提供能够省略如缓冲电抗器那样的高成本、大型的电抗器，廉价且小型的电力变换装置。具有：通过开关对直流和交流进行变换的多个开关元件(21u、21x)；包括开关元件(21u、21x)和电容器(30)的单位单元(C)；以及至少包括一个单位单元(C)的单位桥臂(10P、10N)，变压器(40)的一次侧连接于一对单位桥臂(10P、10N)之间，以便通过漏电感成分来抑制短路电流。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换装置
[0001 ] 本专利技术的实施方式涉及在交流与直流之间相互变换电力的电力变换装置。
技术介绍
在交流与直流之间相互进行电力的变换的电力变换装置使用于各种用途。例如，作为将电力系统的交流变换为直流的变换器、将直流变换为交流并用于马达驱动的逆变器，使用三相二电平的类型。所谓三相二电平，是通过进行六个开关的导通断开的二电平间的切换来进行直流与三相交流的变换的方法。进行导通断开的切换即开关的开关元件使用半导体元件。一般而言，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)作为开关元件而使用。三相二电平逆变器能够如上所述那样，以最小限六个构成该开关元件。三相二电平逆变器的控制方法一般而言是PWM控制。PWM控制是通过控制脉冲宽度来控制所输出的交流电压的大小的方法。例如，在设所输入的直流电压为Vdc时,对于各相，以规定的定时进行+Vdc/2和一 Vdc/2这二值的切换。由此，能够使来自三相二电平逆变器的输出波形成为模拟地生成的交流的波形。但是，最近，与交流送电相比，电力损失较少的大规模的直流送电的必要性提高。例如，利用海底电缆的送电、50Hz - 60Hz的变换、从远距离的大规模太阳光发电系统到消费地的长距离直流送电等受到关注。这种直流送电的情况下，作为导通断开的对象的直流为300kV等的超高电压。另一方面，作为开关元件而使用的IGBT，额定为6500V左右。因此，通过采用将其串联连接多个而成的多级(多电平)逆变器，能够减小落到各个开关元件上的电压。在先技术文献非专利文献专利文献1:日本特表2010 — 512134号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在如上所述的电力变换装置中，作为相应于开关而切换电压的输出的有无的电压源，有时使用电容器。在该情况下，例如构成有在两个开关元件上并联地连接有直流电容器的单位单元。在这种单位单元中，在一方的开关元件导通时，输出直流电容器量的电压，另一方的开关元件导通时，为零电压。作为各单位单元的构成要素的直流电容器，为了适当进行充放电而需要将电压值控制为一定。为此，在单位单元中，需要始终流动着使直流电源回流的回流电流。更具体而言，需要对各相设置用于充放电的短路路径。但是，在三相用的电力变换装置中，将三相连接于同一直流电源。为此，在各相的直流电压合成值哪怕稍微不同时，在相间将流动过大的短路电流，可能对设备造成影响。即使各相的直流电压合成值的平均值一致，如果导通断开的定时或周期不同，也会产生同样的问题。为了应对该情况,在各相中插入缓冲电抗器(buffer reactor),来施加限制以避免短路电流过大。但是，使用该缓冲电抗器的结果是，招致装置整体的大型化、高成本化。本专利技术的实施方式，目的在于能够省略如缓冲电抗器那样的高成本、大型的电抗器省略，提供廉价且小型的电力变换装置。用于解决问题的手段为了解决如上所述的课题，实施方式的电力变换装置的特征在于具有以下的构成。(1)多个开关元件，通过开关对直流和交流进行变换；(2)单位单元，包括所述开关元件和电容器；(3)单位桥臂，至少包括一个所述单位单元；(4)变压器，将一次绕阻连接于一对所述单位桥臂之间，以便通过漏电感成分来抑制短路电流。 【附图说明】图1是对实施方式的电力变换装置的构成例进行表示的电路图。图2是对图1的单位单元进行表示的电路图。图3是对使用了电抗器的电力变换装置的构成例进行表示的电路图。图4是对图1的一相进行简略地表示的电路图。图5是对正侧的单位单元的电压波形(A)、负侧的单位单元的电压波形⑶进行表示的图。图6是对正侧变压器一次绕阻的电压波形(A)、负侧变压器一次绕阻的电压波形(B)、变压器次级绕阻的电压波形(C)进行表示的图。图7是对各相并联地连接了变压器次级绕阻的一例进行表示的电路图。图8是对将各相的变压器的一次次级绕阻设为共用的铁心的一例进行表示的构成图。图9是对使用了三相变压器的一例进行表示的构成图。【具体实施方式】[A.实施方式的构成][1.整体构成]参照图1以及图2对本实施方式的构成进行说明。本实施方式是连接于三相的交流系统与直流系统之间并进行交流与直流的变换的电力变换装置。该电力变换装置在各三相具有正侧和负侧的相桥臂即单位桥臂10P、10N。该单位桥臂10?、1(^经由变压器40?、4(^连接于交流系统。[2.单位桥臂]正侧的单位桥臂10P、及负侧的单位桥臂ION是将N个单位单元C串联连接后的桥臂。单位单元C是后述的斩波桥单位变换器。另外，图1是N = 2的例子，但只要NSl即可。[3.单位单元]如图2所示，作为单位单元C的斩波桥单位变换器是将铁心(leg) 20和电容器30并联地连接的变换器。在铁心20上，串联地连接有具有自我消弧能力的两个开关元件21U、21X。作为该开关元件21U、21X，例如使用IGBT。在各开关元件21U、21X上，反并联地连接有二极管22U、22X。该二极管22U、22X是反馈二极管。[4.变压器]变压器40P、40N是一次次级绕阻间的线圈比1:1的绝缘用的单相变压器。变压器40P、40N按各相并分正侧和负侧而设置。另外，变压器40P、40N的一次次级绕阻中的正侧以黑点表示。[5.各部的连接关系][0041 ] 正侧的各相的单位桥臂IOP的一端分别连接于直流电源的正侧。各相的单位桥臂IOP的另一端分别连接于正侧的变压器40P的一次绕阻的正侧。负侧的各相的单位桥臂ION的一端分别连接于直流电源的负侧。各相的单位桥臂ION的另一端分别连接于负侧的变压器40P的一次绕阻的正侧。各相中的正侧的变压器40P的一次绕阻的负侧与负侧的变压器40N的一次绕阻的负侧互相连接。此外，正侧的变压器40P的一次绕阻的负侧与负侧的变压器40N的一次绕阻的负侧在U相、V相、W相这三相间也互相连接。各相中的正侧的变压器40P的次级绕阻与负侧的变压器40N的次级绕阻串联地连接。负侧的变压器40N的次级绕阻的负侧在U相、V相、W相这三相间互相短路连接。正侧的变压器40P的次级绕阻的正侧作为U相、V相、W相的连接端与交流侧连接。[B.实施方式的作用][1.漏电感的利用]在实际的变压器中，必然存在由磁漏引起的漏磁通。该漏磁通对变压作用没帮助，作为一次侧以及二次侧的线圈的漏电感而起作用。在本实施方式中，如后所述流动直流循环电流时，作为绝缘变压器的变压器40P、40N的一次侧的线圈成为直流循环电流的路径。为此，通过变压器40P、40N的一次绕阻的漏电感成分，与电抗器同样地，抑制直流循环电流的剧增。例如，如图3所示，在设置电抗器L并为了对系统的输出和绝缘而使用了绝缘变压器T的情况下，无法利用绝缘变压器T的线圈部分作为电抗器。在本实施方式中，通过采用如上所述的接线构造，能够使变压器40P、40N的一次侧的漏电感成分作为电抗器发挥功倉泛。[2.高次谐波的抑制]此外，在半导体元件的开关中，产生失真波。并且，该失真波中包括的高次谐波成分对设备造成影响。为了应对该情况，例如考虑插入滤波器，该滤波器吸收所产生的高次谐波。该滤波器一般而言，能够以对高次谐波成分进行抑制的电抗器、电容器构成。但是，为了将流出到电力系统的高次谐波成分减轻到不对其他的设备带来影响的电平，需要较大的容量的滤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电力变换装置，其特征在于，具有：多个开关元件，通过开关对直流和交流进行变换；单位单元，包括所述开关元件和电容器；单位桥臂，至少包括一个所述单位单元；以及变压器，将一次绕阻连接于一对所述单位桥臂之间，以便通过漏电感成分来抑制短路电流。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.24 JP 2011-2568251.一种电力变换装置，其特征在于，具有: 多个开关元件，通过开关对直流和交流进行变换； 单位单元，包括所述开关元件和电容器； 单位桥臂，至少包括一个所述单位单元；以及 变压器，将一次绕阻连接于一对所述单位桥臂之间，以便通过漏电感成分来抑制短路电流。2.如权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于， 所述单位单元中的所述开关元件串联地连接有多个， 所述单位单元中的所述电容器与所述开关元件并联地连接， 所述单位桥臂中的所述单位单元连接有一个或串联地连接有多个， 所述一对单位桥臂对应于三相而设置， 所述变压器是针对各相分别设有两个的单相变压器， 各相中的一方的单位桥 臂的端部与一方的单相变压器的一次绕阻的正侧连接， 各相中的另一方的单位桥臂的端部与另一方的单相变压器的一次绕阻的正侧连接， 各相中的两个单相变压器的一次绕阻的负侧彼此互相连接， 各相中的两个单相变压器的一次绕阻的负侧在三相间也互相连接， 各相中的两个单相变压器的次级绕阻彼此互相连接， 各相中的所述两个单相变压器的次级绕阻的负侧在三相间也互相连接。3.如权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于， 各相中的两个单相变压器的次级绕阻彼此互相串联地连接。4.如权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于， 各相中的两个单相变压器的次级绕阻彼此互相并联地连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：中泽洋介，村尾武，爪长正宏，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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