(57)【要約】【課題】電圧型ＰＷＷインバータが比較的長いケーブルを介して交流電動機や発電機に接続される場合、インダクタンスと静電容量が大きく、サージ電圧や、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが交流電動機に悪影響を与える。これを、寸法・重量の小さなリアクトルを用いて抑制すること。【解決手段】電力変換器１の出力端子と発電機または電動機４を結ぶケーブル３に、リアクトル２１を接続し、かつ抵抗２２とコンデンサ２３の直列体を、前記リアクトル２１に並列に接続する。また、これらと前記発電機または電動機４との間のケーブル３の各相線間に、コンデンサ２４を接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器を複数本のケーブルによって発電機または電動機に接続した電力変換装置において、前記電力変換器を前記発電機または電動機に接続するケーブル中にリアクトルを挿入し、このリアクトルに対して、抵抗とコンデンサの直列体を並列に接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１において、前記リアクトルおよび前記抵抗とコンデンサの直列体との並列回路と、前記発電機または電動機とを接続する前記ケーブルの各相線間に、コンデンサを接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１において、前記リアクトルに複数の中間タップを取り付け、抵抗とコンデンサの前記直列体の一端を、前記中間タップのいずれかに接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
電力変換器を複数本のケーブルによって発電機または電動機に接続した電力変換装置において、前記電力変換器と前記発電機または電動機を接続するケーブル中に、リアクトルと抵抗の並列体を接続し、前記並列体と前記発電機または電動機とを接続する前記ケーブルの各相線間にコンデンサを接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４において、前記リアクトルに複数の中間タップを取り付け、前記抵抗の一端を、前記中間タップのいずれかに接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
風車と、この風車で駆動される発電機と、この発電機に複数本のケーブルによって接続された電力変換器とを備えた風力発電システムにおいて、前記電力変換器を前記発電機に接続するケーブル中にリアクトルを挿入し、このリアクトルに対して、抵抗とコンデンサの直列体を並列に接続したことを特徴とする風力発電システム。
【請求項７】
請求項６において、前記リアクトルおよび前記抵抗とコンデンサの直列体との並列回路と、前記発電機とを接続する前記ケーブルの各相線間に、コンデンサを接続したことを特徴とする風力発電システム。
【請求項８】
請求項６において、前記リアクトルに複数の中間タップを取り付け、抵抗とコンデンサの前記直列体の一端を、前記中間タップのいずれかに接続したことを特徴とする風力発電システム。
【請求項９】
風車と、この風車で駆動される発電機と、この発電機に複数本のケーブルによって接続された電力変換器とを備えた風力発電システムにおいて、前記電力変換器と前記発電機を接続する前記ケーブル中に、リアクトルと抵抗の並列体を接続し、この並列体と前記発電機とを接続する前記ケーブルの各相線間にコンデンサを接続したことを特徴とする風力発電システム。
【請求項１０】
請求項９において、前記リアクトルに複数の中間タップを取り付け、前記抵抗の一端を、前記中間タップのいずれかに接続したことを特徴とする風力発電システム。
【請求項１１】
電力変換器を複数本のケーブルによって発電機または電動機に接続した電力変換装置のサージ電圧抑制方法において、前記電力変換器と前記発電機または電動機を接続するケーブル中にリアクトルを接続し、このリアクトルに対して、抵抗とコンデンサの直列体を並列に接続することを特徴とする電力変換装置のサージ電圧抑制方法。
【請求項１２】
電力変換器を複数本のケーブルによって発電機または電動機に接続した電力変換装置のサージ電圧抑制方法において、前記電力変換器と前記発電機または電動機を接続するケーブル中にリアクトルと抵抗の並列体を接続し、この並列体と前記発電機または電動機とを接続する前記ケーブルの各相線間にコンデンサを接続することを特徴とする電力変換装置のサージ電圧抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置とそのサージ電圧抑制方法および風力発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電圧型ＰＷＷインバータが比較的長いケーブルを介して交流電動機に接続される場合のサージ電圧抑制技術について開示されている。すなわち、電圧型ＰＷＭインバータと交流電動機を接続するケーブル中に、リアクトルが直列に接続され、このリアクトルと並列に抵抗器が接続され、これらのリアクトルと抵抗器の並列体がサージ電圧抑制回路を形成している。前記ケーブルは、それ自身がインダクタンスと静電容量を持ち、共振回路を構成する。前記ケーブルの長さが比較的長く、例えば、数十メートル以上ある場合、前記インダクタンスと前記静電容量の値Ｌｌ、Ｃｌが大きくなるため、サージ電圧や、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが交流電動機に悪影響を与える。
【０００３】
ここで、サージ電圧と電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが、交流電動機に与える悪影響について説明する。
【０００４】
電圧型ＰＷＭインバータの出力端子からは、特許文献１の図３に示されるようなパルス状の電圧が出力される。サージ電圧抑制回路が無く、パルス状電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが大きい場合、ケーブル中の共振回路により、交流電動機の端子に印加される電圧にはサージ電圧が含まれる。このサージ電圧は、前記共振回路の条件によっては、パルス状電圧の２倍にまで大きくなる場合がある。この高いサージ電圧の印加により、交流電動機の絶縁が破壊され、その寿命を短くすることになる。
【０００５】
また、交流電動機の固定子は、一般的に巻線によって構成される。前記巻線間および前記巻線と前記交流電動機の筐体の間は、絶縁を確保するために絶縁物で構成される。固定子巻線に印加される電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが大きいと、巻線と筐体の間には浮遊容量が存在するため、巻線から絶縁物を介して筐体に電流が流れる。このとき、絶縁部に流れる電流ｉは、巻線と筐体の間の浮遊容量をＣｚとしたとき、（１）式で表される。
【０００６】
ｉ＝Ｃｚ・ｄＶ／ｄｔ・・・・・・・・・・・・・・・（１）
浮遊容量Ｃｚが小さくても、ｄＶ／ｄｔが大きいと流れる電流ｉは大きい。この絶縁部に流れる電流により、絶縁部の絶縁性能が劣化する。このため、交流電動機の寿命が短かくなる。
【０００７】
この対策として、特許文献１では、電力変換器の出力端子にリアクトルを接続し、かつ前記リアクトルと並列に抵抗を接続して、サージ電圧抑制回路を構成している。このサージ電圧抑制回路により、前記交流電動機の端子におけるサージ電圧および電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔを下げることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２６２２４７号公報（全体）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記サージ電圧抑制回路の中で、前記リアクトルは最も重量が大きく、軽量化が望まれるが、前記リアクトルのインダクタンス値は前記ケーブルのインダクタンスと浮遊容量及び目標とする電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔの値によって決まる。このため、前記リアクトルとして、大きなものを必要としていた。
【００１０】
本発明の目的は、比較的長いケーブルを介して発電機や電動機に接続される電力変換器を備えた電力変換装置において、サージ電圧抑制用のリアクトルを小さくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の望ましい実施態様においては、電力変換器を複数本のケーブルによって発電機または電動機に接続した電力変換装置において、前記電力変換器を前記発電機または電動機に接続するケーブル中にリアクトルを挿入し、このリアクトルに対して、抵抗とコンデンサの直列体を並列に接続したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の望ましい実施態様においては、前記リアクトルおよび前記抵抗とコンデンサの直列体との並列回路と、前記発電機または電動機とを接続する前記ケーブルの各相線間に、コンデンサを接続したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の実施態様においては、前記電力変換器と前記発電機または電動機を接続するケーブル中に、リアクトルと抵抗の並列体を接続し、前記並列体と前記発電機または電動機とを接続する前記ケーブルの各相線間にコンデンサを接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の望ましい実施態様によれば、抵抗とコンデンサで構成される直列回路を、リアクトルと並列に接続することにより、発電機または電動機の端子に発生するサージ電圧を抑制できるので、前記リアクトルのインダクタンスを小さくすることができる。
【００１５】
本発明によるその他の目的と特徴は、以下に述べる実施例の中で明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、図面を参照して、本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１について図１から図５を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施例１により、比較的長いケーブルを介して交流発電機または電動機に接続される電力変換器を備えた電力変換装置の主回路構成図である。図において、電力変換器１が、サージ電圧抑制回路（フィルタ）２Ａを介してケーブル３により発電機または電動機４に接続されている。発電機または電動機４としては、交流励磁同期発電機、永久磁石型発電機、誘導発電機、あるいは同期発電機などが挙げられる。
【００１９】
電力変換器１は、交流を直流に変換するコンバータ１１と、直流コンデンサ１２、及び半導体スイッチング素子を用いたＰＷＭインバータ１３によって構成されている。
【００２０】
図２および図３は、本発明の実施例１における電力変換器１内のコンバータ１１の具体的主回路構成図である。コンバータ１１としては、図２に示すような半導体スイッチング素子を用いたＰＷＭコンバータ１１Ａが挙げられる。また、発電機または電動機４が電動機の場合には、図３に示すように、ダイオード整流器１１Ｂを用いても良い。
【００２１】
電力変換器１と発電機または電動機４とを接続するケーブル３は、線間あるいは対地間に対してインダクタンス成分３１とキャパシタンス成分３２を持つ。このインダクタンスとキャパシタンスをそれぞれＬｌ、Ｃｌと表している。このケーブル３の持つインダクタンスＬｌとキャパシタンスＣｌは共振回路を形成する。サージ電圧抑制回路２Ａが無く、電力変換器１からパルス状の電圧が印加された場合、前記共振回路で共振現象が起こり、発電機または電動機４の端子には、最大で電力変換器１の出力するパルス状電圧の２倍の振幅を持つサージ電圧が印加されることになる。このサージ電圧により発電機または電動機４の絶縁が破壊され、発電機または電動機４の寿命を縮める。
【００２２】
また、電力変換器１から印加される電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが大きい場合、巻線間や、巻線部分と筐体の間にある浮遊容量を介して絶縁体部分に電流が流れることになる。この電流により絶縁体が劣化し、絶縁破壊につながる。
【００２３】
以上のような発電機または電動機４の絶縁破壊を防ぐため、発電機または電動機４と電力変換器１の間にサージ電圧抑制回路２Ａを接続する。
【００２４】
サージ電圧抑制回路２Ａは、リアクトル２１（インダクタンスＬｆ）を電力変換器１の出力側と発電機または電動機４との間に接続し、抵抗器２２（抵抗値Ｒｆ）とコンデンサ２３（容量Ｃｆ）の直列体を、前記リアクトル２１に並列接続して構成される。このサージ電圧抑制回路２Ａの効果により、サージ電圧抑制効果、および電圧時間変化率ｄＶ／ｄｔ抑制効果を発揮しつつ、リアクトル２１のインダクタンスＬｆを従来より十分に小さくできる。以下に、具体的な数値を用いて説明する。
【００２５】
電力変換器１の直流電圧を３０００Ｖとすると、電力変換器１の出力端子には、３０００Ｖの振幅を持つパルス状の電圧が印加される。ケーブル３は、６．６ｋＶ用のＣＶＴケーブル（Triplex type cross-linked polyethylene insulated vinyl sheath cable）とする。ＣＶＴケーブルの単位長さあたりのインダクタンスＬｌと、単位長さあたりの静電容量Ｃｌをそれぞれ、０．３２［ｍＨ／ｋｍ］、０．７［ｕＦ／ｋｍ］とする。ケーブル３の長さは１００ｍとする。ケーブル３の持つインダクタンスＬｌ及び静電容量Ｃｌはそれぞれ、Ｌｌ＝０．０３２［ｍＨ］、Ｃｌ＝０．０７［μＦ］となる。
【００２６】
サージ電圧抑制回路２ＡのインダクタンスＬｆ、抵抗値Ｒｆ、コンデンサ容量Ｃｆを適切な値、例えば、Ｌｆ＝０．３２［ｍＨ］，Ｒｆ＝３５［Ω］，Ｃｆ＝０．７［μＦ］に選ぶと、電圧時間変化率ｄＶ／ｄｔを変えることなくサージを抑制できる。
【００２７】
図４は、本発明の実施例１における発電機または電動機４端における電圧のシミュレーション波形図である。すなわち、電気回路シミュレータを用いることにより、電力変換器１からパルス状電圧を出力したときの、発電機または電動機４端における電圧の波形を求めた結果を示している。図４から分かるように、コンデンサ２３が無い場合にくらべて、コンデンサ２３を追加したほうがサージ電圧のピーク値が下がっていることが分かる。サージ電圧が下がったことにより、サージ電圧抑制回路２ＡのインダクタンスＬｆを下げることができる。
【００２８】
図５は、本発明の実施例１における発電機または電動機４端における電圧のシミュレーション波形図その２である。電気回路シミュレータを利用して、サージ電圧抑制回路２ＡのインダクタンスをＬｆ＝０．２５［ｍＨ］まで下げた時の電圧波形を計算した結果である。図５から明らかなように、コンデンサ２３を追加したことにより、サージ電圧と電圧時間変化率ｄＶ／ｄｔの抑制効果が等しいまま、インダクタンスＬｆを小さくできることがわかる。この回路条件では、インダクタンスＬｆを０．２５／０．３２×１００≒７８％にまで低減できる。
【００２９】
本実施例１によれば、インダクタンスＬｆを従来の７８％に低減でき、その体積、重量を約８３％に低減できる。また、同一のインダクタンスを持つリアクトルＬｆを採用した場合には、サージ電圧をさらに小さくできるので、発電機または電動機４の絶縁劣化を防止できる。
【実施例２】
【００３０】
次に、本発明の実施例２について、図６および図７を用いて説明する。
【００３１】
図６は、本発明の実施例２による電力変換装置の主回路構成図である。図６において、図１と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例２が、実施例１と違う点は、サージ電圧抑制回路２Bの構成である。本実施例２におけるサージ電圧抑制回路２Ｂは、電力変換器１の出力端子にリアクトル２１が直列に接続され、リアクトル２１（インダクタンスＬｆ）と並列に、抵抗器２２（抵抗値Ｒｆ）が接続される。更に、前記リアクトル２１と抵抗器２２の並列体と、発電機または電動機４との間のケーブルの各相線間に、コンデンサ２４（容量Ｃ）が接続される。コンデンサ２４は、３相コンデンサであり、その中性点は他の部分から絶縁されるか、または電力変換器のグラウンドに接続させても良い。
【００３２】
この実施例２の特徴的な部分は、実施例１に比べ、サージ電圧抑制回路２Ｂの線間コンデンサ２４（容量Ｃ）にあり、この効果により、発電機または電動機４端に印加される電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが、さらに抑制される。以下に、具体的な数値を用いて説明する。
【００３３】
実施例１と同様に、ケーブル３の持つインピーダンスはＬｌ＝０．０３２［ｍＨ］、Ｃｌ＝０．０７［μＦ］とする。電力変換器１の設定も実施例１と同様であり、電力変換器１の出力端子には、３０００Ｖの振幅をもつパルス状の電圧が印加されるとする。サージ電圧と電圧時間変化率ｄＶ／ｄｔを抑制するために、サージ電圧抑制回路２Ｂの定数Ｒｆ、Ｌｆ、Ｃを適切な値にする。
【００３４】
図７は、本発明の実施例２における発電機または電動機４端における電圧のシミュレーション波形図である。電気回路シミュレータを用いることにより、電力変換器１からパルス状電圧を出力したときの、発電機または電動機４端における線間電圧の波形を求めた。設定条件は、インダクタンスＬｆ＝０．３２［ｍＨ］、抵抗値Ｒｆ＝９［Ω］、容量Ｃ＝３．５［μＦ］である。比較のために、コンデンサ２４（容量Ｃ）が無い条件で、インダクタンスＬｆ＝０．３２［ｍＨ］、抵抗値Ｒｆ＝３５［Ω］でもシミュレーションを行った。２つの条件で抵抗値が異なるのは、それぞれの条件での適切な抵抗値を選んだからである。
【００３５】
図７から明らかなように、コンデンサ２４（容量Ｃ）を接続した場合の方が、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが減少することが分かる。
【００３６】
本実施例を適用すれば、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔを発電機または電動機４の絶縁保護のために必要な値に調整できる。
【実施例３】
【００３７】
次に、本発明の実施例３について、図８から図１０を用いて説明する。
【００３８】
図８は、本発明の実施例３による電力変換装置の主回路構成図である。図８において、図１と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例３が、実施例１と違う点は、サージ電圧抑制回路２Ｃの構成である。実施例３におけるサージ電圧抑制回路２Ｃは、電力変換器１の出力端子にリアクトル２１が接続され、このリアクトル２１（インダクタンスＬｆ）と並列に、抵抗器２２（抵抗値Ｒｆ）とコンデンサ２３（容量Ｃｆ）の直列体が並列に接続されている。更に、リアクトル２１と発電機または電動機４とを接続するケーブルの各相線間に、コンデンサ２４（容量Ｃ）が接続される。コンデンサ２４は３相コンデンサであり、その中性点は他の部分から絶縁されるか、または電力変換器１のグラウンドに接続してもよい。この実施例３を、実施例２と比べた特徴的な部分は、サージ電圧抑制回路２Ｃ内のコンデンサ２３（容量Ｃｆ）であり、その効果により、発電機または電動機４端に印加されるサージ電圧が、さらに抑制される。以下に、具体的な数値を用いて説明する。
【００３９】
ケーブル３の持つインピーダンスは、実施例１や実施例２と同様に、Ｌｌ＝０．０３２［ｍＨ］、Ｃｌ＝０．０７［μＦ］とする。電力変換器１の設定も実施例１や実施例２と同様であり、電力変換器１の出力端子には線間で３０００Ｖの振幅をもつパルス状の電圧が印加されるとする。サージ電圧と電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔを抑制するために、サージ電圧抑制回路２Ｃの定数Ｌｆ、Ｒｆ、Ｃｆ、Ｃを、適切な値とする。
【００４０】
図９は、本発明の実施例３における発電機または電動機４端における電圧のシミュレーション波形図である。電気回路シミュレータを用いることにより、電力変換器１からパルス状電圧を出力したときの、発電機または電動機４端における線間電圧の波形を求めた。設定条件は、インダクタンスＬｆ＝０．３２［ｍＨ］、抵抗値Ｒｆ＝９［Ω］、容量Ｃｆ＝６［μＦ］、Ｃ＝０．７［μＦ］である。比較のために、コンデンサ２３（容量Ｃｆ）が無い条件、すなわち、Ｌｆ＝０．３２［ｍＨ］、Ｒｆ＝９［Ω］、Ｃ＝０．７［μＦ］でもシミュレーションを行った。図９から明らかなように、コンデンサ２３（Ｃｆ）を接続した場合のほうが、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔはほぼ同じままで、サージ電圧のピークが減少していることが分かる。
【００４１】
サージ電圧が下がったことにより、サージ電圧抑制回路２ＣのインダクタンスＬｆを下げることができる。
【００４２】
図１０は、電気回路シミュレータを利用して、サージ電圧抑制回路２ＣのインダクタンスをＬｆ＝０．２５［ｍＨ］まで下げた時の電圧波形を計算結果を示す。図１０から明らかなように、コンデンサ２３（容量Ｃｆ）を追加したことにより、サージ電圧と電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔの抑制効果が等しいまま、インダクタンスＬｆを小さくできることが判る。この回路条件では、インダクタンスＬｆを０．２５／０．３２×１００≒７８％にまで低減できる。
【００４３】
本実施例を用いれば、インダクタンスＬｆを従来の７８％に低減でき、その体積、重量を約８３％に低減できる。また、同一のインダクタンスを持つリアクトルＬｆを採用した場合には、サージ電圧をさらに小さくできるので、発電機または電動機４の絶縁劣化を防止できる。
【実施例４】
【００４４】
次に、本発明の実施例４について、図１１および図１２を用いて説明する。
【００４５】
図１１は、本発明の実施例４による電力変換装置の主回路構成図である。図１１において、図１と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例４が、実施例１と違う点は、サージ電圧抑制回路を風力発電システムに適用したことである。
【００４６】
まず、風力発電システムの概要について図１２を用いて説明する。
【００４７】
図１２は、本発明を適用して好適な風力発電システムの概略構成図である。風力発電システムは、風をブレード５で受け、風のエネルギーを回転エネルギーに変換する。回転エネルギーは、ローター軸７を伝わってギヤ８に伝えられる。ギヤ８では、ブレード５の回転速度を、発電機６に適した回転速度に変換する。発電機６は、ローター軸７を介して伝えられた回転エネルギーを、３相交流の電気エネルギーに変換する。この電気エネルギーは、ケーブル３を伝わって、サージ電圧抑制回路２Ａを介して電力変換器１に伝えられる。電力変換器１は、発電機６からの電気エネルギーを電力系統９に供給するとともに、発電機６の電力、回転数を制御する。電力変換器１は、実施例１で説明したように、コンバータ１１、直流コンデンサ１２、ＰＷＭインバータ１３などによって構成される。
【００４８】
発電機６は、ナセル１００と呼ばれる風力発電システム上部に位置する容器に収納される。ナセル１００は、タワー１１０の上に、水平方向に回転可能な形で設置される。一方、電力変換器１は、ナセル１００部分の軽量化、小型化の観点から、タワー１１０内の地上部に設置される場合がある。
【００４９】
例えば、発電容量が２ＭＷ〜３ＭＷクラスの風力発電システムでは、タワー１１０の高さが１００ｍを超えることがある。発電容量が増えるにつれ、タワー１１０はさらに高くなる。このため、電力変換器１と発電機６の間は、１００ｍ前後のケーブル３で接続されることになる。ケーブル３が長くなるにつれ、ケーブル３の持つインダクタンス３１、静電容量３２の値も増大する。このケーブルのインダクタンス３１と静電容量３２は、ＬＣ共振回路を構成する。電力変換器１からパルス状の電圧が出力された場合、このＬＣ回路で反射を起こし、最大で電力変換器１の出力電圧の２倍の振幅を持つサージ電圧が、発電機６の入力端子に印加されることになる。この高いサージ電圧により、発電機６が絶縁を破壊し、その寿命を縮めることになる。このためサージ電圧を抑制するような回路構成、機能が特に重要となる。
【００５０】
本実施例では、前述したサージ電圧と電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔを抑制するため、実施例１（図１）と同様に、サージ電圧抑制回路２Ａを電力変換器１の出力端子に接続する。具体的な数値例は、図４および図５の説明で示したと同様である。
【００５１】
本実施例を適用することにより、サージ電圧抑制回路を構成するリアクトル２１の値Ｌｆを小さくできる。また、発電機６の入力端子におけるサージ電圧と電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔを抑制できるため、風力発電システムにおける発電機６の絶縁劣化を防止できる。
【実施例５】
【００５２】
次に、本発明の実施例５について、図１３を用いて説明する。
【００５３】
図１３は、本発明の実施例５による電力変換装置の主回路構成図である。図１３において、図１と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例５が、図６の実施例２と違う点は、風力発電機システムに適用したことである。
【００５４】
具体的な構成、作用および効果は、図６，図７を参照して説明したものと同様である。
【００５５】
本実施例を適用すれば、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔを任意に設計でき、発電機６の端子にかかる電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔを小さくできるので、発電機６の絶縁劣化を防止できる。
【実施例６】
【００５６】
次に、本発明の実施例６について、図１４を用いて説明する。
【００５７】
図１４は、本発明の実施例６による電力変換装置の主回路構成図である。図１４において、図１と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例６が、図８の実施例３と違う点は、風力発電機システムに適用したことである。
【００５８】
具体的な構成、作用および効果は、図８−１０を参照して説明したものと同様である。
【００５９】
本実施例を用いれば、インダクタンスＬｆをより小さくできる。また、サージ電圧を抑制できるので発電機６の絶縁劣化を防止できる。
【実施例７】
【００６０】
次に、本発明の実施例７について、図１５、図１６及び図１７を用いて説明する。図１５から図１７は、本発明の実施例７による電力変換装置におけるサージ電圧抑制回路の構成図であり、図１と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例７が、それぞれ図１，図６および図８の実施例と異なる点は、各サージ電圧抑制回路２Ｄ，２Ｅ，および２Ｆ内のリアクトル２１に複数の中間タップを設けたことである。
【００６１】
図１５では、リアクトル２１の複数の中間タップのうちの１つと、リアクトル２１の端子の何れか一方の間に、抵抗器２２とコンデンサ２３の直列体を並列に接続した構成である。また、図１６は、リアクトル２１の複数の中間タップのうちの１つと、リアクトル２１の端子の何れか一方の間に、抵抗器２２を並列に接続し、リアクトル２１と発電機または電動機４とを接続するケーブル３の各相線間にコンデンサ２４を接続したものである。さらに、図１７では、リアクトル２１の複数の中間タップのうちの１つと、リアクトル２１の端子の何れか一方の間に、抵抗器２２とコンデンサ２３の直列体を接続し、リアクトル２１と発電機または電動機４とを接続するケーブル３の各相線間にコンデンサ２４を接続したものである。
【００６２】
例えば、これらのサージ電圧抑制回路２Ｄ、２Ｅ、２Ｆを適用する対象が風力発電システムであるとする。複数のメーカの風力発電システムに、このサージ電圧抑制回路を適用した電力変換器１を設置する場合、メーカごとにタワーの高さが異なる。タワーの高さが異なるとケーブル３の長さも異なり、ケーブル３の持つインピーダンスも異なる。また、同一のメーカであっても、使用するケーブル３の種類が異なれば、ケーブル３のインピーダンスも変化する。このため、それぞれのインピーダンスに適合するように、サージ電圧抑制回路の定数の値Ｌｆ、Ｒｆ、Ｃｆ、Ｃをその都度設定しなければならない。リアクトル（インダクタンスＬｆ）２１に複数の中間タップを持たせれば、ケーブル３のインピーダンスが異なった場合でも、接続するタップを選ぶことにより、定数の値Ｒｆ、Ｃｆ、Ｃを変えることなく、サージ電圧抑制回路を構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
電力変換器と発電機または電動機の間を繋ぐケーブルにより、発電機または電動機の入力端子に発生するサージ電圧、または電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔを抑制するためのサージ電圧抑制回路として電力変換器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例１による電力変換装置の主回路構成図。
【図２】本発明の実施例１における電力変換器１内のコンバータ１１の具体的主回路構成図その１。
【図３】本発明の実施例１における電力変換器１内のコンバータ１１の具体的主回路構成図その２。
【図４】本発明の実施例１における発電機または電動機４端における電圧のシミュレーション波形図その１。
【図５】本発明の実施例１における発電機または電動機４端における電圧のシミュレーション波形図その２。
【図６】本発明の実施例２による電力変換装置の主回路構成図。
【図７】本発明の実施例２における発電機または電動機４端における電圧のシミュレーション波形図。
【図８】本発明の実施例３による電力変換装置の主回路構成図。
【図９】本発明の実施例３における発電機または電動機４端における電圧のシミュレーション波形図その１。
【図１０】本発明の実施例３における発電機または電動機４端における電圧のシミュレーション波形図その２。
【図１１】本発明の実施例４による電力変換装置の主回路構成図。
【図１２】本発明を適用して好適な風力発電システムの概略構成図。
【図１３】本発明の実施例５による電力変換装置の主回路構成図。
【図１４】本発明の実施例６による電力変換装置の主回路構成図。
【図１５】本発明の実施例７による電力変換装置におけるサージ電圧抑制回路の構成図その１。
【図１６】本発明の実施例７による電力変換装置におけるサージ電圧抑制回路の構成図その２。
【図１７】本発明の実施例７による電力変換装置におけるサージ電圧抑制回路の構成図その３。
【符号の説明】
【００６５】
１…電力変換器、１１…コンバータ、１１Ａ…コンバータ、１１Ｂ…整流器、１２…直流コンデンサ、１３…ＰＷＭインバータ、２，２Ａ〜２Ｆ…サージ電圧抑制回路、２１…リアクトル（インダクタンス値Ｌｆ）、２２…抵抗（抵抗値Ｒｆ）、２３…コンデンサ（容量Ｃｆ）、２４…コンデンサ（容量Ｃ）、３…ケーブル、３１…ケーブルのインダクタンスＬｌ、３２…ケーブルの浮遊容量Ｃｌ、４…発電機または電動機、５…ブレード、６…発電機、７…ローター軸、８…ギヤ、９…電力系統、１００…ナセル、１１０…タワー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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