发电机励磁装置以及电力转换系统的制作方法
【专利摘要】一种发电机励磁装置以及电力转换系统，不使直流链路电容器的容量增大就能够减小直流链路电压的变动。根据实施方式，发电机励磁装置具备：多个第一电力转换装置(3)，构成为与使各相的转子的绕线电独立的绕线式感应发电机(2)的转子的各相绕线电连接，将直流和交流双向转换；以及第二电力转换装置(4)，构成为在第一电力转换装置(3)的直流侧与三相交流电源(1)之间将直流和交流双向转换；使第一电力转换装置(3)的直流侧共通地与第二电力转换装置(4)的直流侧电连接。
【专利说明】发电机励磁装置以及电力转换系统
[0001]本申请以日本专利申请2013 - 136326(申请日:2013年6月28日)为基础，并享受该申请的优先权。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
【技术领域】
[0002]本发明的实施方式涉及发电机励磁装置以及电力转换系统。
【背景技术】
[0003]在使发电机速度可变的发电系统、例如水力发电系统中使用绕线式感应发电机。通过控制来自该绕线式感应发电机的作为次级侧的转子侧的励磁频率，来控制发电机的转速。为了使发电机的输出成为可变频率/可变电压振幅，近年来几乎全是半导体电力转换装置作为次级励磁电源使用的情况。
[0004]在以往的次级励磁电源用的半导体电力转换装置中要求大电力、高电压。因此，在将多个电力转换装置串联或并联组合的基础上，需要使用耦合用的特殊的电抗器、变压器。
[0005]为了不用这种特殊部件，存在在半导体电力转换装置中使用三台单相输出的中点箝位型(NPC(Neutral-Point-Clamped))的逆变器(直流一交流电力转换装置)而具有全桥结构的电路方式。
[0006]上述的单相输出的NPC逆变器的输出电力以输出电压频率的2倍的周期脉动。由于该影响，NPC逆变器与转换器之间的作为直流链路电容器的电压的直流链路电压也以相同的周期变动。
[0007]次级励磁电源的输出频率最高也只有几Hz左右，是非常低的，因此变动电压幅度增加。为了避免该大的变动而考虑增大直流链路电容器的容量。但是，当直流链路电容器的容量增大时，装置的尺寸、成本增加。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的课题在于提供一种不增大直流链路电容器的容量就能够减小直流链路电压的变动的发电机励磁装置以及电力转换系统。
[0009]根据实施方式，发电机励磁装置具备:多个第一电力转换装置，构成为与使各相的转子的绕线电独立的绕线式感应发电机的转子的各相绕线电连接，将直流和交流双向转换；以及第二电力转换装置，构成为在第一电力转换装置的直流侧与交流电源之间将直流和交流双向转换；使第一电力转换装置的直流侧共通地与第二电力转换装置的直流侧电连接。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是示出第一实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统的电路构成例的图。
[0011]图2是示出第二实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统的次级侧过电压保护(OVP)电路的设置例的图。
[0012]图3是示出第三实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统的次级侧过电压保护电路的设置例的图。
【具体实施方式】
[0013]以下，参照【专利附图】
【附图说明】实施方式。
[0014](第一实施方式)
[0015]首先，说明第一实施方式。
[0016]图1是示出第一实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统的电路构成例的图。
[0017]第一实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统包含三相交流电源I和绕线式感应发电机2。在该系统中，通过控制施加于作为三相交流负载的绕线式感应发电机2的励磁绕线的电压的频率，来控制绕线式感应发电机2的转速。
[0018]在现有技术的通常的绕线式感应发电机中，转子侧的三相励磁绕线的接线是星式(星型)接线。与此相对，在本实施方式中，如图1所示那样，绕线式感应发电机2的三相励磁绕线的接线是各相的绕线电独立的开星式(open star)接线。
[0019]绕线式感应发电机2的各相的励磁绕线的两端，与构成单相全桥型的逆变器单元3的两个支线电连接。
[0020]该次级励磁系统的各相的共计3台单相全桥逆变器与同一直流链路部电连接。
[0021]向该直流链路部供给电力的装置是通常的三相交直流半导体电力转换装置(PWM(Pulse Width Modulat1n)整流器)。
[0022]在该次级励磁系统中，从绕线式感应发电机2来看，与绕线式感应发电机2的各相对应的逆变器单元3与至少I台转换器单元4电连接。该转换器单元4与换流变压器电连接。
[0023]来自三相交流电源I的三相交流电压E通过转换器单元4暂时转换成直流电压。进而，逆变器单元3将该直流电压转换成基于任意频率的任意交流电压并供给至绕线式感应发电机2的励磁绕线。在本实施方式中，电力系统的三相称作RST相，绕线式感应发电机2的三相称作UVW相。
[0024]在图1所示的例子中，在该次级励磁系统中，用于将三相交流电压E转换成直流电压的第一换流变压器TR1与第一转换器单元CNV1以串联的方式电连接。而且，用于将三相交流电压E转换成直流电压的第二换流变压器TR2与第二转换器单元CNV2以串联的方式电连接。
[0025]对于转换器单元4的结构，以第一转换器单元CNV1为例进行说明。第二转换器单元CNV2的结构也相同。
[0026]第一转换器单元CNV1是三相的中点箝位(NPC)型。而且，在该转换器单元CNV1中，与RST相的各相对应的三个NPC支线以并联的方式电连接而成为三相半桥结构。转换器单元CNV1的三个NPC支线的各自的中性点的输出端子与第一换流变压器TR1的直流绕线电连接。转换器单元CNV1具有直流电压端子。该直流电压端子包含高电位侧端子、中性点侧端子、以及低电位侧端子。在转换器单元CNV1的高电位侧端子与中性点侧端子之间设置直流链路电容器Q。而且，在转换器单元CNV1的中性点侧端子与低电位侧端子之间设置直流链路电容器C2。
[0027]第二转换器单元CNV2的高电位侧端子与第一转换器单元CNV1的高电位侧端子电连接。
[0028]第二转换器单元CNV2的中性点侧端子与第一转换器单元CNV1的中性点侧端子电连接。
[0029]第二转换器单元CNV2的低电位侧端子与第一转换器单元CNV1的低电位侧端子电连接。也就是说，各个转换器单元4与逆变器单元3和转换器单元4之间的同一直流链路部电连接。
[0030]接下来，对于逆变器单元3的结构，以U相的逆变器单元INVu为例进行说明。V相的逆变器单元INVv的结构、W相的逆变器单元INVw的结构也相同。
[0031]U相的逆变器单元INVu与转换器单元CNV1相同，为中点箝位(NPC)型。而且，该逆变器单元INVuS，两个NPC支线以并联的方式电连接而成为全桥结构。在逆变器单元INVu的高电位侧端子与中性点侧端子之间，设置直流链路电容器(^。而且，在逆变器单元INVu的中性点侧端子与低电位侧端子之间，设置直流链路电容器Cra。
[0032]V相的逆变器单元INVv、W相的逆变器单元INVw的高电位侧端子与U相的逆变器单元INVu的高电位侧端子电连接。
[0033]V相的逆变器单元INVv、W相的逆变器单元INVw的中性点侧端子与U相的逆变器单元INVu的中性点侧端子电连接。
[0034]V相的逆变器单元INVv、W相的逆变器单元INVw的低电位侧端子与U相的逆变器单元INVu的低电位侧端子电连接。也就是说，各相的逆变器单元3与逆变器单元3和转换器单元4之间的同一直流链路部电连接。
[0035]UVW相的各相的换流变压器、转换器单元4、逆变器单元3的额定电压、电流，设为在各相之间全部相同。
[0036]换流变压器TRp TR2的交流绕线按照换流变压器TRp TR2的顺序以串联的方式电连接。而且，各相的电力转换装置中的图1中的最下部的换流变压器是换流变压器tr2。而且，图1所示的最上部的换流变压器TR1与三相交流电源I电连接。通过该结构，通过加上各转换器单元CNVp CNV2的向电力系统的输出电压而得到的电压输出到电力系统。
[0037]而且，从各相的逆变器单元3向绕线式感应发电机2的两个输出端子与绕线式感应发电机2的三相的各相所对应的端子电连接。
[0038]接下来，说明图1所示的逆变器单元3的详细结构。在此，以U相为例进行说明，但V相、W相的逆变器单元的结构也相同。
[0039]图1所示的U相的逆变器单元INVu具有八个开关元件Sua1、SUA2、SUA3、Sua4、Sum、S.、S.、SUB4。而且，该逆变器单元INVu具有八个续流二极管DUA1、Dua2, DUA3、Dua4, Dubi, Dub2, D.、Dlffi40这些续流二极管以I对1、且反并联的方式电连接于全部开关元件。进而，逆变器单元INVu具有与中性点电连接的四个箝位二极管DUA5、Dua6, Dlffi5, Dtoo
[0040]这些开关元件SUA1、SUA2> SUA3> Sua4、续流二极管DUA1、Dua2> Dua3> Dua4以及箝位二极管DUA5> Dua6构成逆变器单元INVu的第一个支线。
[0041]这些开关元件SUA1、SUA2, SUA3、Sua4从逆变器单元INVu的高电位侧到低电位侧按照Suai> SUA2, SUA3、Sua4的顺序以串联的方式电连接。箝位二极管Dua5的正极与逆变器单元INVu侧的中性点电连接。箝位二极管Dua5的负极与开关元件SUA1、Sua2的连接点电连接。箝位二极管Dua6的负极与逆变器单元INVu侧的中性点电连接。箝位二极管Dua6的正极与开关元件SUA3、SUA4的连接点电连接。
[0042]在开关元件Suai上以反并联的方式电连接有续流二极管DUA1。在开关元件Sua2上以反并联的方式电连接有续流二极管0_。而且，在开关元件Sua3上以反并联的方式电连接有续流二极管DUA3。在开关元件Sua4上以反并联的方式电连接有续流二极管DUA4。
[0043]而且，开关元件SUB1、SUB2, Sub3> Sub4、续流二极管Dm、Dlffi2, D.、Dub4以及箝位二极管Dm5> Dlffi6构成逆变器单元INVu的第二个支线。
[0044]这些开关元件Sm、SUB2, SUB3、Slffi4从逆变器单元INVu的高电位侧到低电位侧按照Slffil> SUB2, SUB3、Slffi4的顺序以串联的方式电连接。箝位二极管Dim的正极与逆变器单元INVu侧的中性点电连接。箝位二极管Dub5的负极与开关元件Sub1、Slffi2的连接点电连接。箝位二极管1)_的负极与逆变器单元INVu侧的中性点电连接。箝位二极管Dub6的正极与开关元件
的连接点电连接。
[0045]在开关元件Subi上以反并联的方式电连接有续流二极管Dm。在开关元件Slffi2上以反并联的方式电连接有续流二极管D.。而且，在开关元件Slffi3上以反并联的方式电连接有续流二极管DUB3。在开关元件Slffi4上以反并联的方式电连接有续流二极管Dlffi4t5
[0046]也就是说，逆变器单元INVu是NPC全桥电力转换装置。该NPC全桥电力转换装置以串联的方式与开关元件SUA1、SUA2, Sua3> Sua4电连接，并且，开关元件SUB1、SUB2, Sub3> Sub4以串联的方式电连接而构成两个支线。
[0047]而且，开关元件Sua2、Sua3的连接点电位Vua与开关元件Sub2、Slffi3的连接点电位Vub之间的电位差Vua — Vub被向绕线式感应发电机2输出。该电位差意思为PWM电压。
[0048]接下来，说明图1所示的各转换器单元4的详细结构。
[0049]在此对第一转换器单元CNV1进行说明，但第二转换器单元CNV2的结构也相同。
[0050]第一转换器单元CNV1 具有 12 个开关元件 SK1、SE2, SE3> SK4、Ssl、Ss2, Ss3、Ss4、ST1、ST2、ST3> ST4。该转换器单元 CNV1 具有 12 个续流二极管 DK1、DK2、De3> De4, DS1、DS2、DS3、Ds4, DT1、DT2、DT3、DT4。这些续流二极管分别以I对1、且反并联的方式与全部开关元件电连接。进而，转换器单元CNV1具有与该转换器单元CNV1侧的中性点电连接的6个箝位二极管DK5、DK6、DS5、Ds6、Dt5-> Dt6。
[0051]进行详细叙述时,通过开关元件SK1、SK2、SK3、SK4、续流二极管Dk1、Dk2、Dk3、Dk4以及箝位二极管DK5、De6构成转换器单元CNV1的R相的支线。
[0052]开关元件SK1、SK2、SK3、SK4从转换器单元CNV1的高电位侧到低电位侧按照开关元件Sr1、SK2、SK3、Se4的顺序以串联的方式电连接。
[0053]箝位二极管Dk5的正极与转换器单元CNVi的中性点电连接。箝位二极管Dk5的负极与开关元件SK1、Se2的连接点电连接。而且，箝位二极管Dk6的负极与转换器单元CNV1的中性点电连接。箝位二极管Dk6的正极与开关元件SK3、Se4的连接点电连接。
[0054]在开关元件Ski上以反并联的方式电连接有续流二极管DK1。在开关元件Sk2上以反并联的方式电连接有续流二极管DK2。而且，在开关元件Sk3上以反并联的方式电连接有续流二极管DK3。在开关元件Sk4上以反并联的方式电连接有续流二极管Dk4。
[0055]而且，通过开关元件Ssl、Ss2、Ss3> Ss4、续流二极管DS1、DS2、DS3、Ds4以及箝位二极管Ds5> Ds6构成转换器单元CNV1的S相的支线。进行详细叙述时，开关元件Ssl、Ss2、Ss3> Ss4从转换器单元CNV1的高电位侧到低电位侧按照开关元件SS1、SS2、SS3、SS4的顺序以串联的方式电连接。
[0056]箝位二极管Ds5的正极与转换器单元CNVi的中性点电连接。箝位二极管Ds5的负极与开关元件Ss1、ss2的连接点电连接。箝位二极管Ds6的负极与转换器单元CNVi的中性点电连接。箝位二极管Ds6的正极与开关元件Ss3、Ss4的连接点电连接。
[0057]在开关元件Ssi上以反并联的方式电连接有续流二极管DS1。在开关元件Ss2上以反并联的方式电连接有续流二极管DS2。而且，在开关元件Ss3上以反并联的方式电连接有续流二极管DS3。在开关元件Ss4上以反并联的方式电连接有续流二极管ds4。
[0058]而且，通过开关元件ST1、ST2、ST3、St4、续流二极管DT1、DT2、DT3、Dt4以及箝位二极管D15> Dt6构成转换器单元CNV1的T相的支线。进行详细叙述时，开关元件ST1、ST2、ST3、S14从转换器单元CNV1的高电位侧到低电位侧按照开关元件ST1、ST2、ST3、ST4的顺序以串联的方式电连接。
[0059]箝位二极管Dt5的正极与转换器单元CNVi的中性点电连接。箝位二极管Dt5的负极与开关元件ST1、St2的连接点电连接。而且，箝位二极管Dt6的负极与转换器单元CNV1侧的中性点电连接。箝位二极管Dt6的正极与开关元件ST3、S14的连接点电连接。
[0060]在开关元件Sn上以反并联的方式电连接有续流二极管DT1。在开关元件St2上以反并联的方式电连接有续流二极管DT2。在开关元件St3上以反并联的方式电连接有续流二极管DT3。在开关元件St4上以反并联的方式电连接有续流二极管Dt4。
[0061]也就是说，转换器单元CNV1是三相NPC电力转换装置。该三相NPC电力转换装置为，将R相的开关元件SK1、SK2、SK3、SK4、S相的开关元件SS1、SS2、SS3、SS4以及T相的开关元件Sn、ST2、ST3、S14对于各相的各自以串联的方式电连接而构成三个支线。
[0062]此外，三相电压向换流变压器Tki的直流绕线输出。该三相电压包含转换器单元CNV1的R相的支线的连接点电位\、S相的支线的连接点电位Vs以及T相的支线的连接点电位vT。
[0063]连接点电位Vk是转换器单元CNV1的R相的支线的开关元件Sk2、Sk3的连接点电位。连接点电位\是转换器单元CNVi的S相的支线的开关元件Ss2、Ss3的连接点电位。而且，连接点电位Vt是转换器单元CNVi的T相的支线的开关元件ST2、St3的连接点电位。
[0064]在本实施方式中，将转换器单元CNV1借助Λ接线电连接于换流变压器Tki的直流绕线侧，由此将三相的线间电压Vk — \、\ — VT,Vt — Ve输出至换流变压器Tki的交流绕线侧。
[0065]接下来，以U相的逆变器单元INVu为例说明基于逆变器单元3的电压输出方法。
[0066]逆变器单元INVu是全桥结构。因此，将逆变器单元INVu的直流电压设为Vdc时，逆变器单元INVu能够输出包含一VDC、一 Vdc/2、0、+Vdc/2, +Vdc的5电平的直流电压。
[0067]叙述逆变器单元INVu的开关元件SUA1、SUA2, Sua3> SUA4、Slffil, Slffi2, S.、Sub4的驱动方法。
[0068]在本实施方式中，绕线式感应发电机的次级励磁系统如图1所示那样具有控制装置10。该控制装置10控制对于逆变器单元3的开关元件的开/关以及对于转换器单元4的开关元件的开/关。
[0069]在控制装置10选择性地控制开关元件Sua1、SUA2, SUA3> Sua4, S.、SUB2、SUB3、Sub4的开/关时，逆变器单元INVu向绕线式感应发电机2输出电位差Vua - VUB。通过该输出对绕线式感应发电机2施加上述5电平、即一VDC、一 Vdc/2、0、+Vdc/2,+Vdc的电压。
[0070]控制装置10使逆变器单元INVu内的第一个支线的开关元件Sua1、Sua3以互补的方式动作。控制装置10使该支线的开关元件SUA2、SUA4以互补的方式动作。而且，在本实施方式中，控制装置10使逆变器单元INVu内的第二个支线的开关元件Sm、SUB3以互补的方式动作。控制装置10使该支线的开关元件SUB2、Sub4以互补的方式动作。
[0071]在本实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统中，使用三角形波载波调制，将来自控制装置10的逆变器U相电压指令值Vu*所对应的PWM电压Vua - Vub从逆变器单元INVu输出。
[0072]而且，相对于逆变器单元INVu的电压指令值的相位、相对于逆变器单元INVv的电压指令值的相位、以及相对于逆变器单元INVw的电压指令值的相位为每120度而偏移。
[0073]也就是说，在本实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统中，使用三角形波载波调制，将来自控制装置10的逆变器V相电压指令值Vv*所对应的PWM电压Vva - Vvb从逆变器单元INVv输出。而且，在本实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统中，使用三角形波载波调制，将来自控制装置10的逆变器W相电压指令值Vw*所对应的PWM电压Vwa -Vwb从逆变器单元INVw输出。
[0074]这样，逆变器单元INVu、INVv, INVff的动作除了电压指令值的相位偏移之外是共通的。
[0075]接下来，以第一转换器单元CNV1为例说明基于转换器单元4的电压输出方法。基于第二转换器单兀CNV2的电压输出方法也相同。
[0076]第一转换器单元CNV1具有三相半桥结构。因此，以输出系统电压的R相电压的支线为例，叙述对于电力系统的各相的电压输出方法。
[0077]转换器单元CNV1的R相支线，通过控制相对于开关元件SK1、SE2, SK3、Se4的开/关来输出电压。此时，直流电压为包含一 Vdc/2、0、+Vdc/2的三电平的电压。
[0078]控制装置10使第一转换器单元CNV1内的R相的支线的开关元件Sk1、Sk3以互补的方式动作。而且，控制装置10使转换器单元CNV1内的R相的支线的开关元件SK2、Se4以互补的方式动作。
[0079]接下来，说明包含转换器单元CNVp CNV2的R相电压Vk的输出方法。
[0080]各换流变压器TRp TR2的交流绕线以串联的方式电连接。因此，R相电压Vk基于各转换器单元CNVp CNV2的R相的输出电压来求出。
[0081]在本实施方式中，逆变器单元3的交流侧在各相上电独立。因此，不经由各相的逆变器单元3来构成短路环。因此，构成各相的逆变器单元3的开关元件的开/关状态并不特别限制。
[0082]而且，3台单相的逆变器单元3与相同的直流链路部电连接。因此，即使励磁电路的频率低的情况下，各相的逆变器单元3也以相互消除电力的脉动的方式动作。
[0083]因此，在进行通常的PWM控制的情况下，用于对直流链路部供给电力的转换器单元(PWM整流器)4能够将直流链路电压控制成一定。
[0084]而且，由于不需要进行相对于转换器单元4的开关元件的高速控制，所以能够降低该半导体元件的开关频率。由此，能够降低伴随着相对于开关元件的开关而产生的损失。
[0085]在本实施方式中，转换器单元4的数量不特别限制，也可以对应于交流侧的电压和直流链路电压而进行串联方式的电连接、并联方式的电连接。
[0086]在该实施方式中，使用中点箝位式的三电平的半导体电力转换装置。但是，并不限于此，在输出电压并不那么高的情况下，也可以使用没有中性点的双电平的半导体电力转换装置。
[0087]而且，在该实施方式中，对从绕线式感应发电机2流出电力的情况进行了说明。但是，并不限于此，也能够应用于使电力向绕线式感应发电机2流入、而从该绕线式感应发电机2获得机械式输出的情况。
[0088](第二实施方式)
[0089]接下来，说明第二实施方式。此外，省略以下各实施方式的结构中的与图1所示的结构相同部分的说明。
[0090]在第二实施方式中，相对于在第一实施方式中说明过的电路方式，设置次级侧过电压保护(0VP:0ver Voltage Protect1n)电路。
[0091]图2是示出第二实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统的过电压保护(OVP)电路的设置例的图。图2示出使用了双电平的半导体电力转换装置的例子。
[0092]如图2所示那样，在第二实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统中，在绕线式感应发电机2与各相的逆变器单元3之间设置OVP电路11、12、13。
[0093]如图2所示那样，以反并联的方式电连接晶闸管等半导体元件IlaUlb而得到OVP电路11。OVP电路12、13也相同。
[0094]OVP电路11与绕线式感应发电机2和U相的逆变器单元之间的、绕线式感应发电机2的U相的励磁绕线以并联的方式电连接。
[0095]OVP电路12与绕线式感应发电机2和V相的逆变器单元之间的、绕线式感应发电机2的V相的励磁绕线以并联的方式电连接。
[0096]OVP电路13与绕线式感应发电机2和W相的逆变器单元之间的、绕线式感应发电机2的W相的励磁绕线以并联的方式电连接。
[0097]在电力系统中发生接地、短路事故的情况下，存在在绕线式感应发电机2的一次侧(固定件侧)流动比通常运转时大得多的电流的情况。
[0098]在该情况下，在绕线式感应发电机2的次级侧(转子侧)，由于电磁感应作用而产生过大的电压。在该情况下，即使使构成励磁电路的逆变器单元3停止，也经由与该逆变器单元3内的开关元件以并联的方式电连接的二极管使电力流入直流链路部，由此，使该直流链路部的电压上升。
[0099]因此，在第二实施方式中，在由过电压检测部1a检测到绕线式感应发电机2的次级侧电压的振幅或直流链路部的电压超过预先设定的值的情况下，控制装置10的停止控制部1b使向各相的逆变器单元3的开关元件的选通信号停止，由此，使逆变器单元3停止。
[0100]然后，控制装置10的停止控制部1b对构成各相的OVP电路11、12、13的半导体元件施加起弧指令，由此，使绕线式感应发电机2的次级侧的绕线短路。这样，能够抑制向直流链路部的电力流入。在起弧指令之后，绕线式感应发电机2作为完全的感应电机而与电力系统电连接。
[0101]如上所述，在第二实施方式中，在绕线式感应发电机2的次级侧产生过大的电压的情况下，使与励磁绕线以并联的方式电连接的OVP电路动作。由此，抑制向次级励磁系统的直流链路部流入的电力，由此，能够抑制直流链路部的电压的上升。
[0102]因此，能够避免过电压对逆变器单元3、转换器单元(PWM整流器)4的元件破坏。
[0103](第三实施方式)
[0104]接下来，说明第三实施方式。
[0105]图3是示出第三实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统的OVP电路的设置例的图。在图3中，示出使用双电平的半导体电力转换装置的例子。
[0106]如图3所示那样，在第三实施方式的绕线式感应发电机的次级励磁系统中，在绕线式感应发电机2和各相的逆变器单元3之间设置OVP电路21、22。
[0107]如图3所示那样，OVP电路21包含三个半导体元件21a、21b、21c。OVP电路22的结构也相同。
[0108]设为半导体元件21a、21b、21c是晶闸管。半导体元件21a的正极成为OVP电路21的第一端子。半导体元件21a的负极与半导体元件21b的正极电连接，并且成为OVP电路21的第二端子。
[0109]半导体元件21b的负极成为OVP电路21的第三端子，并且与半导体元件21c的正极电连接。半导体元件21c的负极与半导体元件21a的正极电连接。
[0110]OVP电路21的第一端子与成为U相的逆变器单元INVu的连接点电位Vua的部位(高电位点)电连接。OVP电路21的第二端子与成为V相的逆变器单元INVv的连接点电位Vva的高电位点电连接。OVP电路21的第三端子与成为W相的逆变器单元INVw的连接点电位Vwa的高电位点电连接。
[0111]而且，OVP电路22的第一端子与成为U相的逆变器单元INVu的连接点电位Vlffi的部位(低电位点)电连接。OVP电路22的第二端子与成为V相的逆变器单元INVv的连接点电位Vvb的低电位点电连接。OVP电路21的第三端子与成为W相的逆变器单元INVw的连接点电位Vwb的低电位点电连接。
[0112]在第三实施方式中，为了使绕线式感应发电机2的3组励磁绕线的一端短路、并使励磁绕线的另一端短路，OVP电路21、22在各相的逆变器单元3的高电位侧和低电位侧各设置一个。
[0113]在第三实施方式中，当控制装置10对OVP电路22的半导体元件施加起弧指令时，绕线式感应发电机2的3组励磁绕线的中性点能够电连接。其结果，绕线式感应发电机2的各相的励磁绕线的接线是与通常的绕线式感应发电机相同的星型接线，能够使各相的励磁绕线的电位相同。
[0114]而且，通过控制装置10对OVP电路21的半导体元件施加起弧指令，能够使绕线式感应发电机2的励磁绕线的相间短路。
[0115]在控制装置10的过电压检测部1a检测到直流链路部、绕线式感应发电机2的励磁绕线的过电压的情况下，控制装置10的停止控制部1b使向各相的逆变器单元3的开关元件的选通信号停止，由此，使这些逆变器单元3停止。
[0116]然后，停止控制部1b对构成OVP电路21、22的半导体元件施加起弧指令。
[0117]这样，能够抑制向直流链路部的电力流入，能够抑制过电压的产生。与第二实施方式相同，在起弧指令之后，绕线式感应发电机2作为完全的感应电机而与电力系统电连接。
[0118]如上所述，在第三实施方式中，在第二实施方式中所说明的特征的基础上，还能够使绕线式感应发电机2的3组励磁绕线的电位相同。由此，在设计绕线式感应发电机2时，不需要考虑各相的绕线间的绝缘强度等。而且，与第二实施方式相比较，能够减少次级侧过电压保护电路的数量。
[0119]在上述各实施方式中，能够不增大直流链路电容器的容量而减小直流链路电压的变动。
[0120]说明了发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它各种形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并包含于权利要求书所记载的发明和与其等同的范围中。
【权利要求】
1.一种发电机励磁装置，其特征在于， 具备: 多个第一电力转换装置(3)，构成为与使各相的转子的绕线电独立的绕线式感应发电机(2)的转子的各相绕线电连接，将直流和交流双向转换；以及 第二电力转换装置(4)，构成为在上述第一电力转换装置(3)的直流侧与三相交流电源(I)之间将直流和交流双向转换， 使上述第一电力转换装置(3)的直流侧共通地与上述第二电力转换装置(4)的直流侧电连接。
2.如权利要求1所述的发电机励磁装置，其特征在于， 上述第二电力转换装置(4)将从上述三相交流电源(I)输出的三相交流电压转换成直流电压， 上述第一电力转换装置(3)将由上述第二电力转换装置(4)转换成的直流电压，转换成上述绕线式感应发电机(2)的各相的各自的单相交流电压。
3.如权利要求1所述的发电机励磁装置，其特征在于， 上述第一电力转换装置(3)对于上述绕线式感应发电机(2)的各相的各自具有包含以串联的方式电连接并在中性点进行区分的多个开关元件的电路， 上述第二电力转换装置(4)具有包含以串联的方式电连接并在中性点进行区分的多个开关元件的电路。
4.如权利要求1所述的发电机励磁装置，其特征在于， 还具备过电压保护电路(11、12、13)，该过电压保护电路(11、12、13)构成为设置于上述第一电力转换装置(3)的交流侧，在对上述绕线式感应发电机(2)的转子的绕线施加过电压时，对各相的各自进行短路。
5.如权利要求1所述的发电机励磁装置，其特征在于， 还具备: 停止控制部(10b)，构成为在对上述绕线式感应发电机(2)的转子的绕线施加过电压时，使上述第一电力转换装置(3)停止； 第一过电压保护电路(21)，构成为与上述第一电力转换装置(3)的交流侧的各相的高电位侧电连接，在上述第一电力转换装置(3)停止的状态下，将上述绕线式感应发电机(2)的各相的绕线的一端短路；以及 第二过电压保护电路(22)，构成为与上述第一电力转换装置(3)的交流侧的各相的低电位侧电连接，在上述第一电力转换装置(3)停止的状态下，将上述绕线式感应发电机(2)的各相的绕线的另一端短路。
6.一种电力转换系统，其特征在于， 具备: 绕线式感应发电机(2)，使各相的转子的绕线电独立； 多个第一电力转换装置(3)，与上述绕线式感应发电机(2)的转子的各相绕线电连接，而将直流和交流双向转换；以及 第二电力转换装置(4)，在上述第一电力转换装置(3)的直流侧与交流电源之间将直流和交流双向转换， 使上述第一电力转换装置(3)的直流侧共通地与上述第二电力转换装置(4)的直流侧电连接。
【文档编号】H02P9/30GK104253569SQ201410298665
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】稻垣克久, 铃木健太郎, 长谷川隆太, 石月照之, 楠清志 申请人:株式会社东芝