(57)【要約】【課題】共振電流を抑制した電力変換装置、電力変換装置の製造方法および電力変換装置の共振電流抑制方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る電力変換装置は、第１交流電圧を直流電圧に変換する第１変換器と、前記直流電圧を第２交流電圧に変換する第２変換器と、前記第１変換器と前記第２変換器との間に接続され、前記直流電圧を平滑する第１コンデンサと、前記第１変換器、前記第２変換器および前記第１コンデンサを収納する第１筐体と、を含む変換器盤と、前記第１コンデンサにブスバーを介して並列に接続された第２コンデンサと、前記第２コンデンサを収納し、前記第１筐体に隣接して配置された第２筐体と、を含むコンデンサ盤と、を備える。前記第１コンデンサの静電容量値は、前記ブスバーに流れる共振電流を最小にするように設定される。【選択図】図１
2020102941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１交流電圧を直流電圧に変換する第１変換器と、
前記直流電圧を第２交流電圧に変換する第２変換器と、
前記第１変換器と前記第２変換器との間に接続され、前記直流電圧を平滑する第１コンデンサと、
前記第１変換器、前記第２変換器および前記第１コンデンサを収納する第１筐体と、
を含む変換器盤と、
前記第１コンデンサにブスバーを介して並列に接続された第２コンデンサと、
前記第２コンデンサを収納し、前記第１筐体に隣接して配置された第２筐体と、
を含むコンデンサ盤と、
を備え、
前記第１コンデンサの静電容量値は、前記ブスバーに流れる共振電流を最小にするように設定された電力変換装置。
【請求項２】
前記第１コンデンサの静電容量値は、前記第２コンデンサの静電容量値よりも大きい請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記変換器盤は、前記第１コンデンサを収納する第１コンデンサバンクを含み、
前記第１コンデンサは、並列に接続された複数の第１単位コンデンサを含み、
前記第１コンデンサバンクは、前記第１コンデンサバンクの容積および前記複数の第１単位コンデンサの体積にもとづいて求められた数量の前記複数の第１単位コンデンサを収納する請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１コンデンサの静電容量値および前記第２コンデンサの静電容量値の合成値は、前記第１変換器、前記第２変換器および前記前記第２変換器に接続される交流負荷の応答にもとづいて設定され、
前記コンデンサ盤は、前記第２コンデンサを収納する第２コンデンサバンクを含み、
前記第２コンデンサは、並列に接続された複数の第２単位コンデンサを含み、
前記第２コンデンサバンクは、前記合成値、前記複数の第１単位コンデンサの静電容量値、前記複数の第２単位コンデンサの静電容量値、および前記第１コンデンサバンクに収納された前記第１単位コンデンサの数量にもとづいて求められた数量の前記第２単位コンデンサを収納する請求項３記載の電力変換装置。
【請求項５】
第１交流電圧を直流電圧に変換する第１変換器と、
前記直流電圧を第２交流電圧に変換する第２変換器と、
前記第１変換器と前記第２変換器との間に接続され、前記直流電圧を平滑する第１コンデンサを含む第１コンデンサバンクと、
を含む変換器盤と、
前記第１コンデンサにブスバーを介して並列に接続された第２コンデンサを含む第２コンデンサバンクと、
を含み、前記変換器盤に隣接して配置されたコンデンサ盤と、
を備えた電力変換装置の製造方法であって、
前記第１コンデンサの静電容量値および前記第２コンデンサの静電容量値の合成値を設定する工程と、
前記第１コンデンサバンクに収納し得る前記第１コンデンサの体積にもとづいて、前記第１コンデンサの静電容量値を設定する工程と、
前記合成値および前記第１コンデンサの静電容量値にもとづいて、前記第２コンデンサの静電容量値を設定する工程と、
を有する電力変換装置の製造方法。
【請求項６】
第１交流電圧を直流電圧に変換する第１変換器と、
前記直流電圧を第２交流電圧に変換する第２変換器と、
前記第１変換器と前記第２変換器との間に接続され、前記直流電圧を平滑するように並列に接続された複数の第１単位コンデンサを含む第１コンデンサバンクと、
を含む変換器盤と、
前記第１コンデンサにブスバーを介して並列に接続された複数の第２単位コンデンサを含む第２コンデンサバンクと、
を含み、前記変換器盤に隣接して配置されたコンデンサ盤と、
を備えた電力変換装置の共振電流抑制方法であって、
前記第１変換器および前記第２変換器を運転して、前記ブスバーに流れる直流電流に重畳する交流電流の振幅を測定し、
測定された前記交流電流の振幅が所定値以上の場合には、前記第１コンデンサバンク内で、前記複数の第１単位コンデンサのそれぞれと同一の第１単位コンデンサを前記複数の第１単位コンデンサに並列に接続し、
前記第１コンデンサバンクの容積に前記第１単位コンデンサを追加する余地がない場合には、
前記第２コンデンサバンク内で前記複数の第２単位コンデンサを順次取り外す電力変換装置の共振電流抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置、電力変換装置の製造方法および電力変換装置の共振電流抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電圧を一旦直流電圧に変換した後、再度交流電圧に変換して、電動機等の交流電圧で動作する負荷に供給する電力変換装置がある。負荷の消費電力や、回生される電力に応じて、直流電圧を平滑するコンデンサの静電容量値を十分大きくする必要がある。負荷の消費電力等が大きい場合には、平滑用のコンデンサの静電容量値を十分に大きくするために、変換器に搭載するコンデンサとは別にコンデンサ盤を設けることがある。
【０００３】
このような電力変換装置では、装置内部のインダクタンスおよび直流側の平滑コンデンサ等によって共振電流が流れる。変換器盤とは別にコンデンサ盤を設けることによって、共振電流が増大すると、コンデンサの電力損失により発熱が大きくなるおそれがある。
【０００４】
コンデンサ盤は、電力変換装置を設置する変換器盤に隣接して配置され、変換器盤とコンデンサ盤との間を接続する配線は、寄生インダクタンスの影響を低減するように、低インダクタンスのブスバーが最短距離で用いられる。さらに、ブスバーの途中に共振電流のダンピング用抵抗を挿入する等のさまざまな工夫がなされるが、変換器側で発生する共振電流を完全に抑えることは困難である。
【０００５】
電力変換装置を設置するスペースが限られている場合が多く、限られた設置スペースに変換器盤およびコンデンサ盤を配置し、直流回路の静電容量値を十分に確保しつつ、共振電流を極力抑制することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２０７９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、共振電流を抑制した電力変換装置、電力変換装置の製造方法および電力変換装置の共振電流抑制方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る電力変換装置は、第１交流電圧を直流電圧に変換する第１変換器と、前記直流電圧を第２交流電圧に変換する第２変換器と、前記第１変換器と前記第２変換器との間に接続され、前記直流電圧を平滑する第１コンデンサと、前記第１変換器、前記第２変換器および前記第１コンデンサを収納する第１筐体と、を含む変換器盤と、前記第１コンデンサにブスバーを介して並列に接続された第２コンデンサと、前記第２コンデンサを収納し、前記第１筐体に隣接して配置された第２筐体と、を含むコンデンサ盤と、を備える。前記第１コンデンサの静電容量値は、前記ブスバーに流れる共振電流を最小にするように設定される。
【発明の効果】
【０００９】
本実施形態では、共振電流を抑制した電力変換装置、電力変換装置の製造方法および電力変換装置の共振電流抑制方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。
【図２】実施形態の電力変換装置の一部を例示する簡易的な回路図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施形態の電力変換装置および比較例の電力変換装置の動作をそれぞれ説明するための模式的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。
図１に示すように、実施形態の電力変換装置１００は、交流電源１と交流負荷２との間に接続される。電力変換装置１００は、端子１１ａ，１１ｂを介して交流電源１に接続される。電力変換装置１００は、端子１２ａ，１２ｂを介して交流負荷２に接続される。交流負荷２は、たとえば誘導電動機や同期電動機等の交流電動機等である。
【００１３】
電力変換装置１００は、交流電源１の交流電圧を交流負荷２に応じた交流電圧に変換して供給する。電力変換装置１００は、交流負荷２である電動機が回生運転するときには、回生電力は、交流電源１側に回生される。
【００１４】
電力変換装置１００は、変換器盤１０と、コンデンサ盤５０と、を備える。変換器盤１０は、１つの盤（第１筐体）に収納されている。コンデンサ盤５０は、変換器盤１０とは異なる盤（第２筐体）に収納されている。変換器盤１０およびコンデンサ盤５０は、隣接して配置され、互いにブスバー６０ｐ，６０ｏ，６０ｎによって電気的に接続されている。ブスバー６０ｐ，６０ｎには、共振電流の抑制用の抵抗器６２がそれぞれ直列に接続されている。ブスバー６０ｐ，６０ｏ，６０ｎは、それぞれの長さや断面積等に応じて寄生インダクタンスを有しており、寄生インダクタンスは、図では破線で示されている。
【００１５】
変換器盤１０は、直流端子１３ｐ，１３ｏ，１３ｎを含む。ブスバー６０ｐ，６０ｏ，６０ｎのそれぞれの一端は、直流端子１３ｐ，１３ｏ，１３ｎを介して変換器盤１０に接続されている。コンデンサ盤５０は、直流端子５１ｐ，５１ｏ，５１ｎを含む。ブスバー６０ｐ，６０ｏ，６０ｎの他端は、直流端子５１ｐ，５１ｏ，５１ｎを介してコンデンサ盤５０に接続されている。
【００１６】
変換器盤１０は、順変換器２０と、逆変換器３０と、を含む。順変換器（第１変換器）２０は、交流端子２１ａ，２１ｂと、直流端子２２ｐ，２２ｏ，２２ｎと、を含む。逆変換器（第２変換器）３０は、直流端子３１ｐ，３１ｏ，３１ｎと、交流端子３２ａ，３２ｂと、を含む。
【００１７】
順変換器２０は、交流端子２１ａ，２１ｂを介して交流電源１に接続される。順変換器２０は、直流端子２２ｐ，２２ｏ，２２ｎを介して逆変換器３０に接続されている。逆変換器３０は、直流端子３１ｐ，３１ｏ，３１ｎを介して順変換器に接続されている。逆変換器３０は、交流端子３２ａ，３２ｂを介して交流負荷２に接続される。
【００１８】
直流端子２２ｐ，２２ｎ間および直流端子３１ｐ，３１ｎ間には、コンデンサバンク４０が接続されている。コンデンサバンク（第１コンデンサバンク）４０は、コンデンサ（第１コンデンサ）４２ａ，４２ｂを含んでいる。コンデンサ４２ａは、直流端子２２ｐ，２２ｏ間および直流端子３１ｐ，３１ｏ間に接続されている。コンデンサ４２ｂは、直流端子２２ｏ，２２ｎ間および直流端子３１ｏ，３１ｎ間に接続されている。コンデンサ４２ａ，４２ｂは、ほぼ同じ静電容量値を有する。コンデンサ４２ａ，４２ｂは、必要な耐圧を確保するために、それぞれ適切な個数直列に接続されている。コンデンサ４２ａ，４２ｂは、必要な静電容量値を確保するために、それぞれ適切な個数並列に接続されている。
【００１９】
コンデンサ４２ａ，４２ｂは、それぞれ複数の単位コンデンサ（第１単位コンデンサ）を組み合わせて構成される。たとえば単位コンデンサは、すべて同一のフィルムコンデンサである。コンデンサバンク４０は、複数の単位コンデンサを搭載する容積を有しており、単位コンデンサの寸法に応じた個数の単位コンデンサを収納することができる。
【００２０】
なお、コンデンサバンク４０は、単一の筐体からなるとは限らず、たとえば、コンデンサ４２ａ，４２ｂのうち並列に接続された一部が順変換器２０の近傍または筐体内に配置され、残りが逆変換器３０の近傍または筐体内に配置されていてもよい。
【００２１】
コンデンサ盤５０は、コンデンサバンク５３を含む。コンデンサバンク（第２コンデンサバンク）５３は、コンデンサ（第２コンデンサ）５２ａ，５２ｂを含んでいる。コンデンサ５２ａ，５２ｂは、ほぼ同じ静電容量値を有する。コンデンサ５２ａ，５２ｂは、必要な耐圧を確保するために、それぞれ適切な個数直列に接続されている。コンデンサ５２ａ，５２ｂは、必要な静電容量値を確保するためにそれぞれ必要な個数並列に接続されている。
【００２２】
コンデンサ５２ａ，５２ｂは、それぞれ複数の単位コンデンサ（第２単位コンデンサ）を組み合わせて構成される。たとえば、単位コンデンサは、すべて同一のフィルムコンデンサであり、変換器盤１０のコンデンサバンク４０に搭載される単位コンデンサと同じものである。コンデンサバンク５３は、複数の単位コンデンサを搭載する容積を有しており、単位コンデンサの寸法に応じた個数の単位コンデンサを収納することができる。
【００２３】
変換器盤１０のコンデンサバンク４０およびコンデンサ盤５０のコンデンサバンク５３は、ブスバー６０ｐ，６０ｏ，６０ｎによって並列に接続されている。電力変換装置１００では、コンデンサバンク４０，５３を並列に接続することによって、必要な静電容量値を確保している。
【００２４】
実施形態の電力変換装置１００では、変換器盤１０のコンデンサバンク４０の静電容量値およびコンデンサ盤５０のコンデンサバンク５３の静電容量の合成値は、負荷変動および扱う回生電力に応じて適切な値に設定されている。
【００２５】
コンデンサバンク４０の静電容量値は、ブスバー６０ｐ，６０ｏ，６０ｎに流れる共振電流がもっとも小さくなるように設定される。もっとも小さい共振電流とは、コンデンサバンク５３の静電容量値を一定として、コンデンサバンク４０の静電容量値を変化させた場合に、その可変範囲においてもっとも小さくなる電流値である。共振電流は、静電容量値が大きいほど小さくなるので、好ましくは、コンデンサバンク４０の静電容量値は、コンデンサバンク４０の収納容積に応じて、なるべく大きな値となるように設定される。
【００２６】
コンデンサバンク４０およびコンデンサバンク５３の静電容量値の割り振りは、変換器盤１０側を優先して大きくするように設定される。たとえば、コンデンサバンク４０の静電容量値は、コンデンサバンク５３の静電容量値よりも十分に大きい値に設定されている。
【００２７】
たとえばコンデンサバンク４０の容積に応じて、搭載する単位コンデンサの数量が決定され、静電容量値が決定される。好ましくは、コンデンサバンク４０には、その容積に搭載できる最大限度の個数の単位コンデンサが搭載される。この場合においては、必要な静電容量値の不足分は、コンデンサ盤５０のコンデンサバンク５３に、必要数の単位コンデンサを搭載することによって実現される。
【００２８】
図２は、実施形態の電力変換装置の一部を例示する簡易的な回路図である。
図２には、順変換器２０および逆変換器３０の回路構成が示されている。この例では、順変換器２０および逆変換器３０は、同じ回路構成を有する。順変換器２０および逆変換器３０は、中性点クランプ形の３レベル変換器の回路構成を有する。順変換器２０および逆変換器３０の回路構成は同じなので、以下では順変換器２０の回路構成について説明する。
【００２９】
順変換器２０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、自己消弧形の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、たとえばＩＧＢＴを含み、ＩＧＢＴに逆並列に接続されたダイオードを含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、高電位側からこの順で直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の直列回路は、直流端子２２ｐ，２２ｎ間に接続されている。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続ノードは、交流端子２１ａに接続されている。
【００３０】
順変換器２０は、クランプダイオードＤ１，Ｄ２を含む。クランプダイオードＤ１，Ｄ２は、直列に接続されている。クランプダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続ノードと、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードとの間に接続されている。クランプダイオードＤ１，Ｄ２の接続ノードは、直流端子２２ｏに接続されている。
【００３１】
順変換器２０は、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８を含む。スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８は、自己消弧形の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８は、たとえばＩＧＢＴを含み、ＩＧＢＴに逆並列に接続されたダイオードを含む。スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８は、高電位側からこの順で直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８の直列回路は、直流端子２２ｐ，２２ｎ間に接続されている。スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７の接続ノードは、交流端子２１ｂに接続されている。
【００３２】
順変換器２０は、クランプダイオードＤ３，Ｄ４を含む。クランプダイオードＤ３，Ｄ４は、直列に接続されている。クランプダイオードＤ３，Ｄ４の直列回路は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードと、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードとの間に接続されている。クランプダイオードＤ３，Ｄ４の接続ノードは、直流端子２２ｏに接続されている。
【００３３】
直流端子２２ｐ，２２ｎ間には、コンデンサバンク４０のうち、順変換器２０側のコンデンサバンク１４０が接続されている。コンデンサバンク１４０は、コンデンサ１４２ａ，１４２ｂを含んでいる。コンデンサ１４１ａ，１４２ｂは直列に接続されている。コンデンサ１４２ａは、直流端子２２ｐ，２２ｏ間に接続されている。コンデンサ１４２ｂは、直流端子２２ｏ，２２ｎ間に接続されている。
【００３４】
このような中性点クランプ形３レベル変換器では、直流端子２２ｏに対応する中性点でスイッチング素子に印加される電圧を分割するので、低耐圧のスイッチング素子を用いることができる。また、逆変換器動作の場合には、出力する交流電圧の波形から高調波が低減されるので、高調波フィルタを小形化することが可能になる。
【００３５】
この例では、順変換器および逆変換器として、中性点クランプ形（Neutral-Point-Clamped、ＮＰＣ）の変換器を用いたが、電力変換装置に用いることができるのは、これに限らない。直流側のインタフェースが取れれば、ＮＰＣ方式に限らず、他の方式の変換器を用いることができる。たとえば、順変換器および逆変換器は、２レベル変換器とすることができる。なお、順変換器および逆変換器に同一の回路構成のものとすることにも限定されない。
【００３６】
上述の例では、交流電源１および交流負荷２は、単相交流であるが、順変換器および逆変換器を適切な形式とすることにより、三相またはそれ以上の相数の交流とすることができる。
【００３７】
実施形態の電力変換装置１００のコンデンサバンク４０，５３における静電容量値の設定方法について説明する。
説明するにあたり、以下のように定義する。
コンデンサバンク４０，５３には、単位コンデンサを並列接続することによって、必要な静電容量値を実現するものとする。単位コンデンサは、静電容量値ｃ０および体積ｖ０を有するものとする。なお、単位コンデンサは、あらかじめ直列に接続されるなどして、必要な耐圧を有するものとする。
変換器盤１０のコンデンサバンク４０は、容積Ｖ１を有し、コンデンサバンク４０に搭載される単位コンデンサ（第１単位コンデンサ）によって、静電容量値Ｃ１を有するものとする。
コンデンサ盤５０のコンデンサバンク５３は、容積Ｖ２を有し、コンデンサバンク５３に搭載される単位コンデンサ（第２単位コンデンサ）によって、静電容量値Ｃ２を有するものとする。
【００３８】
まず、電力変換装置１００に要求される静電容量の合成値Ｃｘが設定される。この合成値Ｃｘは、交流負荷２の消費電力や、順変換器２０、逆変換器３０および交流負荷２の応答性能にもとづいて設定される。合成値Ｃｘは、以下の式（１）である。
【００３９】
Ｃｘ＝Ｃ１＋Ｃ２        （１）
【００４０】
次に、変換器盤１０のコンデンサバンク４０に関するパラメータを設定する。
コンデンサバンク４０に搭載する単位コンデンサの個数を計算する。コンデンサバンク４０に搭載できる単位コンデンサの最大の個数Ｎは、以下の式（２）によって、求めることができる。
【００４１】
Ｖ１≧Ｎ×ｖ０
よって、Ｎ≦Ｖ１／ｖ０        （２）
【００４２】
式（２）を満たすように個数Ｎを設定する。
【００４３】
コンデンサバンク４０の静電容量値Ｃ１を計算する。静電容量値Ｃ１は、式（２）にもとづいて決定した個数Ｎを用いて、以下の式（３）によって求めることができる。
【００４４】
Ｃ１＝Ｎ×ｃ０        （３）
【００４５】
次に、コンデンサ盤５０のコンデンサバンク５３に関するパラメータを設定する。
コンデンサバンク５３の静電容量値Ｃ２は、式（１）〜式（３）にもとづいて計算することができる。
【００４６】
Ｃ２＝Ｃｘ−Ｃ１＝Ｃｘ−Ｎ×ｃ０        （４）
【００４７】
式（４）にもとづいて、コンデンサバンク５３に搭載する単位コンデンサの個数Ｍを求め、個数Ｍの場合に、コンデンサバンク５３に収納できるかを確認する。Ｃ２＝Ｍ×ｃ０であるから、Ｍは、以下の式（５）のように表される。
【００４８】
Ｍ＝Ｃｘ／ｃ０−Ｎ        （５）
【００４９】
式（５）で求めた個数Ｍの単位コンデンサがコンデンサ盤５０のコンデンサバンク５３に収納できるか計算する。
【００５０】
Ｖ２≧Ｍ×ｃ０
よって、Ｍ≦Ｖ２／ｖ０        （６）
【００５１】
このようにして、コンデンサバンク４０，５３に搭載する単位コンデンサの個数Ｎ，Ｍを求めて、必要な静電容量値Ｃ１，Ｃ２を決定する。
【００５２】
なお、コンデンサバンク４０，５３に搭載する単位コンデンサが異なるコンデンサであっても、コンデンサバンク４０，５３に搭載できる数量は、式（１）および式（５）を拡張することによって容易に求めることができる。
【００５３】
Ｎ≦Ｖ１／ｖ０１          （１）’
ここで、ｖ０１は、コンデンサバンク４０に搭載する単位コンデンサの体積である。
【００５４】
Ｍ＝Ｃｘ／ｃ０２−Ｎ×ｃ０１／ｃ０２          （５）’
Ｍ≦Ｖ２／ｖ０２          （６）’
ここで、ｃ０１は、コンデンサバンク４０に搭載する単位コンデンサの静電容量値、ｃ０２，ｖ０２は、コンデンサバンク５３に搭載する単位コンデンサの静電容量値および体積である。
【００５５】
次に、電力変換装置１００製造後のコンデンサバンク４０，５３の静電容量値Ｃ１，Ｃ２の割り振りについて説明する。
上述のように、適切に設定された静電容量値Ｃ１，Ｃ２であっても、実際のプラント等に電力変換装置１００を設置した場合等には、配置上の制約や、入出力のインピーダンス等が相違すること等によって、共振電流が大きくなる場合がある。そこで、製造後や設置後に、コンデンサバンク４０，５３の静電容量値の割り振りをする方法について説明する。
【００５６】
まず、製造後または設置後の状態で、共振電流を測定する。ここで、共振電流とは、ブスバー６０ｐ，６０ｏ，６０ｎに流れる直流電流に重畳する交流電流である。共振電流の測定では、たとえば、共振電流の振幅を測定する。
【００５７】
共振電流が所定の値よりも小さい場合には、処理手順を終了する。共振電流が所定値以上の場合には、コンデンサバンク４０，５３の静電容量値の修正を開始する。共振電流の所定値は、あらかじめ実験やシミュレーション等によって設定されている。
【００５８】
コンデンサバンク４０に単位コンデンサを追加可能な場合には、単位コンデンサを追加して共振電流と所定値とを比較する。共振電流が所定値よりも小さくなれば、処理手順を終了する。共振電流が所定値以上の場合には、さらに単位コンデンサを追加して共振電流を測定する。
【００５９】
コンデンサバンク４０に単位コンデンサを追加できない場合には、コンデンサ盤５０のコンデンサバンク５３から単位コンデンサを取り外す。再度共振電流と所定値とを比較する。
【００６０】
上述の手順を共振電流が所定値を下回るまで繰り返す。
【００６１】
実施形態の電力変換装置１００の効果について、比較例の電力変換装置と比較しつつ説明する。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施形態の電力変換装置および比較例の電力変換装置の動作をそれぞれ説明するための模式的なブロック図である。
【００６２】
比較例の場合には、変換器盤２１０のコンデンサバンクの静電容量値Ｃ１’は、あらかじめ設定されている。この静電容量値Ｃ１’は、順変換器および逆変換器の動作に必要な最小限の値にもとづいて設定されている。電力変換装置の要求値である静電容量の合成値Ｃｘは、上述の実施形態の場合と同じ値である。したがって、コンデンサ盤のコンデンサバンクの静電容量値Ｃ２’は、Ｃ２’＝Ｃｘ−Ｃ１’で求められる。
【００６３】
ここで、静電容量値Ｃ１’は、変換器動作のための最小限の値であるため、Ｃ１’＜Ｃ１である。一般に、合成値Ｃｘの値は、負荷の変動等の詳細仕様の決定後に、それにもとづいて決定される。合成値Ｃｘの値が十分に大きい場合には、Ｃ２’の値が大きくなり、この例のように、Ｃ１’＜Ｃ２’となることが多い。
【００６４】
したがって、比較例の場合には、Ｃ１’が所与として与えられているので、コンデンサ盤２５０のコンデンサバンクの静電容量値Ｃ２’を調整することによって、全体の静電容量値の要求値である合成値Ｃｘを実現するようにしている。
【００６５】
実施形態の電力変換装置１００のように、共振電流の発生を極力抑制するには、コンデンサバンク４０の静電容量値を極力大きく設定することが効果的である。実施形態では、変換器盤１０のコンデンサバンク５３により大きな静電容量値となるように、単位コンデンサを搭載することによって、共振電流の発生をあらかじめ抑制することができる。
【００６６】
実施形態の電力変換装置１００では、コンデンサ盤５０のコンデンサバンクに単位コンデンサを追加することによって、必要な静電容量値を実現することができる。
【００６７】
実施形態の電力変換装置１００では、コンデンサバンク４０に搭載可能な単位コンデンサの最大数を搭載することによって、十分な静電容量値を確保するとともに、単位コンデンサの搭載個数を多くすることができる。単位コンデンサの個数を多くすることによって、発生する共振電流を分担する電流値が小さくなるので、発熱量が小さくなり、責務が低減される。
【００６８】
以上説明した実施形態によれば、共振電流を抑制した電力変換装置を実現することができる。
【００６９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  交流電源、２  交流負荷、１０  変換器盤、２０  順変換器、３０  逆変換器、４０，１４０  コンデンサバンク、４２ａ，４２ｂ，１４２ａ，１４２ｂ  コンデンサ、５０  コンデンサ盤、５２ａ，５２ｂ  コンデンサ、５３  コンデンサバンク、１００  電力変換装置
【図１】
2020102941.tif 000003
【図２】
2020102941.tif 000004
【図３】
2020102941.tif 000005