JP2003180080A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
- Publication number
- JP2003180080A JP2003180080A JP2001376756A JP2001376756A JP2003180080A JP 2003180080 A JP2003180080 A JP 2003180080A JP 2001376756 A JP2001376756 A JP 2001376756A JP 2001376756 A JP2001376756 A JP 2001376756A JP 2003180080 A JP2003180080 A JP 2003180080A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- power supply
- pair
- power
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池電源の大容量化を行わずに、システ
ムの大容量化を図ることができる電力変換装置を提供す
ること。 【解決手段】 Ｕ相用単相インバータ１０u、Ｖ相用単
相インバータ１０v、Ｗ相用単相インバータ１０wと、こ
れらインバータのドライバ４u、４v、４wを制御するコ
ントローラ３とで電力変換装置を構成した。燃料電池１
auと１buはＵ相用燃料電池電源を、燃料電池１avと１bv
はＶ相用燃料電池電源を、燃料電池１awと１bwはＷ相用
燃料電池電源を夫々構成している。トランジスタ２auと
２buはＵ相用電力変換部を、トランジスタ２avと２bvは
Ｖ相用電力変換部を、トランジスタ２awと２bwはＷ相用
電力変換部を夫々構成している。スター結線の三相交流
モータ６のＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線の夫々の一端
は、Ｕ相用出力端子５u、Ｖ相用出力端子５v、Ｗ相用出
力端子５wに夫々接続されている。
ムの大容量化を図ることができる電力変換装置を提供す
ること。 【解決手段】 Ｕ相用単相インバータ１０u、Ｖ相用単
相インバータ１０v、Ｗ相用単相インバータ１０wと、こ
れらインバータのドライバ４u、４v、４wを制御するコ
ントローラ３とで電力変換装置を構成した。燃料電池１
auと１buはＵ相用燃料電池電源を、燃料電池１avと１bv
はＶ相用燃料電池電源を、燃料電池１awと１bwはＷ相用
燃料電池電源を夫々構成している。トランジスタ２auと
２buはＵ相用電力変換部を、トランジスタ２avと２bvは
Ｖ相用電力変換部を、トランジスタ２awと２bwはＷ相用
電力変換部を夫々構成している。スター結線の三相交流
モータ６のＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線の夫々の一端
は、Ｕ相用出力端子５u、Ｖ相用出力端子５v、Ｗ相用出
力端子５wに夫々接続されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池電源の直
流電力を多相交流電力に変換する電力変換装置に関し、
特に、車載燃料電池の直流電力を三相交流電力に変換し
て燃料電池電車の三相交流モータに供給する電力変換装
置に関する。
流電力を多相交流電力に変換する電力変換装置に関し、
特に、車載燃料電池の直流電力を三相交流電力に変換し
て燃料電池電車の三相交流モータに供給する電力変換装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電化されていない鉄道路線ではディーゼ
ル気動車が使われているが、ディーゼル気動車は排気ガ
スが多く且つ騒音が大きいという問題がある。そこで、
低公害の燃料電池を電源とした燃料電池電車の登場が熱
望されている。
ル気動車が使われているが、ディーゼル気動車は排気ガ
スが多く且つ騒音が大きいという問題がある。そこで、
低公害の燃料電池を電源とした燃料電池電車の登場が熱
望されている。
【０００３】燃料電池電車において、通常の３相電力変
換装置を使用して直流電力を交流電力に変換する場合、
燃料電池本体の大容量化が必要となる。通常の３相電力
変換装置は、例えば図３に示す如く、燃料電池１a、１
b、１c、１dを直列接続して構成された燃料電池電源の
直流電力を、６個の半導体電力変換素子２au、２bu、２
av、２bv、２aw、及び２bwで三相交流電力に変換し、三
相交流モータ６に供給するものである。これら、６個の
半導体電力変換素子２au〜２bwは、その制御電極に、図
示されていないドライバからパルス幅変調された駆動パ
ルスが印加され、選択的にオンオフする。ドライバは、
図示されていないコントローラによって制御される。
換装置を使用して直流電力を交流電力に変換する場合、
燃料電池本体の大容量化が必要となる。通常の３相電力
変換装置は、例えば図３に示す如く、燃料電池１a、１
b、１c、１dを直列接続して構成された燃料電池電源の
直流電力を、６個の半導体電力変換素子２au、２bu、２
av、２bv、２aw、及び２bwで三相交流電力に変換し、三
相交流モータ６に供給するものである。これら、６個の
半導体電力変換素子２au〜２bwは、その制御電極に、図
示されていないドライバからパルス幅変調された駆動パ
ルスが印加され、選択的にオンオフする。ドライバは、
図示されていないコントローラによって制御される。
【０００４】ところで、燃料電池本体の大容量化は、燃
料電池の直列化又は並列化で行われる。燃料電池の直列
化は積層するセル数が増加することであるが、前記セル
は例えば固体高分子膜で燃料（水素）と空気（酸素）を
分離する構造であるので、前記固体高分子膜が劣化や破
損する恐れがある。このため、現実には３００〜５００
（Ｖ）が上限となっている。因みに、この場合、積層さ
れるセル数は５００枚程度である。目標の６００（Ｖ）
や８００（Ｖ）を、燃料電池を直列化して実現すること
は、現実には殆ど困難である。
料電池の直列化又は並列化で行われる。燃料電池の直列
化は積層するセル数が増加することであるが、前記セル
は例えば固体高分子膜で燃料（水素）と空気（酸素）を
分離する構造であるので、前記固体高分子膜が劣化や破
損する恐れがある。このため、現実には３００〜５００
（Ｖ）が上限となっている。因みに、この場合、積層さ
れるセル数は５００枚程度である。目標の６００（Ｖ）
や８００（Ｖ）を、燃料電池を直列化して実現すること
は、現実には殆ど困難である。
【０００５】従って、燃料電池の直列化は、電池電源の
信頼性の低下を招く恐れがあるという問題がある。ま
た、燃料電池の並列化はＤＣ／ＤＣコンバータが必要で
あるので装置が複雑になるという問題がある。
信頼性の低下を招く恐れがあるという問題がある。ま
た、燃料電池の並列化はＤＣ／ＤＣコンバータが必要で
あるので装置が複雑になるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、燃料電池電源の大容量化を行わずに、シス
テムの大容量化を図ることができる燃料電池電源の直流
電力を多相の交流電力に変換する電力変換装置を提供す
ることである。
する課題は、燃料電池電源の大容量化を行わずに、シス
テムの大容量化を図ることができる燃料電池電源の直流
電力を多相の交流電力に変換する電力変換装置を提供す
ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、燃料電池電源の直流電力をＮ相交流電力に変換し中
性点を有する多相巻線を備えた負荷に供給する電力変換
装置を、Ｎ個のパルス幅変調方式の単相インバータで構
成した。但し、Ｎは２以上の整数である。
に、燃料電池電源の直流電力をＮ相交流電力に変換し中
性点を有する多相巻線を備えた負荷に供給する電力変換
装置を、Ｎ個のパルス幅変調方式の単相インバータで構
成した。但し、Ｎは２以上の整数である。
【０００８】即ち、上記課題を解決する請求項１の燃料
電池電源の直流電力を多相交流電力に変換して多相負荷
に供給する電力変換装置は、中性点を有する多相巻線を
備えた負荷の相数と同一台数のパルス幅変調方式の単相
インバータと前記単相インバータのドライバを制御する
コントローラとから構成されている。そして、前記各単
相インバータは一対の同一定格の燃料電池を直列接続し
て２段階の電圧を供給できる一対の電源端子を備えた直
流電源と、前記負荷の対応する相の巻線の一端が接続さ
れる出力端子と、前記直流電源の各電源端子と前記出力
端子との間に夫々接続された一対の半導体電力変換素子
と、前記一対の半導体電力変換素子の制御電極に駆動パ
ルスを選択的に印加するドライバとから構成され、且
つ、前記多相巻線の中性点と前記一対の燃料電池の接続
点はいずれも共通電位線に接続されている。
電池電源の直流電力を多相交流電力に変換して多相負荷
に供給する電力変換装置は、中性点を有する多相巻線を
備えた負荷の相数と同一台数のパルス幅変調方式の単相
インバータと前記単相インバータのドライバを制御する
コントローラとから構成されている。そして、前記各単
相インバータは一対の同一定格の燃料電池を直列接続し
て２段階の電圧を供給できる一対の電源端子を備えた直
流電源と、前記負荷の対応する相の巻線の一端が接続さ
れる出力端子と、前記直流電源の各電源端子と前記出力
端子との間に夫々接続された一対の半導体電力変換素子
と、前記一対の半導体電力変換素子の制御電極に駆動パ
ルスを選択的に印加するドライバとから構成され、且
つ、前記多相巻線の中性点と前記一対の燃料電池の接続
点はいずれも共通電位線に接続されている。
【０００９】上記課題を解決する燃料電池電源の直流電
力を三相交流電力に変換してスター結線の三相交流モー
タに供給する電力変換装置は、３台のパルス幅変調方式
の単相インバータと前記単相インバータのドライバを制
御するコントローラとから構成されたものである。そし
て、前記各単相インバータは一対の同一定格の燃料電池
を直列接続して２段階の電圧を供給できる一対の電源端
子を備えた直流電源と、前記三相交流モータの対応する
相の巻線の一端が接続される出力端子と、前記直流電源
の各電源端子と前記出力端子との間に夫々接続された一
対の半導体電力変換素子と、前記一対の半導体電力変換
素子の制御電極に駆動パルスを選択的に印加するドライ
バとから構成され、且つ、前記スター結線の中性点と前
記一対の燃料電池の接続点はいずれも共通電位線に接続
されている。
力を三相交流電力に変換してスター結線の三相交流モー
タに供給する電力変換装置は、３台のパルス幅変調方式
の単相インバータと前記単相インバータのドライバを制
御するコントローラとから構成されたものである。そし
て、前記各単相インバータは一対の同一定格の燃料電池
を直列接続して２段階の電圧を供給できる一対の電源端
子を備えた直流電源と、前記三相交流モータの対応する
相の巻線の一端が接続される出力端子と、前記直流電源
の各電源端子と前記出力端子との間に夫々接続された一
対の半導体電力変換素子と、前記一対の半導体電力変換
素子の制御電極に駆動パルスを選択的に印加するドライ
バとから構成され、且つ、前記スター結線の中性点と前
記一対の燃料電池の接続点はいずれも共通電位線に接続
されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の電力変換装
置は、図１に示す如く、燃料電池電源の直流電力を三相
交流電力に変換してスター結線の三相交流モータ６に供
給するものであって、Ｕ相用単相インバータ１０u、Ｖ
相用単相インバータ１０v、Ｗ相用単相インバータ１０w
の３台のパルス幅変調方式の単相インバータと、前記単
相インバータのドライバを制御するコントローラ３とか
ら構成されたものである。
置は、図１に示す如く、燃料電池電源の直流電力を三相
交流電力に変換してスター結線の三相交流モータ６に供
給するものであって、Ｕ相用単相インバータ１０u、Ｖ
相用単相インバータ１０v、Ｗ相用単相インバータ１０w
の３台のパルス幅変調方式の単相インバータと、前記単
相インバータのドライバを制御するコントローラ３とか
ら構成されたものである。
【００１１】前記Ｕ相用単相インバータ１０uは、Ｕ相
用燃料電池電源、Ｕ相用電力変換部、及びＵ相用ドライ
バ４uとで構成されている。前記Ｕ相用燃料電池電源
は、一対の同一定格の燃料電池１auと１buを直列接続す
ると共にその共通接続点を接地し、＋Ｅ（Ｖ）と−Ｅ
（Ｖ）の２段階の電圧を供給できる一対の電源端子を備
えた直流電源である。
用燃料電池電源、Ｕ相用電力変換部、及びＵ相用ドライ
バ４uとで構成されている。前記Ｕ相用燃料電池電源
は、一対の同一定格の燃料電池１auと１buを直列接続す
ると共にその共通接続点を接地し、＋Ｅ（Ｖ）と−Ｅ
（Ｖ）の２段階の電圧を供給できる一対の電源端子を備
えた直流電源である。
【００１２】前記Ｕ相用電力変換部は、前記Ｕ相用燃料
電池電源とＵ相用出力端子５uとの間に接続されるもの
で、極性の異なる一対の半導体電力変換素子から構成さ
れている。即ち、ＰＮＰトランジスタ２auとＮＰＮトラ
ンジスタ２buの夫々のコレクタは相接続され、その共通
接続点はＵ相用出力端子５uに接続されている。ＰＮＰ
トランジスタ２auのエミッタは前記Ｕ相用燃料電池電源
の＋Ｅ電源端子に、そのベースはＵ相用ドライバ４uに
夫々接続されている。更に、ＮＰＮトランジスタ２buの
エミッタは前記Ｕ相用燃料電池電源の−Ｅ電源端子に、
そのベースはＵ相用ドライバ４uに夫々接続されてい
る。
電池電源とＵ相用出力端子５uとの間に接続されるもの
で、極性の異なる一対の半導体電力変換素子から構成さ
れている。即ち、ＰＮＰトランジスタ２auとＮＰＮトラ
ンジスタ２buの夫々のコレクタは相接続され、その共通
接続点はＵ相用出力端子５uに接続されている。ＰＮＰ
トランジスタ２auのエミッタは前記Ｕ相用燃料電池電源
の＋Ｅ電源端子に、そのベースはＵ相用ドライバ４uに
夫々接続されている。更に、ＮＰＮトランジスタ２buの
エミッタは前記Ｕ相用燃料電池電源の−Ｅ電源端子に、
そのベースはＵ相用ドライバ４uに夫々接続されてい
る。
【００１３】Ｕ相用ドライバ４uはコントローラ３によ
って制御され、ＰＮＰトランジスタ２auのベースに駆動
パルスＳ１１を、ＮＰＮトランジスタ２buのベースに駆
動パルスＳ１２を選択的に印加する。これによって、Ｕ
相用ドライバ４uは、半導体電力変換素子であるＰＮＰ
トランジスタ２auとＮＰＮトランジスタ２buを選択的に
オンオフ制御する。
って制御され、ＰＮＰトランジスタ２auのベースに駆動
パルスＳ１１を、ＮＰＮトランジスタ２buのベースに駆
動パルスＳ１２を選択的に印加する。これによって、Ｕ
相用ドライバ４uは、半導体電力変換素子であるＰＮＰ
トランジスタ２auとＮＰＮトランジスタ２buを選択的に
オンオフ制御する。
【００１４】また、前記Ｖ相用単相インバータ１０v
は、Ｖ相用燃料電池電源、Ｖ相用電力変換部、及びＶ相
用ドライバ４vとで構成されている。前記Ｖ相用燃料電
池電源は、一対の同一定格の燃料電池１avと１bvを直列
接続すると共にその共通接続点を接地し、＋Ｅ（Ｖ）と
−Ｅ（Ｖ）の２段階の電圧を供給できる一対の電源端子
を備えた直流電源である。
は、Ｖ相用燃料電池電源、Ｖ相用電力変換部、及びＶ相
用ドライバ４vとで構成されている。前記Ｖ相用燃料電
池電源は、一対の同一定格の燃料電池１avと１bvを直列
接続すると共にその共通接続点を接地し、＋Ｅ（Ｖ）と
−Ｅ（Ｖ）の２段階の電圧を供給できる一対の電源端子
を備えた直流電源である。
【００１５】前記Ｖ相用電力変換部は、前記Ｖ相用燃料
電池電源とＶ相用出力端子５vとの間に接続されるもの
で、極性の異なる一対の半導体電力変換素子から構成さ
れている。即ち、ＰＮＰトランジスタ２avとＮＰＮトラ
ンジスタ２bvの夫々のコレクタは相接続され、その共通
接続点はＶ相用出力端子５vに接続されている。ＰＮＰ
トランジスタ２avのエミッタは前記Ｖ相用燃料電池電源
の＋Ｅ電源端子に、そのベースはＶ相用ドライバ４vに
夫々接続されている。更に、ＮＰＮトランジスタ２bvの
エミッタは前記Ｖ相用燃料電池電源の−Ｅ電源端子に、
そのベースはＶ相用ドライバ４vに夫々接続されてい
る。
電池電源とＶ相用出力端子５vとの間に接続されるもの
で、極性の異なる一対の半導体電力変換素子から構成さ
れている。即ち、ＰＮＰトランジスタ２avとＮＰＮトラ
ンジスタ２bvの夫々のコレクタは相接続され、その共通
接続点はＶ相用出力端子５vに接続されている。ＰＮＰ
トランジスタ２avのエミッタは前記Ｖ相用燃料電池電源
の＋Ｅ電源端子に、そのベースはＶ相用ドライバ４vに
夫々接続されている。更に、ＮＰＮトランジスタ２bvの
エミッタは前記Ｖ相用燃料電池電源の−Ｅ電源端子に、
そのベースはＶ相用ドライバ４vに夫々接続されてい
る。
【００１６】Ｖ相用ドライバ４vはコントローラ３によ
って制御され、ＰＮＰトランジスタ２avのベースに駆動
パルスＳ２１を、ＮＰＮトランジスタ２bvのベースに駆
動パルスＳ２２を選択的に印加する。これによって、Ｖ
相用ドライバ４vは、半導体電力変換素子であるＰＮＰ
トランジスタ２avとＮＰＮトランジスタ２bvを選択的に
オンオフ制御する。
って制御され、ＰＮＰトランジスタ２avのベースに駆動
パルスＳ２１を、ＮＰＮトランジスタ２bvのベースに駆
動パルスＳ２２を選択的に印加する。これによって、Ｖ
相用ドライバ４vは、半導体電力変換素子であるＰＮＰ
トランジスタ２avとＮＰＮトランジスタ２bvを選択的に
オンオフ制御する。
【００１７】更に、前記Ｗ相用単相インバータ１０w
は、Ｗ相用燃料電池電源、Ｗ相用電力変換部、及びＷ相
用ドライバ４wとで構成されている。前記Ｗ相用燃料電
池電源は、一対の同一定格の燃料電池１awと１bwを直列
接続すると共にその共通接続点を接地し、＋Ｅ（Ｖ）と
−Ｅ（Ｖ）の２段階の電圧を供給できる一対の電源端子
を備えた直流電源である。
は、Ｗ相用燃料電池電源、Ｗ相用電力変換部、及びＷ相
用ドライバ４wとで構成されている。前記Ｗ相用燃料電
池電源は、一対の同一定格の燃料電池１awと１bwを直列
接続すると共にその共通接続点を接地し、＋Ｅ（Ｖ）と
−Ｅ（Ｖ）の２段階の電圧を供給できる一対の電源端子
を備えた直流電源である。
【００１８】前記Ｗ相用電力変換部は、前記Ｗ相用燃料
電池電源とＷ相用出力端子５wとの間に接続されるもの
で、極性の異なる一対の半導体電力変換素子から構成さ
れている。即ち、ＰＮＰトランジスタ２awとＮＰＮトラ
ンジスタ２bwの夫々のコレクタは相接続され、その共通
接続点はＷ相用出力端子５wに接続されている。ＰＮＰ
トランジスタ２awのエミッタは前記Ｗ相用燃料電池電源
の＋Ｅ電源端子に、そのベースはＷ相用ドライバ４wに
夫々接続されている。更に、ＮＰＮトランジスタ２bwの
エミッタは前記Ｗ相用燃料電池電源の−Ｅ電源端子に、
そのベースはＷ相用ドライバ４wに夫々接続されてい
る。
電池電源とＷ相用出力端子５wとの間に接続されるもの
で、極性の異なる一対の半導体電力変換素子から構成さ
れている。即ち、ＰＮＰトランジスタ２awとＮＰＮトラ
ンジスタ２bwの夫々のコレクタは相接続され、その共通
接続点はＷ相用出力端子５wに接続されている。ＰＮＰ
トランジスタ２awのエミッタは前記Ｗ相用燃料電池電源
の＋Ｅ電源端子に、そのベースはＷ相用ドライバ４wに
夫々接続されている。更に、ＮＰＮトランジスタ２bwの
エミッタは前記Ｗ相用燃料電池電源の−Ｅ電源端子に、
そのベースはＷ相用ドライバ４wに夫々接続されてい
る。
【００１９】Ｗ相用ドライバ４wはコントローラ３によ
って制御され、ＰＮＰトランジスタ２awのベースに駆動
パルスＳ3１を、ＮＰＮトランジスタ２bwのベースに駆
動パルスＳ3２を選択的に印加する。これによって、Ｗ
相用ドライバ４wは、半導体電力変換素子であるＰＮＰ
トランジスタ２awとＮＰＮトランジスタ２bwを選択的に
オンオフ制御する。
って制御され、ＰＮＰトランジスタ２awのベースに駆動
パルスＳ3１を、ＮＰＮトランジスタ２bwのベースに駆
動パルスＳ3２を選択的に印加する。これによって、Ｗ
相用ドライバ４wは、半導体電力変換素子であるＰＮＰ
トランジスタ２awとＮＰＮトランジスタ２bwを選択的に
オンオフ制御する。
【００２０】コントローラ３は、制御信号に従ってＵ相
用ドライバ４u、Ｖ相用ドライバ４v、及びＷ相用ドライ
バ４wを制御する。更に、コントローラ３は、出力され
た各相の電流を検知してフィードバック制御を行うこと
で、各電源間の不平衡についても調節する。即ち、図１
において、Ｕ相用電流センサ７u、Ｖ相用電流センサ７
v、及びＷ相用電流センサ７wは各相の出力電流を検出
し、検出された電流信号をコントローラ３に入力する。
すると、コントローラ３は、各電源間の不平衡を無くす
るようにドライバ４u〜４wを制御する。
用ドライバ４u、Ｖ相用ドライバ４v、及びＷ相用ドライ
バ４wを制御する。更に、コントローラ３は、出力され
た各相の電流を検知してフィードバック制御を行うこと
で、各電源間の不平衡についても調節する。即ち、図１
において、Ｕ相用電流センサ７u、Ｖ相用電流センサ７
v、及びＷ相用電流センサ７wは各相の出力電流を検出
し、検出された電流信号をコントローラ３に入力する。
すると、コントローラ３は、各電源間の不平衡を無くす
るようにドライバ４u〜４wを制御する。
【００２１】図１に示したは本発明の一実施形態の電力
変換装置において、Ｕ相用ドライバ４uが図２の上段に
示す如き駆動パルスＳ１１とＳ１２をＵ相用電力変換素
子２auと２buに夫々印加すると、Ｕ相用出力端子５uか
ら三相交流モータ６のＵ相巻線に、図２の下段に示す如
きＵ相出力交流電流が流れる。また、Ｖ相用ドライバ４
vが図２の上段に示す如き駆動パルスＳ２１とＳ２２を
Ｖ相用電力変換素子２avと２bvに夫々印加すると、Ｖ相
用出力端子５vから三相交流モータ６のＶ相巻線に図２
の下段に示す如きＶ相出力交流電流、即ちＵ相出力交流
電流より位相が２π／３遅れたＶ相出力交流電流が流れ
る。更に、Ｗ相用ドライバ４wが図２の上段に示す如き
駆動パルスＳ３１とＳ３２をＷ相用電力変換素子２awと
２bwに夫々印加すると、Ｗ相用出力端子５uから三相交
流モータ６のＷ相巻線に図２の下段に示す如きＷ相出力
交流電流、即ちＶ相出力交流電流より位相が２π／３遅
れたＷ相出力交流電流が流れる。このようにして、本発
明に係る電力変換装置は、燃料電池電源の直流電力を三
相交流電力に変換し、三相交流モータ６に供給する。
変換装置において、Ｕ相用ドライバ４uが図２の上段に
示す如き駆動パルスＳ１１とＳ１２をＵ相用電力変換素
子２auと２buに夫々印加すると、Ｕ相用出力端子５uか
ら三相交流モータ６のＵ相巻線に、図２の下段に示す如
きＵ相出力交流電流が流れる。また、Ｖ相用ドライバ４
vが図２の上段に示す如き駆動パルスＳ２１とＳ２２を
Ｖ相用電力変換素子２avと２bvに夫々印加すると、Ｖ相
用出力端子５vから三相交流モータ６のＶ相巻線に図２
の下段に示す如きＶ相出力交流電流、即ちＵ相出力交流
電流より位相が２π／３遅れたＶ相出力交流電流が流れ
る。更に、Ｗ相用ドライバ４wが図２の上段に示す如き
駆動パルスＳ３１とＳ３２をＷ相用電力変換素子２awと
２bwに夫々印加すると、Ｗ相用出力端子５uから三相交
流モータ６のＷ相巻線に図２の下段に示す如きＷ相出力
交流電流、即ちＶ相出力交流電流より位相が２π／３遅
れたＷ相出力交流電流が流れる。このようにして、本発
明に係る電力変換装置は、燃料電池電源の直流電力を三
相交流電力に変換し、三相交流モータ６に供給する。
【００２２】なお、図２では正負の１パルスで表現して
いるが、これは図示を単純化するためであって、実際の
波形はパルス幅変調されたものであることは容易に理解
されよう。また、本発明に係る電力変換装置に用いられ
る半導体電力変換素子としてバイポーラトランジスタを
例示したが、ＩＧＰＴ、ＧＴＯ、ＦＥＴ等の他の半導体
素子を用いてもよいことは勿論である。
いるが、これは図示を単純化するためであって、実際の
波形はパルス幅変調されたものであることは容易に理解
されよう。また、本発明に係る電力変換装置に用いられ
る半導体電力変換素子としてバイポーラトランジスタを
例示したが、ＩＧＰＴ、ＧＴＯ、ＦＥＴ等の他の半導体
素子を用いてもよいことは勿論である。
【００２３】以上、本発明の一実施形態の電力変換装置
は、Ｐ（ｋＷ）の三相交流モータ６をＰ／３（ｋＷ）の
３台の単相インバータで各相巻線に交流電力を供給する
ものである。７５（ｋＷ）の三相交流モータ６に三相交
流電力を供給する場合、従来は７５（ｋＷ）の三相電力
変換装置を用いていたが、本発明によれば２５（ｋＷ）
の単相インバータを３台用意して各相巻線に交流電力を
供給するのである。従って、燃料電池電源の大容量化は
従来の１／３で済むようになった。換言すれば、各単相
インバータの容量を従来の三相電力変換装置を同じ７５
（ｋＷ）にすれば、２２５（ｋＷ）の負荷容量に対応で
きることにり、負荷を含めた電力変換システムの大容量
化が図れる。
は、Ｐ（ｋＷ）の三相交流モータ６をＰ／３（ｋＷ）の
３台の単相インバータで各相巻線に交流電力を供給する
ものである。７５（ｋＷ）の三相交流モータ６に三相交
流電力を供給する場合、従来は７５（ｋＷ）の三相電力
変換装置を用いていたが、本発明によれば２５（ｋＷ）
の単相インバータを３台用意して各相巻線に交流電力を
供給するのである。従って、燃料電池電源の大容量化は
従来の１／３で済むようになった。換言すれば、各単相
インバータの容量を従来の三相電力変換装置を同じ７５
（ｋＷ）にすれば、２２５（ｋＷ）の負荷容量に対応で
きることにり、負荷を含めた電力変換システムの大容量
化が図れる。
【００２４】
【発明の効果】本発明により、燃料電池電源の大容量化
を行う必要がなく、しかも各電源間のバランスを調節す
る装置も不要となる。燃料電池電源の大容量化を行わず
に負荷を含めた電力変換システムの大容量化が行えるの
で、燃料電池電車の実現が可能となった。
を行う必要がなく、しかも各電源間のバランスを調節す
る装置も不要となる。燃料電池電源の大容量化を行わず
に負荷を含めた電力変換システムの大容量化が行えるの
で、燃料電池電車の実現が可能となった。
【図１】本発明の一実施形態の直流電力を三相交流電力
に変換する電力変換装置の回路構成図である。
に変換する電力変換装置の回路構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の直流電力を三相交流電力
に変換する電力変換装置の駆動パルスと三相交流出力の
波形図である。
に変換する電力変換装置の駆動パルスと三相交流出力の
波形図である。
【図３】直流電力を三相交流電力に変換する従来の電力
変換装置の回路構成図である。
変換装置の回路構成図である。
１au、１bu、１av、１bv、１aw、１bw 燃料電池
２au、２bu、２av、２bv、２aw、２bw 半導体電力変換
素子 ３ コントローラ ４u、４v、４w ドライバ ５u、５v、５w 出力端子 ６ 負荷 ７u、７v、７w 電流センサ １０u、１０v、１０w 単相インバータ
素子 ３ コントローラ ４u、４v、４w ドライバ ５u、５v、５w 出力端子 ６ 負荷 ７u、７v、７w 電流センサ １０u、１０v、１０w 単相インバータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H007 BB07 CA01 CB02 CB04 CB12
CC04 CC05 DA03 DC02 EA02
5H027 AA02 KK52 MM27
5H420 BB04 BB12 BB13 CC03 DD04
DD06 EA11 EA39 EA48 EB09
FF04
Claims (2)
- 【請求項１】 中性点を有する多相巻線を備えた負荷の
相数と同一台数のパルス幅変調方式の単相インバータと
前記単相インバータのドライバを制御するコントローラ
とから構成され燃料電池電源の直流電力を多相交流電力
に変換して前記負荷に供給する電力変換装置であって、
前記各単相インバータは一対の同一定格の燃料電池を直
列接続して２段階の電圧を供給できる一対の電源端子を
備えた直流電源と、前記負荷の対応する相の巻線の一端
が接続される出力端子と、前記直流電源の各電源端子と
前記出力端子との間に夫々接続された一対の半導体電力
変換素子と、前記一対の半導体電力変換素子の制御電極
に駆動パルスを選択的に印加するドライバとから構成さ
れ、且つ前記多相巻線の中性点と前記一対の燃料電池の
接続点はいずれも共通電位線に接続されていることを特
徴とする電力変換装置。 - 【請求項２】 ３台のパルス幅変調方式の単相インバー
タと前記単相インバータのドライバを制御するコントロ
ーラとから構成され燃料電池電源の直流電力を三相交流
電力に変換してスター結線の三相交流モータに供給する
電力変換装置であって、前記各単相インバータは一対の
同一定格の燃料電池を直列接続して２段階の電圧を供給
できる一対の電源端子を備えた直流電源と、前記三相交
流モータの対応する相の巻線の一端が接続される出力端
子と、前記直流電源の各電源端子と前記出力端子との間
に夫々接続された一対の半導体電力変換素子と、前記一
対の半導体電力変換素子の制御電極に駆動パルスを選択
的に印加するドライバとから構成され、且つ前記スター
結線の中性点と前記一対の燃料電池の接続点はいずれも
共通電位線に接続されていることを特徴とする電力変換
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001376756A JP2003180080A (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001376756A JP2003180080A (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003180080A true JP2003180080A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=19184886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001376756A Pending JP2003180080A (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003180080A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005117186A2 (en) * | 2004-05-18 | 2005-12-08 | General Motors Corporation | Electrical current measurement in a fuel cell |
| WO2006045894A2 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Wärtsilä Finland Oy | Method and apparatus for modifying the power output of fuel cells |
| EP2038952A2 (en) * | 2006-05-08 | 2009-03-25 | Fuelcell Energy, Inc. | Fuel cell assembly using multiple fuel cell stacks and control method therefor |
| WO2012107150A3 (de) * | 2011-02-10 | 2013-05-16 | Robert Bosch Gmbh | System mit einer elektrisch erregten maschine |
-
2001
- 2001-12-11 JP JP2001376756A patent/JP2003180080A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005117186A2 (en) * | 2004-05-18 | 2005-12-08 | General Motors Corporation | Electrical current measurement in a fuel cell |
| WO2005117186A3 (en) * | 2004-05-18 | 2007-03-08 | Gen Motors Corp | Electrical current measurement in a fuel cell |
| WO2006045894A2 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Wärtsilä Finland Oy | Method and apparatus for modifying the power output of fuel cells |
| WO2006045894A3 (en) * | 2004-10-26 | 2006-06-15 | Waertsilae Finland Oy | Method and apparatus for modifying the power output of fuel cells |
| EP2038952A2 (en) * | 2006-05-08 | 2009-03-25 | Fuelcell Energy, Inc. | Fuel cell assembly using multiple fuel cell stacks and control method therefor |
| JP2009536781A (ja) * | 2006-05-08 | 2009-10-15 | フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド | 複数の燃料電池スタックを使用する燃料電池構体及びその制御方法 |
| US7800340B2 (en) * | 2006-05-08 | 2010-09-21 | Fuelcell Energy, Inc. | Fuel cell assembly using multiple fuel cell stacks and control method therefor |
| EP2038952A4 (en) * | 2006-05-08 | 2010-09-29 | Fuelcell Energy Inc | FUEL CELL ASSEMBLY EMPLOYING FUEL CELL STACKS AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME |
| WO2012107150A3 (de) * | 2011-02-10 | 2013-05-16 | Robert Bosch Gmbh | System mit einer elektrisch erregten maschine |
| CN103354975A (zh) * | 2011-02-10 | 2013-10-16 | 罗伯特·博世有限公司 | 具有电励磁机的系统 |
| US9425723B2 (en) | 2011-02-10 | 2016-08-23 | Robert Bosch Gmbh | System comprising an electrically excited machine |
| CN103354975B (zh) * | 2011-02-10 | 2017-03-08 | 罗伯特·博世有限公司 | 具有电励磁机的系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7439697B2 (en) | Motor driving device and automobile using the same | |
| US8164282B2 (en) | Motive power output apparatus and vehicle with the same | |
| US7417393B2 (en) | Load driver capable of suppressing overcurrent | |
| US7495399B2 (en) | Power output apparatus and vehicle including the same | |
| EP1938445A2 (en) | Ac voltage output apparatus and hybrid vehicle including the same | |
| JP2000125411A (ja) | モータ駆動装置 | |
| JP2003116280A (ja) | 駆動装置および動力出力装置 | |
| JP2010220443A (ja) | 車両搭載用マルチフェーズコンバータ | |
| JP2010527306A (ja) | 電力分路を制御するための装置と方法、同回路を有するハイブリッド車両 | |
| JP2010284029A (ja) | インバータ駆動用電源回路 | |
| JP5288178B2 (ja) | モータ駆動システム | |
| CN111201705B (zh) | 旋转电机的控制装置 | |
| JP3899850B2 (ja) | 電源装置 | |
| JP2003180080A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP3931734B2 (ja) | 電気負荷駆動装置 | |
| JPH05308778A (ja) | 電気自動車駆動用インバータ | |
| JP2003180086A (ja) | 振幅変調方式の電力変換装置 | |
| JP2005057974A (ja) | 交流電動機駆動用インバータ装置 | |
| JP4655611B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| US20220410741A1 (en) | System for charging vehicle battery using motor driving system | |
| JP2003209999A (ja) | モータ制御装置 | |
| US20240097595A1 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
| JP5755583B2 (ja) | 電力制御システム | |
| US20050057948A1 (en) | Auxiliary power generation in a motor transformer | |
| JP2004048922A (ja) | 多相モータ駆動用インバータシステムおよびその制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040402 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060117 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060125 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060530 |