JP2002305883A - 単相電力変換装置 - Google Patents
単相電力変換装置Info
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- JP2002305883A JP2002305883A JP2001104868A JP2001104868A JP2002305883A JP 2002305883 A JP2002305883 A JP 2002305883A JP 2001104868 A JP2001104868 A JP 2001104868A JP 2001104868 A JP2001104868 A JP 2001104868A JP 2002305883 A JP2002305883 A JP 2002305883A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 商用交流電源と直列に接続するリアクトルお
よび並列に接続するコンデンサが各１個で系統連系をさ
せることができる単相電力変換装置を提供する。 【解決手段】 逆方向に導通機能を持たせたスイッチ素
子による単相ブリッジ回路からなり、直流側に直流電源
を接続し、交流側に接続する商用交流電源と直列にリア
クトルを接続するとともに商用交流電源と並列にコンデ
ンサを接続し、前記単相電力変換装置の出力電圧指令値
が正の半サイクルの間、第１のアームのスイッチ素子を
ＰＷＭ制御するとともに第２のアームのうち直流電源の
負側に接続されたスイッチ素子を連続してＯＮさせ、系
統連系する電圧指令値が負の半サイクルの間、第１のア
ームのスイッチ素子をＰＷＭ制御するとともに第２のア
ームのうち直流電源の正側に接続されたスイッチ素子を
連続してＯＮさせる制御を行うことを特徴とする。
よび並列に接続するコンデンサが各１個で系統連系をさ
せることができる単相電力変換装置を提供する。 【解決手段】 逆方向に導通機能を持たせたスイッチ素
子による単相ブリッジ回路からなり、直流側に直流電源
を接続し、交流側に接続する商用交流電源と直列にリア
クトルを接続するとともに商用交流電源と並列にコンデ
ンサを接続し、前記単相電力変換装置の出力電圧指令値
が正の半サイクルの間、第１のアームのスイッチ素子を
ＰＷＭ制御するとともに第２のアームのうち直流電源の
負側に接続されたスイッチ素子を連続してＯＮさせ、系
統連系する電圧指令値が負の半サイクルの間、第１のア
ームのスイッチ素子をＰＷＭ制御するとともに第２のア
ームのうち直流電源の正側に接続されたスイッチ素子を
連続してＯＮさせる制御を行うことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、太陽電池等で得
られた直流電力を商用交流電源と系統連系を行うための
単相電力変換装置に関する。
られた直流電力を商用交流電源と系統連系を行うための
単相電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】直流電力と商用交流電源との系統連系を
行うための単相電力変換装置として図３に示した特開平
０９−３０８２６３号を例にとって従来の技術について
説明する。図３において、太陽電池等から得られた直流
電力による電源であるバッテリ１は、単相電力変換装置
４の直流側に接続され、商用交流電源３は前記単相電力
変換装置４の交流側に接続されている。なお、制御回路
および負荷は図示を省略してある。
行うための単相電力変換装置として図３に示した特開平
０９−３０８２６３号を例にとって従来の技術について
説明する。図３において、太陽電池等から得られた直流
電力による電源であるバッテリ１は、単相電力変換装置
４の直流側に接続され、商用交流電源３は前記単相電力
変換装置４の交流側に接続されている。なお、制御回路
および負荷は図示を省略してある。
【０００３】単相電力変換装置４は、スイッチ素子２
１、２２を直列接続した第１のアームとスイッチ素子２
３、２４を直列接続した第２のアームとを並列に接続し
た単相ブリッジ回路となっている。また、スイッチ素子
２１から２４には、それぞれダイオード２１ａから２４
ａを並列に接続して逆方向に導通機能を持たせ、インバ
ータを構成している。さらに、各アームの接続点からそ
れぞれリアクトル４５、４７を介して商用交流電源３に
接続し、これらのリアクトル４５および４７と商用交流
電源３との接続点にコンデンサ４６および４８の一方の
端子を接続している。そしてコンデンサ４６および４８
の他の端子は電位を固定するために戻り線として直流ラ
インの負側に接続している。この戻り線は直流ラインの
正側に接続してもよい。
１、２２を直列接続した第１のアームとスイッチ素子２
３、２４を直列接続した第２のアームとを並列に接続し
た単相ブリッジ回路となっている。また、スイッチ素子
２１から２４には、それぞれダイオード２１ａから２４
ａを並列に接続して逆方向に導通機能を持たせ、インバ
ータを構成している。さらに、各アームの接続点からそ
れぞれリアクトル４５、４７を介して商用交流電源３に
接続し、これらのリアクトル４５および４７と商用交流
電源３との接続点にコンデンサ４６および４８の一方の
端子を接続している。そしてコンデンサ４６および４８
の他の端子は電位を固定するために戻り線として直流ラ
インの負側に接続している。この戻り線は直流ラインの
正側に接続してもよい。
【０００４】このような構成による直流電力と商用交流
電源との系統連系を行うための単相電力変換装置の各ス
イッチ素子に与えるゲート信号を図４に示す。この図に
おいて、前記単相電力変換装置の出力電圧指令値が負で
ある期間Ｔ１では、図３のスイッチ素子２３および２４
のゲートに図示したＰＷＭ信号を与え、スイッチ素子２
１にはゲート信号を与えずに休止させ、スイッチ素子２
２には期間Ｔ１の間ゲート信号を与え続けて図３のリア
クトル４５のインバータ側の電位を直流ラインの負側の
電位に固定する。また、前記単相電力変換装置の出力電
圧指令値が正である期間Ｔ２では、図３のスイッチ素子
２１および２２のゲートに図示したＰＷＭ信号を与え、
スイッチ素子２３にはゲート信号を与えずに休止させ、
スイッチ素子２４には期間Ｔ２の間ゲート信号を与え続
けて図３のリアクトル４７のインバータ側の電位を直流
ラインの負側の電位に固定する。
電源との系統連系を行うための単相電力変換装置の各ス
イッチ素子に与えるゲート信号を図４に示す。この図に
おいて、前記単相電力変換装置の出力電圧指令値が負で
ある期間Ｔ１では、図３のスイッチ素子２３および２４
のゲートに図示したＰＷＭ信号を与え、スイッチ素子２
１にはゲート信号を与えずに休止させ、スイッチ素子２
２には期間Ｔ１の間ゲート信号を与え続けて図３のリア
クトル４５のインバータ側の電位を直流ラインの負側の
電位に固定する。また、前記単相電力変換装置の出力電
圧指令値が正である期間Ｔ２では、図３のスイッチ素子
２１および２２のゲートに図示したＰＷＭ信号を与え、
スイッチ素子２３にはゲート信号を与えずに休止させ、
スイッチ素子２４には期間Ｔ２の間ゲート信号を与え続
けて図３のリアクトル４７のインバータ側の電位を直流
ラインの負側の電位に固定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述の方法に
はリアクトルおよびコンデンサが２つずつ必要となり、
戻り線も必要となることから部品点数が多く、回路構成
が複雑になるという課題があった。また、図５に示すリ
アクトルおよびコンデンサが各１個で、２つのアームの
うち片側をスイッチ素子でなくダイオードとした構成で
は、順変換器の機能しかなく、系統連系の目的を達する
ことができない。
はリアクトルおよびコンデンサが２つずつ必要となり、
戻り線も必要となることから部品点数が多く、回路構成
が複雑になるという課題があった。また、図５に示すリ
アクトルおよびコンデンサが各１個で、２つのアームの
うち片側をスイッチ素子でなくダイオードとした構成で
は、順変換器の機能しかなく、系統連系の目的を達する
ことができない。
【０００６】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、直流電源と商用交流電源との系統連系を行うと
き、商用交流電源と直列に接続するリアクトルおよび並
列に接続するコンデンサが各１個で系統連系をさせるこ
とができる単相電力変換装置を提供することを目的とす
る。
ので、直流電源と商用交流電源との系統連系を行うと
き、商用交流電源と直列に接続するリアクトルおよび並
列に接続するコンデンサが各１個で系統連系をさせるこ
とができる単相電力変換装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、直流電源と商用交流電源との系統連系を行うため、
逆方向に導通機能を持たせたスイッチ素子を直列接続し
た第１および第２のアームを並列に接続した単相ブリッ
ジ回路からなる単相電力変換装置であって、前記単相ブ
リッジ回路の直流側に前記直流電源を接続し、前記単相
ブリッジ回路の交流側に接続する商用交流電源と直列に
リアクトルを接続するとともに前記商用交流電源と並列
にコンデンサを接続して系統連系を可能としたことを特
徴とする単相電力変換装置を提供する。
は、直流電源と商用交流電源との系統連系を行うため、
逆方向に導通機能を持たせたスイッチ素子を直列接続し
た第１および第２のアームを並列に接続した単相ブリッ
ジ回路からなる単相電力変換装置であって、前記単相ブ
リッジ回路の直流側に前記直流電源を接続し、前記単相
ブリッジ回路の交流側に接続する商用交流電源と直列に
リアクトルを接続するとともに前記商用交流電源と並列
にコンデンサを接続して系統連系を可能としたことを特
徴とする単相電力変換装置を提供する。
【０００８】この発明によれば、フルブリッジ構成のイ
ンバータと直列リアクトル１個、並列コンデンサ１個の
構成によって系統連系を可能とする。
ンバータと直列リアクトル１個、並列コンデンサ１個の
構成によって系統連系を可能とする。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
単相電力変換装置において、前記単相電力変換装置の出
力電圧指令値が正の半サイクルの間、前記第１のアーム
のスイッチ素子をＰＷＭ制御するとともに前記第２のア
ームのうち前記直流電源の負側に接続されたスイッチ素
子を連続してＯＮさせ、前記単相電力変換装置の出力電
圧指令値が負の半サイクルの間、前記第１のアームのス
イッチ素子をＰＷＭ制御するとともに前記第２のアーム
のうち前記直流電源の正側に接続されたスイッチ素子を
連続してＯＮさせる制御を行うことを特徴とする。
単相電力変換装置において、前記単相電力変換装置の出
力電圧指令値が正の半サイクルの間、前記第１のアーム
のスイッチ素子をＰＷＭ制御するとともに前記第２のア
ームのうち前記直流電源の負側に接続されたスイッチ素
子を連続してＯＮさせ、前記単相電力変換装置の出力電
圧指令値が負の半サイクルの間、前記第１のアームのス
イッチ素子をＰＷＭ制御するとともに前記第２のアーム
のうち前記直流電源の正側に接続されたスイッチ素子を
連続してＯＮさせる制御を行うことを特徴とする。
【００１０】この発明によれば、各スイッチ素子に上述
のドライブ信号を与えることによって系統連携を可能と
し、片側のアームのスイッチ損失を減少させることがで
きる。
のドライブ信号を与えることによって系統連携を可能と
し、片側のアームのスイッチ損失を減少させることがで
きる。
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載の単相電力変換装置において、前記スイッチ素子
は、ＩＧＢＴにダイオードを並列接続して逆方向に導通
機能を持たせたことを特徴とする。
２記載の単相電力変換装置において、前記スイッチ素子
は、ＩＧＢＴにダイオードを並列接続して逆方向に導通
機能を持たせたことを特徴とする。
【００１２】この発明によれば、スイッチ素子としてＩ
ＧＢＴを使用することによって高電圧の交流ラインへ直
接連系することが可能となる。
ＧＢＴを使用することによって高電圧の交流ラインへ直
接連系することが可能となる。
【００１３】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
または２記載の単相電力変換装置において、前記スイッ
チ素子は、ＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする。
または２記載の単相電力変換装置において、前記スイッ
チ素子は、ＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする。
【００１４】この発明によれば、スイッチ素子としてＭ
ＯＳＦＥＴを使用することによって、スイッチ素子の並
列使用を容易にし、大電流に対応する単相電力変換装置
を提供することができる。
ＯＳＦＥＴを使用することによって、スイッチ素子の並
列使用を容易にし、大電流に対応する単相電力変換装置
を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一実
施形態による商用交流電源との系統連系を行う単相電力
変換装置の構成を示す回路図である。この図において、
太陽電池等から得られた直流電力による電源であるバッ
テリ１は、単相電力変換装置２の直流側に接続され、商
用交流電源３は前記単相電力変換装置２の交流側に接続
されている。なお、制御回路および負荷は図示を省略し
てある。
いて図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一実
施形態による商用交流電源との系統連系を行う単相電力
変換装置の構成を示す回路図である。この図において、
太陽電池等から得られた直流電力による電源であるバッ
テリ１は、単相電力変換装置２の直流側に接続され、商
用交流電源３は前記単相電力変換装置２の交流側に接続
されている。なお、制御回路および負荷は図示を省略し
てある。
【００１６】単相電力変換装置２は、スイッチ素子２
１、２２を直列接続した第１のアームとスイッチ素子２
３、２４を直列接続した第２のアームとを並列に接続し
た単相ブリッジ回路となっており、スイッチ素子にはＩ
ＧＢＴを使っている。また、スイッチ素子２１から２４
には、それぞれダイオード２１ａから２４ａを並列に接
続して逆方向に導通機能を持たせインバータを構成して
いる。さらに、第１のアームを構成するスイッチ素子２
１および２２の接続点に接続したリアクトル２５を介し
て商用交流電源３の一方の端子に接続し、この商用交流
電源３と並列にコンデンサ２６を接続している。そして
コンデンサ２６が並列に接続された商用交流電源３の他
の端子は単相ブリッジの第２のアームのスイッチ素子２
３および２４の接続点に接続されている。
１、２２を直列接続した第１のアームとスイッチ素子２
３、２４を直列接続した第２のアームとを並列に接続し
た単相ブリッジ回路となっており、スイッチ素子にはＩ
ＧＢＴを使っている。また、スイッチ素子２１から２４
には、それぞれダイオード２１ａから２４ａを並列に接
続して逆方向に導通機能を持たせインバータを構成して
いる。さらに、第１のアームを構成するスイッチ素子２
１および２２の接続点に接続したリアクトル２５を介し
て商用交流電源３の一方の端子に接続し、この商用交流
電源３と並列にコンデンサ２６を接続している。そして
コンデンサ２６が並列に接続された商用交流電源３の他
の端子は単相ブリッジの第２のアームのスイッチ素子２
３および２４の接続点に接続されている。
【００１７】このような構成による直流電力１と商用交
流電源３との系統連系を行うための単相電力変換装置２
の各スイッチ素子に与えるゲート信号を図２に示す。こ
の図において、前記単相電力変換装置の出力電圧指令値
が負である期間Ｔ１では、図１のスイッチ素子２１およ
び２２のゲートに図示したＰＷＭ信号を与え、スイッチ
素子２４にはゲート信号を与えずに休止させ、スイッチ
素子２３には期間Ｔ１の間ゲート信号を与え続けて図１
のリアクトル２５が接続されていない側の商用交流電源
３の電位を直流ラインの正側の電位に固定する。また、
前記単相電力変換装置の出力電圧指令値が正である期間
Ｔ２では、図１のスイッチ素子２１および２２のゲート
に図示したＰＷＭ信号を与え、スイッチ素子２３にはゲ
ート信号を与えずに休止させ、スイッチ素子２４には期
間Ｔ２の間ゲート信号を与え続けて図１のリアクトル２
５が接続されていない側の商用交流電源３の電位を直流
ラインの負側の電位に固定する。
流電源３との系統連系を行うための単相電力変換装置２
の各スイッチ素子に与えるゲート信号を図２に示す。こ
の図において、前記単相電力変換装置の出力電圧指令値
が負である期間Ｔ１では、図１のスイッチ素子２１およ
び２２のゲートに図示したＰＷＭ信号を与え、スイッチ
素子２４にはゲート信号を与えずに休止させ、スイッチ
素子２３には期間Ｔ１の間ゲート信号を与え続けて図１
のリアクトル２５が接続されていない側の商用交流電源
３の電位を直流ラインの正側の電位に固定する。また、
前記単相電力変換装置の出力電圧指令値が正である期間
Ｔ２では、図１のスイッチ素子２１および２２のゲート
に図示したＰＷＭ信号を与え、スイッチ素子２３にはゲ
ート信号を与えずに休止させ、スイッチ素子２４には期
間Ｔ２の間ゲート信号を与え続けて図１のリアクトル２
５が接続されていない側の商用交流電源３の電位を直流
ラインの負側の電位に固定する。
【００１８】上述の制御により商用交流電源に接続する
１個の直列リアクトルおよび１個の並列コンデンサの構
成によって直流電源と商用交流電源との系統連系を行う
ことができる。
１個の直列リアクトルおよび１個の並列コンデンサの構
成によって直流電源と商用交流電源との系統連系を行う
ことができる。
【００１９】以上、本発明の一実施形態の動作を図面を
参照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限ら
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計変更等があっても本発明に含まれる。例えばスイッチ
素子はＩＧＢＴに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥ
Ｔやその他の素子であってもよい。また、直流電源は太
陽電池によって得られたものに限定されるものではな
く、どのような種類の発電装置によるものであってもよ
い。
参照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限ら
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計変更等があっても本発明に含まれる。例えばスイッチ
素子はＩＧＢＴに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥ
Ｔやその他の素子であってもよい。また、直流電源は太
陽電池によって得られたものに限定されるものではな
く、どのような種類の発電装置によるものであってもよ
い。
【００２０】
【発明の効果】これまでに説明したように、この発明に
よれば、フルブリッジ構成のインバータと直列リアクト
ル１個、並列コンデンサ１個の構成で戻り線を設けるこ
となく系統連系ができる制御方式としたので、部品点数
が減少し、回路構成が簡単になるという効果が得られ
る。
よれば、フルブリッジ構成のインバータと直列リアクト
ル１個、並列コンデンサ１個の構成で戻り線を設けるこ
となく系統連系ができる制御方式としたので、部品点数
が減少し、回路構成が簡単になるという効果が得られ
る。
【００２１】また、フルブリッジ回路のうちの１つのア
ームはＰＷＭ制御を行わず、半サイクル毎のスイッチン
グのみであるので、このアームのスイッチング損失を小
さくすることができるという効果が得られる。
ームはＰＷＭ制御を行わず、半サイクル毎のスイッチン
グのみであるので、このアームのスイッチング損失を小
さくすることができるという効果が得られる。
【００２２】さらにＰＷＭ制御を行わないアームの素子
は、高速スイッチングが不要となり安価な素子を使用す
ることができるという効果が得られる。
は、高速スイッチングが不要となり安価な素子を使用す
ることができるという効果が得られる。
【図１】 本発明の一実施形態による商用交流電源との
系統連系を行う単相電力変換装置の構成を示す回路図。
系統連系を行う単相電力変換装置の構成を示す回路図。
【図２】 図１の単相電力変換装置のドライブ信号を示
す図。
す図。
【図３】 従来の技術による商用交流電源との系統連系
を行う単相電力変換装置の構成を示す回路図。
を行う単相電力変換装置の構成を示す回路図。
【図４】 図３の単相電力変換装置のドライブ信号を示
す図。
す図。
【図５】 従来の技術による順変換装置の構成を示す回
路図。
路図。
１…バッテリ ２、４、５…単相電力変換装置 ３…商用交流電源 ２１〜２４…スイッチ素子 ２１ａ〜２４ａ…ダイオード ２５…リアクトル ２６…コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大嶽 宏之 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社冷熱事業本部内 (72)発明者 杉本 英彦 愛知県春日井市岩成台３丁目４番地の16 Ｆターム(参考） 5H007 BB07 CA01 CB05 CC09 EA02
Claims (4)
- 【請求項１】 直流電源と商用交流電源との系統連系を
行うため、逆方向に導通機能を持たせたスイッチ素子を
直列接続した第１および第２のアームを並列に接続した
単相ブリッジ回路からなる単相電力変換装置であって、 前記単相ブリッジ回路の直流側に前記直流電源を接続
し、 前記単相ブリッジ回路の交流側に接続する商用交流電源
と直列にリアクトルを接続するとともに前記商用交流電
源と並列にコンデンサを接続して系統連系を可能とした
ことを特徴とする単相電力変換装置。 - 【請求項２】 前記単相電力変換装置の出力電圧指令値
が正の半サイクルの間、前記第１のアームのスイッチ素
子をＰＷＭ制御するとともに前記第２のアームのうち前
記直流電源の負側に接続されたスイッチ素子を連続して
ＯＮさせ、 前記単相電力変換装置の出力電圧指令値が負の半サイク
ルの間、前記第１のアームのスイッチ素子をＰＷＭ制御
するとともに前記第２のアームのうち前記直流電源の正
側に接続されたスイッチ素子を連続してＯＮさせる制御
を行うことを特徴とする請求項１記載の単相電力変換装
置。 - 【請求項３】 前記スイッチ素子は、ＩＧＢＴにダイオ
ードを並列接続して逆方向に導通機能を持たせたことを
特徴とする請求項１または２記載の単相電力変換装置。 - 【請求項４】 前記スイッチ素子は、ＭＯＳＦＥＴであ
ることを特徴とする請求項１または２記載の単相電力変
換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104868A JP2002305883A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 単相電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104868A JP2002305883A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 単相電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002305883A true JP2002305883A (ja) | 2002-10-18 |
Family
ID=18957662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001104868A Pending JP2002305883A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 単相電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002305883A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010088300A (ja) * | 2004-10-06 | 2010-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
| CN103715932A (zh) * | 2012-09-28 | 2014-04-09 | 株式会社安川电机 | 电力变换装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1014258A (ja) * | 1996-06-27 | 1998-01-16 | Matsushita Electric Works Ltd | 電力変換装置 |
| JP2000152661A (ja) * | 1998-11-10 | 2000-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 系統連系インバータ装置 |
| JP2000295857A (ja) * | 1999-04-09 | 2000-10-20 | Fuji Electric Co Ltd | インバータ装置 |
-
2001
- 2001-04-03 JP JP2001104868A patent/JP2002305883A/ja active Pending
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| US9178445B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-11-03 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Power conversion apparatus |
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