTモジュール11bの一方が短絡故障すると、他方がオンした時に直流コンデンサ12からIGBTモジュール11a、IGBTモジュール11bに短絡電流が流れる。
Next, problems to be solved by the present invention will be described.
As described above, since the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are complementarily switched, when either the IGBT module 11a or the IGBT module 11b is short-circuited, the IGBT module 11a and the IGBT module are switched from the DC capacitor 12 when the other is turned on. A short-circuit current flows through 11b.

直流コンデンサ12からIGBTモジュール11a、IGBTモジュール11bの経路は寄生インダクタンス(インダクタンス)60の他、ごくわずかなインピーダンスしか存在しないため、前記短絡電流は過大な電流値となる。   Since the path from the DC capacitor 12 to the IGBT module 11a and the IGBT module 11b has very little impedance in addition to the parasitic inductance (inductance) 60, the short-circuit current has an excessive current value.

図3はIGBTモジュール内部の構造を示す。絶縁基板11sの上に金属製のコレクタ電極101が形成され、その上にIGBTチップ11iやダイオードチップ11dが搭載される。図3の例では(あるいはIGBT各々のIGBTモジュール素子はIGBTチップで構成される)11aのコレクタは下側で、エミッタは上側となる。ゲート電極もIGBTチップの上面に形成されるが、図3では省略した。ダイオードチップ11dのカソードは下側で、アノードは上面である。IGBTチップ11iのエミッタ及びダイオードチップ11dのアノードと絶縁基板11s上に形成されたエミッタ電極102の間はそれぞれ導電性ワイヤ77で接続される。   FIG. 3 shows the internal structure of the IGBT module. A metal collector electrode 101 is formed on the insulating substrate 11s, and an IGBT chip 11i and a diode chip 11d are mounted thereon. In the example of FIG. 3 (or each IGBT module element of the IGBT is composed of an IGBT chip), the collector of 11a is on the lower side and the emitter is on the upper side. Although the gate electrode is also formed on the top surface of the IGBT chip, it is omitted in FIG. The cathode of the diode chip 11d is the lower side, and the anode is the upper surface. Conductive wires 77 connect the emitter of the IGBT chip 11i and the anode of the diode chip 11d to the emitter electrode 102 formed on the insulating substrate 11s.

前記の過大な短絡電流がIGBTモジュール内に流れると導電性ワイヤ77が発熱して溶断する可能性がある。短絡故障したIGBTチップ11iの導電性ワイヤ77が全て溶断するとエミッタ電極102と短絡故障したIGBTチップ11i間にアークが生じてしまう問題がある。   If the excessive short-circuit current flows in the IGBT module, the conductive wire 77 may generate heat and melt. If all of the conductive wires 77 of the IGBT chip 11i having the short-circuit failure are melted, there is a problem that an arc is generated between the emitter electrode 102 and the IGBT chip 11i having the short-circuit failure.

次に、本発明のポイントについて、図2を用いて説明する。直流コンデンサ12に並列に圧接型サイリスタ80が接続されたことが特徴の1つである。前記圧接型サイリスタ80は分岐88pと分岐88nの間に接続する。該圧接型サイリスタ80は、サイリスタ駆動回路82によって駆動される。該サイリスタ駆動回路82は、電流検出器85で直流コンデンサ12からIGBTモジュール11a方向に流れる電流を検出して、該電流検出値が規定値を超えると該圧接型サイリスタ80をターンオンする。   Next, the points of the present invention will be described with reference to FIG. One of the features is that a pressure contact thyristor 80 is connected in parallel to the DC capacitor 12. The pressure contact thyristor 80 is connected between the branch 88p and the branch 88n. The pressure contact thyristor 80 is driven by a thyristor driving circuit 82. The thyristor driving circuit 82 detects the current flowing from the DC capacitor 12 in the direction of the IGBT module 11a with the current detector 85, and turns on the pressure contact thyristor 80 when the detected current value exceeds a specified value.

何らかの誤動作や故障により、IGBTモジュール(モジュールIGBT)11aとIGBTモジュール(モジュールIGBT)11bからなるIGBTレッグが短絡すると直流コンデンサ12から該IGBTレッグに放電電流が流れ込む。本発明では、該放電電流を電流検出器85で検出してサイリスタ駆動回路82が圧接型サイリスタ80をターンオンさせて、放電電流を分流する。放電電流を分流することにより、IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに流れる電流を抑制して、導電性ワイヤ77の溶断を防止して、アーク発生を防ぐことが狙いである。   When the IGBT leg composed of the IGBT module (module IGBT) 11a and the IGBT module (module IGBT) 11b is short-circuited due to some malfunction or failure, a discharge current flows from the DC capacitor 12 to the IGBT leg. In the present invention, the discharge current is detected by the current detector 85, and the thyristor driving circuit 82 turns on the pressure contact type thyristor 80 to shunt the discharge current. By shunting the discharge current, the current flowing through the IGBT module 11a and the IGBT module 11b is suppressed, so that the conductive wire 77 is prevented from fusing and the arc is prevented from being generated.

通常、サイリスタはターンオン時の電流上昇率の耐量が規定されており、その耐量を超えた電流上昇率の電流が通流すると該サイリスタがブレークダウンして故障してしまう可能性がある。市販のサイリスタの電流上昇率の最大値は通常数十A/μs〜数百A/μsである。   In general, a thyristor has a withstand capability for a current increase rate at turn-on, and if a current with an increase rate exceeding the withstand capability flows, the thyristor may break down and fail. The maximum value of the current increase rate of a commercially available thyristor is usually several tens A / μs to several hundreds A / μs.

図2の構成の単位変換器では、圧接型サイリスタ80をターンオンさせた時の電流上昇率di/dtは直流コンデンサ12から圧接型サイリスタ80を接続する経路のインダクタンスLsと、直流コンデンサ12の定常電圧Vcから式(1)を用いて設計できる。   In the unit converter having the configuration shown in FIG. 2, the current increase rate di / dt when the pressure contact thyristor 80 is turned on is the inductance Ls of the path connecting the pressure contact thyristor 80 from the DC capacitor 12 and the steady voltage of the DC capacitor 12. It can design using Formula (1) from Vc.

di/dt=Vc/Ls ・・・・式(1)
本発明は、圧接型サイリスタ80ターンオン後のサイリスタ電流上昇率di/dtを、該圧接型サイリスタ80の電流上昇率の耐量より十分大きくするようにLsのインダクタンス値を設定することが特徴の1つである。
di / dt = Vc / Ls (1)
One feature of the present invention is that the inductance value of Ls is set so that the thyristor current increase rate di / dt after turn-on of the pressure contact thyristor 80 is sufficiently larger than the withstand capability of the current increase rate of the pressure contact thyristor 80. It is.

本実施例の動作をより詳細に説明する。
何らかの誤動作や故障によりIGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bが同時に導通・短絡した場合を想定する。
The operation of this embodiment will be described in more detail.
It is assumed that the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are simultaneously conducted / short-circuited due to some malfunction or failure.

IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bが短絡すると、直流コンデンサ12から、IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bを経由して放電電流が流れる。放電経路の主要なインピーダンスが寄生インダクタンス(インダクタンス)60であるとすると、放電電流は、寄生インダクタンス60と直流コンデンサ12の電圧で決まる電流上昇率によって電流値が上昇する。電流検出器85pの電流検出値が閾値を超えると、サイリスタ駆動回路82が圧接型サイリスタ80をターンオンさせる。前述のように、直流コンデンサ12から圧接型サイリスタ80を経由するバイパス放電経路のインダクタンスLsのインダクタンスが十分に小さいと圧接型サイリスタには電流上昇率の耐量を超える電流を通流して、圧接型サイリスタはブレークダウンして短絡故障する。圧接型サイリスタでは、半導体を導電体ではさんで加圧しているので、短絡箇所に対する導電経路が確保でき、電流を流し続けることができる。   When the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are short-circuited, a discharge current flows from the DC capacitor 12 via the IGBT module 11a and the IGBT module 11b. Assuming that the main impedance of the discharge path is a parasitic inductance (inductance) 60, the discharge current increases in current value due to the current increase rate determined by the voltage of the parasitic inductance 60 and the DC capacitor 12. When the current detection value of the current detector 85p exceeds the threshold value, the thyristor drive circuit 82 turns on the pressure contact thyristor 80. As described above, when the inductance Ls of the bypass discharge path from the DC capacitor 12 via the pressure contact thyristor 80 is sufficiently small, a current exceeding the withstand capability of the current rise rate is passed through the pressure contact thyristor, and the pressure contact thyristor is passed. Breaks down and causes a short circuit failure. In the pressure contact type thyristor, the semiconductor is pressurized with the conductor interposed therebetween, so that a conductive path to the short-circuited portion can be secured and current can continue to flow.

サイリスタが圧接型サイリスタではなく、導電体と半導体の間が半田等で接続されていると、短絡点で温度上昇して半田接着面がはがれてしまって電気的に開放になる可能性がある。   If the thyristor is not a pressure contact type thyristor and the conductor and the semiconductor are connected by solder or the like, the temperature may rise at the short-circuit point, and the solder bonding surface may be peeled off, resulting in electrical release.

圧接型サイリスタ80がターンオン後に、直流コンデンサ12から流れる放電電流は、IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bを通る放電経路のインピーダンスと、圧接型サイリスタ80を通る放電経路のインピーダンスの逆比で分流される。したがって、圧接型サイリスタ80やIGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bのインピーダンスが十分小さい時、Lsが寄生インダクタンス(インダクタンス)60よりも十分に小さいとIGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに流れる放電電流の大部分を圧接型サイリスタ80に分流できるので、IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに流れる電流を小さくでき、導電性ワイヤ77の溶断を防止して、アークの発生を防止できる。   After the pressure contact thyristor 80 is turned on, the discharge current flowing from the DC capacitor 12 is shunted by the inverse ratio of the impedance of the discharge path passing through the IGBT module 11a and the IGBT module 11b and the impedance of the discharge path passing through the pressure contact thyristor 80. Therefore, when the impedance of the pressure contact thyristor 80, the IGBT module 11a, and the IGBT module 11b is sufficiently small, if Ls is sufficiently smaller than the parasitic inductance (inductance) 60, most of the discharge current flowing through the IGBT module 11a and the IGBT module 11b is reduced. Since the current can be diverted to the pressure contact type thyristor 80, the current flowing through the IGBT module 11a and the IGBT module 11b can be reduced, the fusing of the conductive wire 77 can be prevented, and the occurrence of an arc can be prevented.

なお、圧接型サイリスタ80では、ゲートから点弧領域が広がる前にサイリスタが短絡するので、導電箇所はゲート付近に限られる。したがって、圧接型サイリスタ80内に複数のゲートを有する方がより、効果的に電流をサイリスタ80に分流できる。   In the pressure contact thyristor 80, since the thyristor is short-circuited before the ignition region is expanded from the gate, the conductive portion is limited to the vicinity of the gate. Therefore, the current can be more effectively diverted to the thyristor 80 when the plurality of gates are provided in the pressure contact thyristor 80.

より効果的に、IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに流れる電流を抑制するには実装構造も重要である。本発明の特徴の1つである実装構造上のポイントを図4と図5を対比させて説明する。   The mounting structure is also important for suppressing the current flowing through the IGBT module 11a and the IGBT module 11b more effectively. A point on the mounting structure, which is one of the features of the present invention, will be described by comparing FIG. 4 and FIG.

まず、図4と図5の構成をそれぞれ説明する。図4、図5のいずれも、図2に示す単位変換器2の主要回路部分の実装構造を示したものである。   First, the configurations of FIGS. 4 and 5 will be described. 4 and 5 show the mounting structure of the main circuit portion of the unit converter 2 shown in FIG.

図4では、直流コンデンサ12の高圧側端子12pは回路導体220cpを介してスタック電極94kに接続される。該スタック電極94kは該回路導体220cpと反対側から回路導体220ipと電気的に接続し、該回路導体220ipはIGBTモジュール11aのコレクタ端子に電気的に接続される。IGBTモジュール11aのエミッタ端子とIGBTモジュール11bのコレクタ端子は単位変換器2の一方の出力端子22pと電気的に接続される。IGBTモジュール11bのエミッタ端子は、単位変換器2の他方の出力端子22nと電気的に接続される。さらに、IGBTモジュール11bのエミッタ端子は回路導体220inを介して、圧接型サイリスタ80のカソードに電気的に接続されたスタック電極94kに接続される。スタック電極94kは回路導体220inとの接続点との反対側で回路導体220cpと接続され、直流コンデンサ12の低圧側端子12nと接続される。   In FIG. 4, the high voltage side terminal 12p of the DC capacitor 12 is connected to the stack electrode 94k via the circuit conductor 220cp. The stack electrode 94k is electrically connected to the circuit conductor 220ip from the side opposite to the circuit conductor 220cp, and the circuit conductor 220ip is electrically connected to the collector terminal of the IGBT module 11a. The emitter terminal of the IGBT module 11 a and the collector terminal of the IGBT module 11 b are electrically connected to one output terminal 22 p of the unit converter 2. The emitter terminal of the IGBT module 11b is electrically connected to the other output terminal 22n of the unit converter 2. Further, the emitter terminal of the IGBT module 11b is connected to the stack electrode 94k electrically connected to the cathode of the pressure contact thyristor 80 through the circuit conductor 220in. The stack electrode 94k is connected to the circuit conductor 220cp on the side opposite to the connection point with the circuit conductor 220in, and is connected to the low voltage side terminal 12n of the DC capacitor 12.

次に圧接型サイリスタ80を加圧する圧接スタック99の構成を説明する。スタック用構成支持具93の内側にばね90が設置され、ばね90と前記ばねに隣接した絶縁物91、カソード側スタック電極94k、圧接型サイリスタ80、絶縁物91が積層されて、前記積層体は、ばね90の圧力で圧接されている。   Next, the configuration of the pressure-contact stack 99 that pressurizes the pressure-type thyristor 80 will be described. A spring 90 is installed inside the stacking support 93, and the spring 90 and an insulator 91 adjacent to the spring, a cathode-side stack electrode 94k, a pressure contact thyristor 80, and an insulator 91 are stacked. The pressure of the spring 90 is pressed.

次に図5の構成を説明する。
圧接スタック99の構成は図5の圧接スタック99と同じである。
図4では、IGBTモジュールに接続される回路導体220ipと直流コンデンサ12の高圧側端子とスタック電極94aを接続する回路導体220cpが、スタック電極94aで分岐されていたのに対し、図5では直流コンデンサ12の高圧側端子12pで分岐されていることを特徴とする。回路導体220inと回路導体220cnの分岐も、図4では、スタック電極94kで分岐されていたのに対し、図5では直流コンデンサ12の低圧側端子12nで分岐する。すなわち、分岐88Pと分岐88Nは、図4では、スタック電極94aとスタック電極94kであるのに対し、図5では、直流コンデンサ高圧側端子12pと直流コンデンサ低圧側端子12nとなる。
Next, the configuration of FIG. 5 will be described.
The configuration of the pressure welding stack 99 is the same as that of the pressure welding stack 99 of FIG.
In FIG. 4, the circuit conductor 220ip connected to the IGBT module and the circuit conductor 220cp connecting the high-voltage side terminal of the DC capacitor 12 and the stack electrode 94a are branched by the stack electrode 94a, whereas in FIG. 12 branches at the high voltage side terminal 12p. The branch of the circuit conductor 220in and the circuit conductor 220cn is also branched at the low voltage side terminal 12n of the DC capacitor 12 in FIG. That is, the branch 88P and the branch 88N are the stack electrode 94a and the stack electrode 94k in FIG. 4, whereas in FIG. 5, they are the DC capacitor high-voltage side terminal 12p and the DC capacitor low-voltage side terminal 12n.

より詳細に図5の構成を説明する。直流コンデンサ12の高圧側端子12pは回路導体220cpを介して、圧接型サイリスタ80のアノードと電気的に接続されたスタック電極94aと接続される。さらに、直流コンデンサ12の高圧側端子12は回路導体220ipを介して、IGBTモジュール11aのコレクタ端子に接続される。IGBTモジュール11aのエミッタ端子とIGBTモジュール11bのコレクタ端子は単位変換器2の一方の出力端子22pと電気的に接続される。IGBTモジュール11bのエミッタ端子は、単位変換器2の他方の出力端子22nと電気的に接続される。さらに、IGBTモジュール11bのエミッタ端子は、回路導体220inを介して、直流コンデンサ12の低圧側端子12nに接続される。直流コンデンサ12の低圧側端子12nは回路導体220cnを介して、圧接型サイリスタ80と電気的に接続したスタック電極94kと接続される。   The configuration of FIG. 5 will be described in more detail. The high-voltage side terminal 12p of the DC capacitor 12 is connected to the stack electrode 94a electrically connected to the anode of the pressure contact thyristor 80 through the circuit conductor 220cp. Further, the high voltage side terminal 12 of the DC capacitor 12 is connected to the collector terminal of the IGBT module 11a via the circuit conductor 220ip. The emitter terminal of the IGBT module 11 a and the collector terminal of the IGBT module 11 b are electrically connected to one output terminal 22 p of the unit converter 2. The emitter terminal of the IGBT module 11b is electrically connected to the other output terminal 22n of the unit converter 2. Furthermore, the emitter terminal of the IGBT module 11b is connected to the low voltage side terminal 12n of the DC capacitor 12 via the circuit conductor 220in. The low voltage side terminal 12n of the DC capacitor 12 is connected to a stack electrode 94k electrically connected to the pressure contact thyristor 80 via a circuit conductor 220cn.

図6と図7はそれぞれ、図4と図5に分岐88Pから分岐88Nまでの放電電流の経路を追記したものである。   FIGS. 6 and 7 are diagrams in which the paths of the discharge current from the branch 88P to the branch 88N are added to FIGS. 4 and 5, respectively.

但し、図を見やすくするため、一部引き出し線と番号を消去した。
図6も図7も分岐88pからIGBTモジュール11pとIGBTモジュール11nを経由するルートの放電経路を300iとして実線で表し、分岐88pから圧接型サイリスタ80を経由してバイパスして分岐88nに戻る放電経路を300sとして点線で示した。
However, in order to make the figure easier to see, some leader lines and numbers were deleted.
6 and 7, the discharge path of the route from the branch 88p via the IGBT module 11p and the IGBT module 11n is represented by a solid line as 300i, and the discharge path is bypassed from the branch 88p via the pressure welding thyristor 80 and returned to the branch 88n. Is indicated by a dotted line as 300 s.

図7のように、直流コンデンサ12の高圧側端子12pと低圧側端子12nが分岐点であり、且つ、該分岐点から圧接型サイリスタ80に導体電極を引き出す場合は、導体電極部の寄生インダクタンスが存在し、サイリスタを経由する放電経路300sの低インピーダンス化を実現しにくい。したがって、圧接型サイリスタ80へ分流される電流は限定的となる。   As shown in FIG. 7, when the high-voltage side terminal 12p and the low-voltage side terminal 12n of the DC capacitor 12 are branch points and the conductor electrode is drawn from the branch point to the pressure contact thyristor 80, the parasitic inductance of the conductor electrode portion is It is difficult to reduce the impedance of the discharge path 300s passing through the thyristor. Therefore, the current shunted to the pressure contact thyristor 80 is limited.

図14は圧接型サイリスタ80をターンオンさせない時のIGBTモジュール11aに流れ込む電流波形を示す。   FIG. 14 shows a current waveform flowing into the IGBT module 11a when the pressure contact thyristor 80 is not turned on.

図15は図5や図7の実装構成の時の圧接型サイリスタ80に分流する電流と、IGBTモジュール11aに流れる電流とを示す。IGBTモジュール11aに流れ込む電流は図14に比べて小さく、低減効果は40%程度である。   FIG. 15 shows a current shunting to the pressure contact thyristor 80 and a current flowing to the IGBT module 11a in the mounting configuration of FIG. 5 and FIG. The current flowing into the IGBT module 11a is smaller than that in FIG. 14, and the reduction effect is about 40%.

一方、本発明の実装上の特徴の1つは、図4や図6のように、直流コンデンサ12からIGBTモジュール11a、11bへの配線の途中に圧接型サイリスタ80を接続することである。   On the other hand, one of the mounting features of the present invention is to connect a pressure contact thyristor 80 in the middle of the wiring from the DC capacitor 12 to the IGBT modules 11a and 11b, as shown in FIGS.

一般にサイリスタのゲートは中央部に存在するので、高い電流上昇率di/dtで圧接型サイリスタをブレークダウンさせた場合、中央部に短絡パスができることが多い。したがって、図4や図6接続すると、分岐88pと分岐88nは、圧接型サイリスタ80のほぼ中心に近い点になる。一方の分岐88pから圧接型サイリスタ80を経由して他方の分岐88nまでの放電経路300sの長さは、圧接型サイリスタ80の厚さ程度になるので、インダクタンスを極めて小さくできる。   In general, since the gate of the thyristor exists in the center portion, when the pressure contact thyristor is broken down at a high current rise rate di / dt, a short-circuit path is often formed in the center portion. Therefore, when FIG. 4 and FIG. 6 are connected, the branch 88p and the branch 88n become points that are close to the center of the pressure contact thyristor 80. Since the length of the discharge path 300s from one branch 88p to the other branch 88n via the pressure contact thyristor 80 is about the thickness of the pressure contact thyristor 80, the inductance can be extremely reduced.

図16は図4や図6の実装構成で、圧接型サイリスタ80に分流する電流と、IGBTモジュール11aに流れる電流とを示す。図15に比べて、圧接型サイリスタ80に分流する電流が増えて、IGBTモジュール11aに流れる電流が約半減していることがわかる。   FIG. 16 shows the current shunting to the pressure contact thyristor 80 and the current flowing to the IGBT module 11a in the mounting configuration of FIG. 4 and FIG. Compared to FIG. 15, it can be seen that the current diverted to the pressure contact thyristor 80 is increased, and the current flowing to the IGBT module 11a is reduced by about half.

したがって、圧接型サイリスタ80に分流する電流を極めて大きくすることができ、IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに流れる電流をより小さくできる効果がある。   Therefore, it is possible to extremely increase the current diverted to the pressure contact thyristor 80, and to reduce the current flowing to the IGBT module 11a and the IGBT module 11b.

第1の実施例では、電流検出器85の電流検出値が閾値を超えることにより、サイリスタ駆動回路82が圧接型サイリスタ80をターンオンしたのに対し、第2の実施例は、電流検出器85pと電流検出器85nの検出電流の通流方向がいずれもIGBTモジュール11aのコレクタ端子からIGBTモジュール11bのエミッタ端子の通流方向であった時に、サイリスタ駆動回路82が圧接型サイリスタ80をターンオンする点が異なる。   In the first embodiment, when the current detection value of the current detector 85 exceeds the threshold value, the thyristor driving circuit 82 turns on the pressure contact thyristor 80, whereas in the second embodiment, the current detector 85p The point that the thyristor driving circuit 82 turns on the pressure contact type thyristor 80 when the direction of flow of the detected current of the current detector 85n is the direction of flow from the collector terminal of the IGBT module 11a to the emitter terminal of the IGBT module 11b. Different.

図2の電流検出方法は、定常運転時の電流とIGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bが短絡した時の短絡電流との区別が通流方向では判断できず、通流した電流値により判断することになる。   In the current detection method of FIG. 2, the distinction between the current during steady operation and the short-circuit current when the IGBT module 11 a and the IGBT module 11 b are short-circuited cannot be determined in the flow direction, but is determined based on the current value that flows. Become.

定常運転時、IGBTモジュール11bのダイオードに電流が流れている時に、IGBTモジュール11aがターンオンすると、電流は、直流コンデンサ12の高圧側端子12pから、IGBTモジュール11aに向かって流れる。これは、IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bが短絡した時に通流する短絡電流と方向が同じである。   When the IGBT module 11a is turned on while a current is flowing through the diode of the IGBT module 11b during steady operation, the current flows from the high-voltage side terminal 12p of the DC capacitor 12 toward the IGBT module 11a. This has the same direction as the short-circuit current that flows when the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are short-circuited.

したがって、定常運転時に流れるIGBTモジュール11aのターンオン電流を誤検出して、圧接型サイリスタ80をターンオンさせないよう、サイリスタ駆動回路82の閾値を高く設定する必要がある。しかし、圧接型サイリスタ80をターンオンさせるための電流検出値の閾値を高くすると圧接型サイリスタ80のターンオンするタイミングが遅くなってしまう。   Therefore, it is necessary to set the threshold value of the thyristor driving circuit 82 high so that the turn-on current of the IGBT module 11a that flows during steady operation is erroneously detected and the pressure contact thyristor 80 is not turned on. However, if the threshold value of the current detection value for turning on the pressure contact thyristor 80 is increased, the timing for turning on the pressure contact thyristor 80 is delayed.

そこで、図8の様に、本実施例の単位変換器2は、IGBTモジュール11aに流れる電流を検出する電流検出器85pと、IGBTモジュール11bに流れる電流を検出する電流検出器85nを有する。   Therefore, as shown in FIG. 8, the unit converter 2 of the present embodiment includes a current detector 85p that detects a current flowing through the IGBT module 11a and a current detector 85n that detects a current flowing through the IGBT module 11b.

本実施例のサイリスタ駆動回路82は、電流検出器85pと電流検出85nの検出電流の通流方向がいずれもIGBTモジュール11aのコレクタ端子からIGBTモジュール11bのエミッタ端子の通流方向であった時に、サイリスタ駆動回路82が圧接型サイリスタ80をターンオンする。   In the thyristor drive circuit 82 of the present embodiment, when the flow direction of the current detected by the current detector 85p and the current detection 85n is both the flow direction from the collector terminal of the IGBT module 11a to the emitter terminal of the IGBT module 11b, The thyristor driving circuit 82 turns on the pressure contact thyristor 80.

定常運転時には、原則、IGBTモジュール11aのコレクタ端子からIGBTモジュール11bのエミッタ端子に電流は流れないので、第1の電流検出値の閾値よりも閾値を小さくすることが可能である。   During steady operation, in principle, no current flows from the collector terminal of the IGBT module 11a to the emitter terminal of the IGBT module 11b, so the threshold value can be made smaller than the threshold value of the first current detection value.

但し、IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bのダイオードがリカバリする時には、瞬時ではあるが、IGBTモジュール11aのコレクタ端子からIGBTモジュール11bのエミッタ端子の方向に電流が流れる。リカバリ期間は通常1μsと極めて小さいため、リカバリ期間は電流検出をマスクするなどすれば対策できる。   However, when the diodes of the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are recovered, a current flows instantaneously from the collector terminal of the IGBT module 11a to the emitter terminal of the IGBT module 11b. Since the recovery period is usually as extremely small as 1 μs, the recovery period can be dealt with by masking current detection.

本実施例は、電流検出閾値を小さくして、圧接サイリスタをいちはやくターンオンできるという効果がある。   This embodiment has an effect that the current detection threshold value can be reduced and the pressure contact thyristor can be quickly turned on.

第3の実施例の構成を図9に示す。
第3の実施例は、小容量コンデンサ12cとインダクタンス61を設けたことが、第1の実施例と異なる。
The configuration of the third embodiment is shown in FIG.
The third embodiment differs from the first embodiment in that a small-capacitance capacitor 12c and an inductance 61 are provided.

圧接型サイリスタ80に分流する電流を増やすには、分岐88pからIGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bを経由して分岐88nに至る経路のインダクタンスを増やせばよい。   In order to increase the current shunted to the pressure contact thyristor 80, the inductance of the path from the branch 88p to the branch 88n via the IGBT module 11a and the IGBT module 11b may be increased.

そこで、第3の実施例では、分岐88pからIGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bを経由して分岐88nまでの経路にインダクタンス61を設置した。   Therefore, in the third embodiment, the inductance 61 is installed on the path from the branch 88p to the branch 88n via the IGBT module 11a and the IGBT module 11b.

しかし、通常運転時にIGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bがターンオフした時の跳ね上がり電圧が高くなってしまう可能性があるため、その抑制のために、コンデンサ12cを設置した。   However, since the jumping voltage when the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are turned off during normal operation may be increased, the capacitor 12c is provided for the suppression.

図17に、IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bが短絡した時に、IGBTモジュール11aに流れ込む電流波形を示す。   FIG. 17 shows a current waveform that flows into the IGBT module 11a when the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are short-circuited.

図16に比べて、IGBTモジュール11aに流れ込む電流を抑制できていることがわかる。   Compared with FIG. 16, it turns out that the electric current which flows into IGBT module 11a can be suppressed.

本実施例は、実施例1に比べて、直流コンデンサ12からIGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bへの電流を抑制できるという効果がある。   The present embodiment has an effect that the current from the DC capacitor 12 to the IGBT module 11a and the IGBT module 11b can be suppressed as compared with the first embodiment.

第4の実施例の構成を図10に示す。
第4の実施例は、小容量コンデンサ12cに接続するダイオード69と抵抗器68を設置したことが第3の実施例と異なる。
The configuration of the fourth embodiment is shown in FIG.
The fourth embodiment is different from the third embodiment in that a diode 69 and a resistor 68 connected to the small-capacitance capacitor 12c are provided.

第3の実施例では、IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bが短絡した時に、小容量コンデンサ12cから放電電流がIGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bに放電電流が流れてしまうという問題があった。   In the third embodiment, when the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are short-circuited, there is a problem that the discharge current flows from the small-capacitance capacitor 12c to the IGBT module 11a and the IGBT module 11b.

図18に小容量コンデンサから流出する電流波形を示す。電流波形が振動していることがわかる。   FIG. 18 shows a current waveform flowing out from the small-capacitance capacitor. It can be seen that the current waveform is oscillating.

図10は、図9に、抵抗器68とダイオード69が追加された構成である。抵抗器68とダイオード69は小容量コンデンサ12cとインダクタンス61の間に設置される。IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bがターンオフするとインダクタンス61に蓄えられていたエネルギーはダイオード69を介して、小容量コンデンサ12cに電流を通流させて、静電エネルギーに変換できるので、ターンオフ時にIGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに印加されるサージ電圧を抑制できる。   FIG. 10 shows a configuration in which a resistor 68 and a diode 69 are added to FIG. The resistor 68 and the diode 69 are installed between the small capacitor 12 c and the inductance 61. When the IGBT module 11a or the IGBT module 11b is turned off, the energy stored in the inductance 61 can be converted into electrostatic energy by passing a current through the small-capacitance capacitor 12c via the diode 69. Therefore, the IGBT module 11a is turned off. And the surge voltage applied to the IGBT module 11b can be suppressed.

一方、IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bが短絡すると小容量コンデンサ12cが放電して、IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに電流を流そうとするが、抵抗器68がその電流を抑制する。   On the other hand, when the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are short-circuited, the small-capacitance capacitor 12c is discharged and attempts to flow current to the IGBT module 11a and the IGBT module 11b, but the resistor 68 suppresses the current.

図19にIGBTモジュールに流れ込む電流波形を示す。図17で見られた振動波形は認められない。   FIG. 19 shows a current waveform flowing into the IGBT module. The vibration waveform seen in FIG. 17 is not recognized.

本実施例は、第3の実施例に対して、小容量コンデンサ12cからIGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに流れる電流を抑制できるという効果がある。   This embodiment has an effect that the current flowing from the small-capacitance capacitor 12c to the IGBT module 11a and the IGBT module 11b can be suppressed as compared with the third embodiment.

本実施例は、第1の実施例よりも直流コンデンサ12からIGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに放電する電流を抑制でき、しかも、小容量コンデンサ12cの放電電流も抑制できる。したがって、第1の実施例よりもIGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに流れる短絡電流を抑制できるという特徴をもつ。   In this embodiment, the current discharged from the DC capacitor 12 to the IGBT module 11a and the IGBT module 11b can be suppressed more than the first embodiment, and the discharge current of the small-capacitance capacitor 12c can also be suppressed. Therefore, the short circuit current which flows into IGBT module 11a and IGBT module 11b can be controlled rather than the 1st example.

第5の実施例の構成を図11に示す。
第5の実施例は、第4の実施例に対して、圧接型サイリスタ80iを追加したことを特徴とする。
The configuration of the fifth embodiment is shown in FIG.
The fifth embodiment is characterized in that a pressure contact thyristor 80i is added to the fourth embodiment.

第4の実施例では、IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bが短絡してから、圧接型サイリスタ80がターンオンするまでの間、インダクタンス61や寄生インダクタンス(インダクタンス)60を介してIGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに電流が通流する。   In the fourth embodiment, the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are connected via the inductance 61 and the parasitic inductance (inductance) 60 after the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are short-circuited until the press-contact thyristor 80 is turned on. Current is passed through.

圧接型サイリスタ80がターンオンしても、寄生インダクタンス60やインダクタンス61はIGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに電流を継続して流そうとして、その電流は、寄生インダクタンス60やインダクタンス61に蓄えられた電磁エネルギーが零になるまで継続する。寄生インダクタンス60やインダクタンス61が実質的な電流源となって、IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに流し込む電流は、圧接型サイリスタ80では処理できない。   Even if the pressure-contact thyristor 80 is turned on, the parasitic inductance 60 and the inductance 61 try to continuously pass the current through the IGBT module 11a and the IGBT module 11b, and the current is electromagnetic energy stored in the parasitic inductance 60 and the inductance 61. Continue until becomes zero. The current flowing into the IGBT module 11 a and the IGBT module 11 b due to the parasitic inductance 60 and the inductance 61 cannot be processed by the pressure contact thyristor 80.

図11は、図10に圧接型サイリスタ80iが追加された構成である。該圧接型サイリスタ80iはサイリスタ駆動回路82でターンオンされる。圧接型サイリスタ80と圧接型サイリスタ80iのターンオン条件はほぼ同じとする。但し、ターンオン条件を揃えることは必須条件ではない。   FIG. 11 shows a configuration in which a pressure contact thyristor 80i is added to FIG. The pressure contact thyristor 80 i is turned on by a thyristor driving circuit 82. The turn-on conditions of the pressure contact thyristor 80 and the pressure contact thyristor 80i are substantially the same. However, it is not indispensable to arrange the turn-on conditions.

寄生インダクタンス60を極力含まぬように、圧接型サイリスタ80iをIGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bに近接させて接続する。このように接続することにより、圧接型サイリスタ80iがターンオンすると、寄生インダクタンス60やインダクタンス61が流し込もうとする電流を圧接型サイリスタ80iに分流して、IGBTモジュール11aやIGBTモジュール11bに通流する電流を小さくできる。   The pressure contact thyristor 80i is connected in proximity to the IGBT module 11a and the IGBT module 11b so as not to include the parasitic inductance 60 as much as possible. By connecting in this way, when the pressure contact thyristor 80i is turned on, the current that the parasitic inductance 60 and the inductance 61 try to flow is shunted to the pressure contact thyristor 80i, and flows to the IGBT module 11a and the IGBT module 11b. The current can be reduced.

なお、より効果的に圧接型サイリスタ80iに電流を分流させるためには、圧接型サイリスタ80i内に複数のゲートを有する方が好ましい。複数のゲートを設けると、複数の導通経路ができ、サイリスタのインピーダンスを低減できることがその理由である。   In order to more effectively divide the current into the pressure contact thyristor 80i, it is preferable to have a plurality of gates in the pressure contact thyristor 80i. The reason is that when a plurality of gates are provided, a plurality of conduction paths are formed, and the impedance of the thyristor can be reduced.

図20にIGBTモジュール11aに流れ込む電流を示す。図19に比べて、さらにIGBTモジュール11aに流れ込む電流を抑制できることが確認できる。   FIG. 20 shows a current flowing into the IGBT module 11a. As compared with FIG. 19, it can be confirmed that the current flowing into the IGBT module 11a can be further suppressed.

第6の実施例は、第1の実施例に対し、単位変換器2の出力端子に短絡スイッチ71が追加し、さらに短絡スイッチを駆動するためのブレークオーバーサイリスタ72を追加したことが主な特徴である。   The main feature of the sixth embodiment is that a short-circuit switch 71 is added to the output terminal of the unit converter 2 and a break-over thyristor 72 for driving the short-circuit switch is added to the first embodiment. It is.

図12の構成を説明する。図12は図2に対して、短絡スイッチ71、ダイオード90、ブレークオーバーサイリスタ72、コンデンサ12bが追加され、自給電源(自給回路)17を直流コンデンサ12ではなく、コンデンサ12bに接続した。   The configuration of FIG. 12 will be described. FIG. 12 is different from FIG. 2 in that a short-circuit switch 71, a diode 90, a breakover thyristor 72, and a capacitor 12b are added, and the self-supply power source (self-supply circuit) 17 is connected to the capacitor 12b instead of the DC capacitor 12.

本実施例は、IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bが短絡した時に、短絡スイッチ71を閉じて、他の単位変換器2への導電経路を確保することを目的とする。   The present embodiment aims to close the short-circuit switch 71 when the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are short-circuited to ensure a conductive path to the other unit converter 2.

IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bが短絡すると直流コンデンサ12の電荷は放電されて、直流コンデンサ12の電圧は低下する。一方、コンデンサ12bはダイオード90を介して接続されているので、コンデンサ12bの電荷は放電されず、コンデンサ12bの電圧は低下しない。したがって、IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bが短絡すると直流コンデンサ12の高圧側端子とコンデンサ12bの高圧側端子の間に電位差が生じる。図12では、コンデンサ12bからブレークオーバーサイリスタ72を介して短絡スイッチの駆動用コイルを接続して、直流コンデンサ12の高圧側端子に接続する。ブレークオーバーサイリスタ72は所定ブレークオーバー電圧を超えるとターンオンする素子である。直流コンデンサ12の電圧が低下すると、ブレークオーバーサイリスタ72に電圧が印加され、印加電圧がブレークオーバー電圧を超えると、該ブレークオーバーサイリスタ72がターンオンして、電流が短絡スイッチ71のコイル部に通流して短絡スイッチ71を閉じることができる。ここで、コンデンサ12bは短絡スイッチ71を駆動するのに十分な静電エネルギーを蓄えておく必要がある。   When the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are short-circuited, the charge of the DC capacitor 12 is discharged, and the voltage of the DC capacitor 12 decreases. On the other hand, since the capacitor 12b is connected through the diode 90, the electric charge of the capacitor 12b is not discharged and the voltage of the capacitor 12b does not decrease. Therefore, when the IGBT module 11a and the IGBT module 11b are short-circuited, a potential difference is generated between the high-voltage side terminal of the DC capacitor 12 and the high-voltage side terminal of the capacitor 12b. In FIG. 12, a drive coil for a short-circuit switch is connected from the capacitor 12 b via the breakover thyristor 72 and connected to the high-voltage side terminal of the DC capacitor 12. The breakover thyristor 72 is an element that turns on when a predetermined breakover voltage is exceeded. When the voltage of the DC capacitor 12 decreases, a voltage is applied to the breakover thyristor 72. When the applied voltage exceeds the breakover voltage, the breakover thyristor 72 is turned on and current flows through the coil portion of the short-circuit switch 71. Thus, the short circuit switch 71 can be closed. Here, the capacitor 12 b needs to store sufficient electrostatic energy to drive the short-circuit switch 71.

なお、該ブレークオーバー電圧は通常運転時などの直流コンデンサ12の変動よりも十分に大きくする必要がある。   The breakover voltage needs to be sufficiently larger than the fluctuation of the DC capacitor 12 during normal operation or the like.

第1の実施例は、単位変換器2がチョッパ構成であったのに対し、第7の実施例はフルブリッジ回路であることを特徴とする。   The first embodiment is characterized in that the unit converter 2 has a chopper configuration, whereas the seventh embodiment is a full bridge circuit.

第7の実施例の構成を図13に示す。図2では、IGBTレッグが、IGBTモジュール11aとIGBTモジュール11bからなる1つのレッグのみであったのに対し、図13では、IGBTモジュール11ca、IGBTモジュール11cbからなるIGBTレッグと、IGBTモジュール11da、IGBTモジュール11dbからなるIGBTレッグの2つのIGBTレッグで構成される点がことなる。さらに、図2では、単位変換器の出力端子22nが直流コンデンサ12の低圧側端子と導電位であったのに対し、図13では、単位変換器2の出力端子22pと22nはそれぞれ、IGBTレッグの中点と導電位である。   The configuration of the seventh embodiment is shown in FIG. In FIG. 2, the IGBT leg is only one leg composed of the IGBT module 11a and the IGBT module 11b, whereas in FIG. 13, the IGBT leg composed of the IGBT module 11ca and the IGBT module 11cb, and the IGBT module 11da and IGBT. This is different from the point formed by two IGBT legs of the IGBT leg composed of the module 11db. Further, in FIG. 2, the output terminal 22n of the unit converter is in electrical conduction with the low voltage side terminal of the DC capacitor 12, whereas in FIG. 13, the output terminals 22p and 22n of the unit converter 2 are respectively IGBT leg. Is the midpoint and the conduction potential.

単位変換器出力端子22pはIGBTモジュール11caのエミッタとIGBTモジュール11cbのコレクタと導電位であり、単位変換器出力端子22nはIGBTモジュール11daのエミッタとIGBTモジュール11dbのコレクタと導電位である。   The unit converter output terminal 22p is the conductivity of the emitter of the IGBT module 11ca and the collector of the IGBT module 11cb, and the unit converter output terminal 22n is the conductivity of the emitter of the IGBT module 11da and the collector of the IGBT module 11db.

通常運転時において、図2の構成では、単位変換器出力端子22nを基準電位として、単位変換器出力端子22pは単位変換器は零電圧もしくは直流コンデンサ12の高圧側端子の電圧しか出せないのに対し、図13の構成では、単位変換器出力端子22nを基準電位として、零電圧、直流コンデンサ12の高電圧側の電圧、直流コンデンサ12の高電圧側の電圧と逆極性の電圧を出力できる。すなわち、零電圧、正電圧、負電圧の3種類の電圧を出力できる。   In the normal operation, the unit converter output terminal 22n can output only the zero voltage or the voltage of the high voltage side terminal of the DC capacitor 12 with the unit converter output terminal 22n as the reference potential in the configuration of FIG. On the other hand, in the configuration of FIG. 13, the unit converter output terminal 22n can be used as a reference potential to output a zero voltage, a voltage on the high voltage side of the DC capacitor 12, and a voltage having a polarity opposite to that on the high voltage side of the DC capacitor 12. That is, three types of voltages, zero voltage, positive voltage, and negative voltage, can be output.

例えば、IGBTモジュール11caがオン、IGBTモジュール11cbがオフ、IGBTモジュール11daがオフ、IGBTモジュール11dbがオンの時は、単位変換器2の出力電圧は、単位変換器出力端子22nを基準として直流コンデンサ12aの正側の電圧を出力し、IGBTモジュール11caがオン、IGBTモジュール11cbがオフ、IGBTモジュール11daがオン、IGBTモジュール11dbがオフの時は、単位変換器2の出力電圧は、単位変換器出力端子22nを基準として零電圧を出力し、IGBTモジュール11caがオフ、IGBTモジュール11cbがオン、IGBTモジュール11daがオン、IGBTモジュール11dbがオフの時は、単位変換器2の出力電圧は、単位変換器出力端子22pを基準として単位変換器出力端子22nが直流コンデンサ12の高圧側端子の電圧を出力するので、単位変換器出力端子22nを基準とすると、直流コンデンサ12の高電圧側の電圧と逆極性の電圧、すなわち負電圧を出力する。   For example, when the IGBT module 11ca is on, the IGBT module 11cb is off, the IGBT module 11da is off, and the IGBT module 11db is on, the output voltage of the unit converter 2 is based on the unit converter output terminal 22n as a DC capacitor 12a. When the IGBT module 11ca is on, the IGBT module 11cb is off, the IGBT module 11da is on, and the IGBT module 11db is off, the output voltage of the unit converter 2 is the unit converter output terminal. The output voltage of the unit converter 2 is output when the IGBT module 11ca is turned off, the IGBT module 11cb is turned on, the IGBT module 11da is turned on, and the IGBT module 11db is turned off. Terminal 22p Since the unit converter output terminal 22n outputs the voltage of the high-voltage side terminal of the DC capacitor 12 as a reference, when the unit converter output terminal 22n is used as a reference, a voltage having a polarity opposite to that of the high-voltage side of the DC capacitor 12, that is, Output negative voltage.

次に、IGBTレッグが短絡してしまう場合を想定し、本発明のポイントを説明する。
何らかの誤動作や故障によりIGBTモジュール11caとIGBTモジュール11cbが同時に導通・短絡した場合を想定する。IGBTモジュール11caとIGBTモジュール11cbが短絡すると直流コンデンサ12より、IGBTモジュール11caとIGBTモジュール11cbを経由して放電電流が流れる。放電経路の主要なインピーダンスが寄生インダクタンス(インダクタンス)60であるとすると、放電電流は、寄生インダクタンス60と直流コンデンサ12の電圧で決まる電流上昇率によって上昇する。電流検出器85pの電流検出値が閾値を超えると、サイリスタ駆動回路82が圧接型サイリスタ80をターンオンさせる。前述のように、直流コンデンサ12から圧接型サイリスタ80を経由するバイパス放電経路のインダクタンスLsのインダクタンスが十分に小さいと圧接型サイリスタにはdi/dt耐量以上の電流を通流するが、圧接型サイリスタはブレークダウンして短絡故障する。圧接型サイリスタでは、シリコンウエハを金属ではさんで加圧しているので、短絡箇所に対する導電経路が確保できるので、電流を流し続けることができる。
Next, the point of the present invention will be described assuming that the IGBT leg is short-circuited.
It is assumed that the IGBT module 11ca and the IGBT module 11cb are simultaneously conducted / short-circuited due to some malfunction or failure. When the IGBT module 11ca and the IGBT module 11cb are short-circuited, a discharge current flows from the DC capacitor 12 via the IGBT module 11ca and the IGBT module 11cb. Assuming that the main impedance of the discharge path is a parasitic inductance (inductance) 60, the discharge current rises at a current increase rate determined by the voltage of the parasitic inductance 60 and the DC capacitor 12. When the current detection value of the current detector 85p exceeds the threshold value, the thyristor drive circuit 82 turns on the pressure contact thyristor 80. As described above, when the inductance Ls of the bypass discharge path from the DC capacitor 12 via the pressure contact thyristor 80 is sufficiently small, a current exceeding the di / dt tolerance is passed through the pressure contact thyristor. Breaks down and causes a short circuit failure. In the pressure contact type thyristor, since the silicon wafer is pressurized with the metal sandwiched therebetween, a conductive path to the short-circuited portion can be secured, so that a current can continue to flow.

圧接型サイリス80ターンオン後に直流コンデンサ12から流れる放電電流は、IGBTモジュール11caやIGBTモジュール11cbを通る放電経路のインピーダンスと、圧接型サイリスタ80を通る放電経路のインピーダンスの逆比で分流される。したがって、圧接型サイリスタ80やIGBTモジュール11caやIGBTモジュール11cbのインピーダンスが十分小さい時、Lsが寄生インダクタンス(インダクタンス)60よりも十分に小さいとIGBTモジュール11caやIGBTモジュール11cbに流れる放電電流の大部分を圧接型サイリスタ80に分流できるので、IGBTモジュール11caやIGBTモジュール11cbに流れる電流を小さくでき、導電性ワイヤ77の溶断を防止して、アークの発生を防止できる。   The discharge current flowing from the DC capacitor 12 after the pressure contact type thyris 80 is turned on is shunted by the inverse ratio of the impedance of the discharge path passing through the IGBT module 11ca and the IGBT module 11cb and the impedance of the discharge path passing through the pressure contact thyristor 80. Therefore, when the impedance of the pressure contact type thyristor 80, the IGBT module 11ca, and the IGBT module 11cb is sufficiently small, if Ls is sufficiently smaller than the parasitic inductance (inductance) 60, most of the discharge current flowing through the IGBT module 11ca and the IGBT module 11cb is increased. Since the current can be diverted to the pressure contact type thyristor 80, the current flowing through the IGBT module 11ca and the IGBT module 11cb can be reduced, the fusing of the conductive wire 77 can be prevented, and the occurrence of an arc can be prevented.

同様に、何らかの誤動作や故障によりIGBTモジュール11daとIGBTモジュール11dbが同時に導通・短絡した場合を想定する。IGBTモジュール11daとIGBTモジュール11dbが短絡すると直流コンデンサ12より、IGBTモジュール11daとIGBTモジュール11dbを経由して放電電流が流れる。放電経路の主要なインピーダンスが寄生インダクタンス(インダクタンス)60であるとすると、放電電流は、寄生インダクタンス60と直流コンデンサ12の電圧で決まる電流上昇率によって上昇する。電流検出器85pの電流検出値が閾値を超えると、サイリスタ駆動回路82が圧接型サイリスタ80をターンオンさせる。前述のように、直流コンデンサ12から圧接型サイリスタ80を経由するバイパス放電経路のインダクタンスLsのインダクタンスが十分に小さいと圧接型サイリスタにはdi/dt耐量以上の電流を通流するが、圧接型サイリスタはブレークダウンして短絡故障する。圧接型サイリスタでは、シリコンウエハを金属ではさんで加圧しているので、短絡箇所に対する導電経路が確保できるので、電流を流し続けることができる。   Similarly, it is assumed that the IGBT module 11da and the IGBT module 11db are simultaneously connected and short-circuited due to some malfunction or failure. When the IGBT module 11da and the IGBT module 11db are short-circuited, a discharge current flows from the DC capacitor 12 via the IGBT module 11da and the IGBT module 11db. Assuming that the main impedance of the discharge path is a parasitic inductance (inductance) 60, the discharge current rises at a current increase rate determined by the voltage of the parasitic inductance 60 and the DC capacitor 12. When the current detection value of the current detector 85p exceeds the threshold value, the thyristor drive circuit 82 turns on the pressure contact thyristor 80. As described above, when the inductance Ls of the bypass discharge path from the DC capacitor 12 via the pressure contact thyristor 80 is sufficiently small, a current exceeding the di / dt tolerance is passed through the pressure contact thyristor. Breaks down and causes a short circuit failure. In the pressure contact type thyristor, since the silicon wafer is pressurized with the metal sandwiched therebetween, a conductive path to the short-circuited portion can be secured, so that a current can continue to flow.

圧接型サイリス80ターンオン後に直流コンデンサ12から流れる放電電流は、IGBTモジュール11daやIGBTモジュール11dbを通る放電経路のインピーダンスと、圧接型サイリスタ80を通る放電経路のインピーダンスの逆比で分流される。したがって、圧接型サイリスタ80やIGBTモジュール11daやIGBTモジュール11dbのインピーダンスが十分小さい時、Lsが寄生インダクタンス(インダクタンス)60よりも十分に小さいとIGBTモジュール11daやIGBTモジュール11dbに流れる放電電流の大部分を圧接型サイリスタ80に分流できるので、IGBTモジュール11daやIGBTモジュール11dbに流れる電流を小さくでき、導電性ワイヤ77の溶断を防止して、アークの発生を防止できる。   The discharge current flowing from the DC capacitor 12 after the pressure contact type thyris 80 is turned on is shunted by an inverse ratio of the impedance of the discharge path passing through the IGBT module 11da and the IGBT module 11db and the impedance of the discharge path passing through the pressure contact thyristor 80. Therefore, when the impedance of the pressure contact thyristor 80, the IGBT module 11da, and the IGBT module 11db is sufficiently small, if Ls is sufficiently smaller than the parasitic inductance (inductance) 60, most of the discharge current flowing through the IGBT module 11da and the IGBT module 11db is largely consumed. Since the current can be diverted to the pressure contact thyristor 80, the current flowing through the IGBT module 11da and the IGBT module 11db can be reduced, the fusing of the conductive wire 77 can be prevented, and the occurrence of an arc can be prevented.

実施例1から7の電力変換装置1は、IGBTモジュールの故障が他の単位変換器2に影響を及ぼす可能性が低いことから、運転継続しやすい。
また、その電力変換装置を用いた変電所や送電システムも高信頼であるといえる。
The power conversion devices 1 according to the first to seventh embodiments are likely to continue operation because there is a low possibility that a failure of the IGBT module affects other unit converters 2.
Moreover, it can be said that the substation and power transmission system using the power converter are also highly reliable.

1 電力変換装置
2 単位変換器
2_U U相正側アーム
2_V V相正側アーム
2_W W相正側アーム
2_u U相負側アーム
2_v V相負側アーム
2_w W相負側アーム
3 制御装置
4 信号線
5 バッファリアクトル
6 連系リアクトル
7 交流系統
8 各相電圧指令生成器
9 同期信号生成器
10 搬送波生成器
11a、11b、11ca、11cb、11da、11db IGBTモジュール
12 直流コンデンサ
12p 直流コンデンサ高圧側端子
12n 直流コンデンサ低圧側端子
15 単位変換器制御回路
16 ゲートドライバ
17 自給電源
22p、22n 単位変換器出力端子
60 寄生インダクタンス
71 短絡スイッチ
72 ブレークオーバーサイリスタ
80 圧接型サイリスタ
85、85p、85n 電流検出器
88p、88n 分岐
91 絶縁物、短絡スイッチ
93 スタック用構成支持具
94a、94k スタック電極
99 圧接スタック
220ip、220in、220cp、220cn 回路導体
300i、300s 放電経路
666 プレスパック素子の半導体
777 プレスパック素子の電極導体
999 プレスパック素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Unit converter 2_U U-phase positive side arm 2_V V-phase positive side arm 2_W W-phase positive side arm 2_u U-phase negative side arm 2_v V-phase negative side arm 2_w W-phase negative side arm 3 Controller 4 Signal line 5 Buffer reactor 6 Interconnection reactor 7 AC system 8 Each phase voltage command generator 9 Synchronous signal generator 10 Carrier wave generator 11a, 11b, 11ca, 11cb, 11da, 11db IGBT module 12 DC capacitor 12p DC capacitor high voltage side terminal 12n DC Capacitor low voltage side terminal 15 Unit converter control circuit 16 Gate driver 17 Self-supplied power supply 22p, 22n Unit converter output terminal 60 Parasitic inductance 71 Short-circuit switch 72 Breakover thyristor 80 Pressure contact thyristor 85, 85p, 85n Current detector 88p, 88n Branch 91 Insulator, short-circuit switch HI 93 Stack support 94a, 94k Stack electrode 99 Pressure stack 220ip, 220in, 220cp, 220cn Circuit conductor 300i, 300s Discharge path 666 Semiconductor of press pack element 777 Electrode conductor of press pack element 999 Press pack element

Claims (24)

単位変換器を備え、前記単位変換器は、端子と、少なくとも第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子と、直流コンデンサを有して、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の導通/遮断によって、前記端子に前記コンデンサの電圧を出力可能に構成されており、前記単位変換器を1つまたは複数カスケード接続してアームを構成する電力変換装置において、前記単位変換器の少なくとも1つの前記直流コンデンサと並列にサイリスタが接続され、前記サイリスタが導通状態となった際に、前記サイリスタの電流上昇率耐量よりも高い電流上昇率の電流を流すことができるように、前記直流コンデンサから前記サイリスタを経由する放電経路のインダクタンスを、
インダクタンス<直流コンデンサ定格電圧/圧接型サイリスタの電流上昇率耐量
の条件を満足するように構成したことを特徴とする電力変換装
A unit converter, the unit converter including a terminal, at least a first switching element, a second switching element, and a direct current capacitor, wherein the first switching element and the second switching element the connection / disconnection, the being configured to output a voltage of the capacitor to the terminal, the power converter to configure the arm and the one unit converters or multiple cascaded, at least of the unit converters A thyristor is connected in parallel with one of the DC capacitors, and when the thyristor is in a conductive state, the DC capacitor is configured to allow a current with a current increase rate higher than the withstand capability of the current increase rate of the thyristor to flow. To the inductance of the discharge path through the thyristor,
Inductance <power conversion equipment which is characterized by being configured so as to satisfy the condition of the current increase rate capability of the DC capacitor rated voltage / pressure-contact type thyristor.
請求項1の電力変換装置であって、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子を含んでチョッパ構成となっていることを特徴とする電力変換装置。   2. The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device has a chopper configuration including the first switching element and the second switching element. 3. 請求項1の電力変換装置であって、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子を含んでフルブリッジ構成となっていることを特徴とする電力変換装置。   2. The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device has a full bridge configuration including the first switching element and the second switching element. 3. 請求項1乃至請求項3のいずれかの電力変換装置であって、前記サイリスタは圧接型であることを特徴とする電力変換装置。   4. The power conversion device according to claim 1, wherein the thyristor is a pressure contact type. 5. 請求項1乃至請求項4のいずれかの電力変換装置であって、前記サイリスタがインダクタンスを介して、他の圧接型サイリスタと並列に接続されたことを特徴とする電力変換装置。   5. The power conversion device according to claim 1, wherein the thyristor is connected in parallel to another pressure contact thyristor via an inductance. 6. 請求項1乃至請求項のいずれかの電力変換装置であって、前記アームを少なくとも2つ接続してレッグを構成し、少なくとも1つの単位変換器において、前記直流コンデンサから前記レッグへの導電経路の途中に前記サイリスタと前記レッグとの分岐点が挿入された構成を有することを特徴とする電力変換装置。 Be any power converter according to claim 1 to claim 4, said arm constitutes a leg with at least two connections, at least one unit converter, a conductive path from the DC capacitor to said leg power conversion apparatus characterized by having a structure in which the branch point is inserted between the thyristor and the front sharp Tsu grayed in the middle of. 請求項6の電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器において、前記直流コンデンサから前記レッグへの導電経路と前記直流コンデンサから前記サイリスタへの導電経路の分岐が、前記サイリスタを挟みこんでいるスタック電極であることを特徴とする電力変換装置。 7. The power converter according to claim 6 , wherein a branch of a conductive path from the DC capacitor to the leg and a conductive path from the DC capacitor to the thyristor sandwiches the thyristor in at least one unit converter. A power conversion device characterized by being a stack electrode. 至請求項7の電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器は、少なくとも1つのレッグが短絡したことを検出する機能を有することを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 7 , wherein at least one unit converter has a function of detecting that at least one leg is short-circuited. 請求項8電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器は、前記直流コンデンサから前記レッグに放電する電流を検出する機能を有し、前記検出した電流が所定の電流値を超えると、前記サイリスタをターンオンする機能を有することを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 8, wherein at least one unit converter has a function of detecting a current discharged from the DC capacitor to the leg, and when the detected current exceeds a predetermined current value, A power conversion device having a function of turning on the thyristor. 請求項9電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器は、前記レッグの上アームの電流と下アームの電流をそれぞれ検出する機能を有し、各々の電流検出器が上アームから下アームに通流する極性の電流を検出した時に、前記サイリスタをターンオンする機能を有することを特徴とする電力変換装置。 10. The power conversion device according to claim 9, wherein at least one unit converter has a function of detecting a current of an upper arm and a current of a lower arm of each leg, and each current detector is moved downward from the upper arm. A power conversion device having a function of turning on the thyristor when a current of a polarity flowing through the arm is detected. 請求項10の電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器は、各々の電流検出器が上アームから下アームに通流する極性の電流を検出した時間が所定の時間以上継続した時に、該圧接型サイリスタをターンオンする機能を有することを特徴とする電力変換装置。   The power conversion device according to claim 10, wherein at least one unit converter has a time when each current detector detects a current having a polarity flowing from the upper arm to the lower arm for a predetermined time or longer. A power converter having a function of turning on the pressure contact thyristor. 請求項11電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器は、前記直流コンデンサから前記レッグへの導電経路にリアクトルが挿入されていることを特徴とする電力変換装置。 12. The power converter according to claim 11, wherein at least one unit converter has a reactor inserted in a conductive path from the DC capacitor to the leg. 請求項12の電力変換装置であって、該リアクトルのレッグ側に該レッグと並列にコンデンサが挿入されていることを特徴とする電力変換装置。   The power conversion device according to claim 12, wherein a capacitor is inserted in parallel with the leg on the leg side of the reactor. 請求項1の電力変換装置であって、該レッグは半導体レッグとして構成されていることを特徴とする電力変換装置。 A power converter according to claim 1 2, the power conversion device characterized in that said leg is constructed as a semiconductor leg. 請求項1の電力変換装置であって、前記リアクトルの前記レッグ側に前記レッグと並列にCRDスナバが挿入されていることを特徴とする電力変換装置。 A power converter according to claim 1 2, the power conversion apparatus characterized by CRD snubber is inserted in parallel with the legs on the leg side of the reactor. 請求項1乃至請求項15のいずれかの電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器の出力端子間に短絡スイッチが接続された構成を有する電力変換装置。   The power conversion device according to any one of claims 1 to 15, wherein a short-circuit switch is connected between output terminals of at least one unit converter. 請求項16の電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器は直流コンデンサとは別に短絡スイッチのコイルを駆動するためのエネルギーを蓄積するコンデンサを有することを特徴とする電力変換装置。   17. The power converter according to claim 16, wherein the at least one unit converter includes a capacitor for storing energy for driving a coil of the short-circuit switch separately from the DC capacitor. 請求項17の電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器は短絡スイッチのコイルを駆動するためのエネルギーを蓄積するコンデンサと直流コンデンサの間にダイオードを有し、該ダイオードは直流コンデンサ側から該蓄積用コンデンサに向かって充電できる方向に接続されたことを特徴とする電力変換装置。 18. The power conversion device according to claim 17, wherein the at least one unit converter includes a diode between a capacitor for storing energy for driving the coil of the short-circuit switch and the DC capacitor, and the diode is connected from the DC capacitor side. power conversion apparatus characterized by being connected in a direction that can charging toward the storage capacitor. 請求項1の電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器は短絡スイッチのコイルを駆動するためのエネルギーを蓄積するコンデンサと直流コンデンサの間にダイオードを有し、該ダイオードは直流コンデンサ側から該蓄積用コンデンサに向かってのみ充電できる方向に接続されたことを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 17 , wherein at least one unit converter includes a diode between a capacitor for storing energy for driving a coil of the short-circuit switch and a DC capacitor, and the diode is connected to the DC capacitor side. The power converter is connected in a direction that can be charged only from the storage capacitor toward the storage capacitor. 請求項19の電力変換装置であって、少なくとも1つの単位変換器は、蓄積用コンデンサの高圧端子からブレークオーバーサイリスタを介して短絡スイッチのコイルを経由して直流コンデンサの高圧側端子に接続された構成を有することを特徴とする電力変換装置。   20. The power conversion device according to claim 19, wherein at least one unit converter is connected from the high voltage terminal of the storage capacitor to the high voltage side terminal of the DC capacitor via the break switch thyristor and the coil of the short circuit switch. A power converter having a configuration. 請求項1乃至請求項20のいずれかの電力変換装置において、前記スイッチング素子は半導体モジュールとして格納されており、該半導体モジュールがIGBTモジュールであることを特徴とした電力変換装置。   21. The power conversion device according to claim 1, wherein the switching element is stored as a semiconductor module, and the semiconductor module is an IGBT module. 単位変換器を備え、前記単位変換器は、端子と、少なくとも第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子と、直流コンデンサを有して、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の導通/遮断によって、前記端子に前記コンデンサの電圧を出力可能に構成されており、前記単位変換器を1つまたは複数カスケード接続してアームを構成し、前記アームを少なくとも2つ接続してレッグを構成する電力変換装置を用いて交流と直流の間の電力変換する直流変電所において、
前記単位変換器の少なくとも1つの前記直流コンデンサと並列にサイリスタが接続され、前記サイリスタが導通状態となった際に、前記サイリスタの電流上昇率耐量よりも高い電流上昇率の電流を流すことができるように、前記直流コンデンサから前記サイリスタを経由する放電経路のインダクタンスを、
インダクタンス<直流コンデンサ定格電圧/圧接型サイリスタの電流上昇率耐量
の条件を満足するように構成したことを特徴とする直流変電所。
A unit converter, the unit converter including a terminal, at least a first switching element, a second switching element, and a direct current capacitor, wherein the first switching element and the second switching element The voltage of the capacitor can be output to the terminal by conduction / cutoff, one or a plurality of unit converters are connected in cascade to form an arm, and at least two arms are connected to form a leg . In a DC substation that converts power between AC and DC using a power converter that configures,
When a thyristor is connected in parallel with at least one of the DC capacitors of the unit converter and the thyristor is in a conducting state, a current having a current increase rate higher than the current increase rate withstand capability of the thyristor can flow. Thus, the inductance of the discharge path from the DC capacitor via the thyristor,
Inductance <DC capacitor rated voltage / DC substation characterized by satisfying the condition of withstand current rise rate withstand voltage type thyristor.
単位変換器を備え、前記単位変換器は、端子と、少なくとも第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子と、直流コンデンサを有して、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の導通/遮断によって、前記端子に前記コンデンサの電圧を出力可能に構成されており、前記単位変換器を1つまたは複数カスケード接続してアームを構成し、前記アームを少なくとも2つ接続してレッグを構成する電力変換装置を用いて交流と直流の間の電力変換する直流変電システムにおいて、
前記単位変換器の少なくとも1つの前記直流コンデンサと並列にサイリスタが接続され、前記サイリスタが導通状態となった際に、前記サイリスタの電流上昇率耐量よりも高い電流上昇率の電流を流すことができるように、前記直流コンデンサから前記サイリスタを経由する放電経路のインダクタンスを、
インダクタンス<直流コンデンサ定格電圧/圧接型サイリスタの電流上昇率耐量
の条件を満足するように構成したことを特徴とする直流変電システム。
A unit converter, the unit converter including a terminal, at least a first switching element, a second switching element, and a direct current capacitor, wherein the first switching element and the second switching element The voltage of the capacitor can be output to the terminal by conduction / cutoff, one or a plurality of unit converters are connected in cascade to form an arm, and at least two arms are connected to form a leg . In a DC substation system that converts power between AC and DC using a power conversion device that constitutes,
When a thyristor is connected in parallel with at least one of the DC capacitors of the unit converter and the thyristor is in a conducting state, a current having a current increase rate higher than the current increase rate withstand capability of the thyristor can flow. Thus, the inductance of the discharge path from the DC capacitor via the thyristor,
Inductance <DC capacitor rated voltage / DC contact type thyristor configured to satisfy the conditions of withstand current rise rate thyristor.
単位変換器を備え、前記単位変換器は、端子と、少なくとも第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子と、直流コンデンサを有して、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の導通/遮断によって、前記端子に前記コンデンサの電圧を出力可能に構成されており、前記単位変換器を1つまたは複数カスケード接続してアームを構成し、前記単位変換器の少なくとも1つの前記直流コンデンサと並列にサイリスタが接続され、前記アームを少なくとも2つ接続してレッグを構成する電力変換装置を制御する電力変換装置の制御方法において、
前記直流コンデンサから前記サイリスタを経由する放電経路のインダクタンスは、インダクタンス<直流コンデンサ定格電圧/圧接型サイリスタの電流上昇率耐量の条件を満足するように選定されて、
前記サイリスタが導通状態となった際に、前記サイリスタの電流上昇率耐量よりも高い電流上昇率の電流を流す電力変換装置の制御方法。
A unit converter, the unit converter including a terminal, at least a first switching element, a second switching element, and a direct current capacitor, wherein the first switching element and the second switching element The voltage of the capacitor can be output to the terminal by conduction / cutoff, and one or a plurality of the unit converters are connected in cascade to form an arm, and at least one DC capacitor of the unit converter In the control method of the power conversion device, in which the thyristor is connected in parallel, and the power conversion device configured to connect the at least two arms to configure the leg ,
The inductance of the discharge path from the DC capacitor through the thyristor is selected so as to satisfy the condition of inductance <DC capacitor rated voltage / current rise rate withstand capability of the pressure contact thyristor,
A control method for a power conversion device, wherein when the thyristor is in a conductive state, a current having a current increase rate higher than a withstand current increase rate of the thyristor is passed.
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