JP2006121816A - Inverter device - Google Patents

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Atsushi Morimoto
篤史 森本
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize an internal power conversion loss in accordance with an output setting voltage, an output current, or an AC power supply voltage, in an inverter device that converts power to the AC power of an arbitrary voltage and an arbitrary frequency by receiving the power from an AC power supply. <P>SOLUTION: This inverter device comprises an AC-DC conversion means 2 that converts the power of the AC power supply 1 to an optimum DC voltage, a DC-AC conversion means 3 that converts the DC power converted by the AC-DC conversion means 2 to the AC power, and a DC-voltage optimizing means 4 that controls the DC-AC conversion means 3 so as to minimize the power conversion loss, and by this, the AC power of the arbitrary voltage and the arbitrary frequency can be output, thus obtaining an effect that the power conversion loss can be minimized. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電力変換技術を利用した高効率インバータに関する。   The present invention relates to a high efficiency inverter using power conversion technology.

近年、一般家庭の負荷の増加による化石燃料の枯渇、地球温暖化問題などが生じており、節電装置などの省エネルギー装置によるエネルギーの有効利用、あるいは各種電気機器の待機電力の削減などが求められている。   In recent years, fossil fuel depletion and global warming have occurred due to an increase in the load on ordinary households, and there has been a demand for effective use of energy by energy-saving devices such as power-saving devices or reduction of standby power for various electrical devices. Yes.

従来、この種の省エネルギー技術や装置としては、交流電圧の過剰な電圧を下げ、消費電力を少なくする機能を有する、家庭用あるいは業務用のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as this type of energy-saving technology and apparatus, there are known ones for home use or business use that have a function of reducing excessive voltage of AC voltage and reducing power consumption (for example, see Patent Document 1). .

以下、その節電装置について図9を参照しながら説明する。   The power saving device will be described below with reference to FIG.

図に示すように、節電装置101は、交流電源102および負荷103の間に配された直列変圧器104と、出力側が直列変圧器104の2次巻線に接続された回生形インバータ105を備えることにより、負荷103に印加される電圧を制御する。また、この構成により、回生形インバータ105の出力を連続的に制御することにより負荷103に印加される電圧を連続的に制御し、負荷103側へ安定した節電電力を供給することができる。   As shown in the figure, a power saving apparatus 101 includes a series transformer 104 disposed between an AC power supply 102 and a load 103, and a regenerative inverter 105 whose output side is connected to the secondary winding of the series transformer 104. As a result, the voltage applied to the load 103 is controlled. Also, with this configuration, the voltage applied to the load 103 can be continuously controlled by continuously controlling the output of the regenerative inverter 105, and stable power saving power can be supplied to the load 103 side.

また従来、汎用インバータにおける消費電力を少なくする高効率化技術を搭載したものも知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a general-purpose inverter equipped with high-efficiency technology that reduces power consumption is also known (see, for example, Patent Document 1).

また、インバータ技術を利用した系統連系インバータでは、発電装置の発電電力を系統側に連系する系統連系電力変換装置として、直流電源の電圧変動を検知し、検知した電圧変動量により直流電源の最大電力点で動作させるものが知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, in a grid-connected inverter using inverter technology, as a grid-connected power converter that links the power generated by the power generator to the grid side, the voltage fluctuation of the DC power supply is detected, and the DC power supply is detected based on the detected voltage fluctuation amount. The one that operates at the maximum power point is known (for example, see Patent Document 2).

以下、その系統連系インバータについて図10を参照しながら説明する。   Hereinafter, the grid interconnection inverter will be described with reference to FIG.

図10に示すように、直流電源106の電圧は入力コンデンサ107で平滑された後、昇圧コンバータ108で系統電圧より高い電圧に昇圧される。昇圧コンバータ108の出力は中間コンデンサ109で平滑され、インバータ110に入力される。インバータ110は昇圧コンバータ108の出力を交流電力に変換し、系統111に同期した交流電流を注入する。また、系統111の1/2周期内における直流電源106の電圧変動は入力電圧変動検知手段112で検出され、制御回路113に出力される。制御回路113は直流電源106から引き出す電力が最大となるように昇圧コンバータ108とインバータ110を構成するスイッチング素子のオン時間を決定している。
特開2002−270884号公報(第1図) 特開2004−135409号公報(第1図)
As shown in FIG. 10, the voltage of the DC power supply 106 is smoothed by the input capacitor 107 and then boosted to a voltage higher than the system voltage by the boost converter 108. The output of boost converter 108 is smoothed by intermediate capacitor 109 and input to inverter 110. Inverter 110 converts the output of boost converter 108 into alternating current power, and injects alternating current synchronized with system 111. Further, the voltage fluctuation of the DC power supply 106 within a half cycle of the system 111 is detected by the input voltage fluctuation detecting means 112 and output to the control circuit 113. The control circuit 113 determines the ON time of the switching elements constituting the boost converter 108 and the inverter 110 so that the power drawn from the DC power supply 106 is maximized.
JP 2002-270884 A (FIG. 1) JP 2004-135409 A (FIG. 1)

このような従来のインバータ技術を利用した節電装置では、負荷に供給する電源電圧を低下させ、その結果照明などに代表される純抵抗に近い負荷に対しては、節電効果を得ることができるが、省エネルギーを推進するための装置として、節電装置の内部消費が発生するため、負荷電力が小さい場合は、装置内部の損失が負荷の節約電力より大きくなり、結果として消費電力を多くするという課題があり、省エネルギーを推進するための装置自体の消費電力を抑えることが要求されている。   In such a power saving device using the conventional inverter technology, the power supply voltage supplied to the load is lowered, and as a result, a power saving effect can be obtained for a load close to a pure resistance typified by lighting or the like. As a device for promoting energy saving, internal consumption of the power saving device occurs, so when the load power is small, the loss inside the device becomes larger than the power saving power of the load, resulting in a problem of increasing the power consumption. There is a demand to suppress the power consumption of the device itself for promoting energy saving.

また、従来のインバータ技術を利用した系統連系インバータでは、直流電源例えば太陽電池からの発電電力が特に少ない場合などは、発電電力の最大電力追従のための最適制御となるため、系統連系インバータにおける電力損失比率が大きくなり、発電電力の有効利用率が下がるという課題があり、発電電力を最大とするのみでなく、系統連系インバータの内部損失を最小とすることが要求されている。   In addition, in the grid-connected inverter using the conventional inverter technology, when the generated power from the DC power source, for example, the solar battery is particularly small, the optimal control for following the maximum power of the generated power is performed. As a result, there is a problem that the power loss ratio increases and the effective utilization rate of the generated power decreases, and it is required not only to maximize the generated power but also to minimize the internal loss of the grid-connected inverter.

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、インバータ装置での電力変換時の電力損失を最小化し、変換効率を最大化することができるインバータ装置を提供することを目的としている。   The present invention solves such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an inverter device that can minimize power loss during power conversion in the inverter device and maximize conversion efficiency. .

本発明のインバータ装置は上記目的を達成するために、交流電源を最適な直流電圧に変換する交流−直流変換手段と、前記交流−直流変換手段により変換した直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換手段と、電力変換損失を最小化するように交流−直流変換手段を制御する直流電圧最適化手段を備える構成としたものである。   In order to achieve the above object, the inverter device of the present invention has AC-DC converting means for converting an AC power source into an optimum DC voltage, and DC-- which converts DC power converted by the AC-DC converting means into AC power. An AC conversion means and a DC voltage optimization means for controlling the AC-DC conversion means so as to minimize the power conversion loss are provided.

この手段により、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置が得られる。   With this means, in a general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimum conversion can be performed in accordance with the output conditions, and the loss inside the device can be minimized. An inverter device is obtained.

また、直流電圧最適化手段は、交流−直流変換手段の電力変換損失を最小化するように制御する構成としたものである。   The DC voltage optimizing means is configured to control so as to minimize the power conversion loss of the AC-DC converting means.

この手段により、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置が得られる。   With this means, in a general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimum conversion can be performed in accordance with the output conditions, and the loss inside the device can be minimized. An inverter device is obtained.

さらに、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の電力変換損失を最小化するように制御する構成としたものである。   Further, the DC voltage optimizing means is configured to control so as to minimize the power conversion loss of the DC-AC converting means.

この手段により、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置が得られる。   With this means, in a general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimum conversion can be performed in accordance with the output conditions, and the loss inside the device can be minimized. An inverter device is obtained.

また、直流電圧最適化手段は、交流−直流変換手段と直流−交流変換手段の電力変換損失の総和を最小化するように制御する構成としたものである。   Further, the DC voltage optimizing means is configured to control so as to minimize the sum of the power conversion losses of the AC-DC converting means and the DC-AC converting means.

この手段により、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置が得られる。   With this means, in a general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimum conversion can be performed in accordance with the output conditions, and the loss inside the device can be minimized. An inverter device is obtained.

さらに、直流電圧最適化手段は、出力する交流指令電圧に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成としたものである。   Further, the DC voltage optimization means is configured to change the input voltage of the DC-AC conversion means up and down so as to minimize the power conversion loss in accordance with the output AC command voltage.

この手段により、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置が得られる。   With this means, in a general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimum conversion can be performed in accordance with the output conditions, and the loss inside the device can be minimized. An inverter device is obtained.

また、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段に接続した負荷電流に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成としたものである。   Further, the DC voltage optimization means is configured to change the input voltage of the DC-AC conversion means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the load current connected to the DC-AC conversion means.

この手段により、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置が得られる。   With this means, in a general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimum conversion can be performed in accordance with the output conditions, and the loss inside the device can be minimized. An inverter device is obtained.

さらに、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の入力電流に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成としたものである。   Further, the DC voltage optimization means is configured to change the input voltage of the DC-AC conversion means up and down so as to minimize the power conversion loss in accordance with the input current of the DC-AC conversion means.

この手段により、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置が得られる。   With this means, in a general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimum conversion can be performed in accordance with the output conditions, and the loss inside the device can be minimized. An inverter device is obtained.

また、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の入力電力に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成としたものである。   Further, the DC voltage optimization means is configured to change the input voltage of the DC-AC conversion means up and down so as to minimize the power conversion loss in accordance with the input power of the DC-AC conversion means.

この手段により、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置が得られる。   With this means, in a general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimum conversion can be performed in accordance with the output conditions, and the loss inside the device can be minimized. An inverter device is obtained.

本発明によれば、交流電源を最適な直流電圧に変換する交流−直流変換手段と、前記交流−直流変換手段により変換した直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換手段と、電力変換損失を最小化するように交流−直流変換手段を制御する直流電圧最適化手段を備える構成とすることで、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置を提供できる。   According to the present invention, AC-DC conversion means for converting an AC power source into an optimal DC voltage, DC-AC conversion means for converting DC power converted by the AC-DC conversion means into AC power, and power conversion loss In a general-purpose inverter device for supplying an arbitrary load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, by including a DC voltage optimizing unit that controls the AC-DC converting unit so as to minimize the It is possible to provide an inverter device that can perform optimum conversion in accordance with output conditions and minimize the loss inside the device.

また、直流電圧最適化手段は、交流−直流変換手段の電力変換損失を最小化するように制御する構成とすることで、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置を提供できる。   Further, the DC voltage optimizing means is configured to control so as to minimize the power conversion loss of the AC-DC converting means, so that in the general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, the output of an arbitrary voltage and frequency Therefore, it is possible to provide an inverter device that can perform optimum conversion according to the output condition and minimize the loss inside the device.

さらに、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の電力変換損失を最小化するように制御する構成とすることで、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置を提供できる。   Further, the DC voltage optimizing means is configured to control so as to minimize the power conversion loss of the DC-AC converting means, so that in the general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, the output of an arbitrary voltage and frequency Therefore, it is possible to provide an inverter device that can perform optimum conversion according to the output condition and minimize the loss inside the device.

また、直流電圧最適化手段は、交流−直流変換手段と直流−交流変換手段の電力変換損失の総和を最小化するように制御する構成とすることで、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置を提供できる。   Further, in the general-purpose inverter device for supplying power to an arbitrary load, the DC voltage optimizing unit is configured to control so as to minimize the total power conversion loss of the AC-DC converting unit and the DC-AC converting unit. When outputting an arbitrary voltage and frequency, it is possible to provide an inverter device that can perform optimum conversion according to the output conditions and minimize the loss inside the device.

さらに、直流電圧最適化手段は、出力する交流指令電圧に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成とすることで、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置を提供できる。   Further, the DC voltage optimizing means supplies an arbitrary load by changing the input voltage of the DC-AC converting means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the output AC command voltage. In the general-purpose inverter device, when outputting an arbitrary voltage and frequency, it is possible to provide an inverter device that can perform optimum conversion according to the output condition and minimize the loss inside the device.

また、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段に接続した負荷電流に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成とすることで、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置を提供できる。   Further, the DC voltage optimizing means is arbitrarily configured by changing the input voltage of the DC-AC converting means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the load current connected to the DC-AC converting means. In general-purpose inverter devices that supply power to a load, an inverter device can be provided that performs optimum conversion according to output conditions when outputting an arbitrary voltage and frequency, and can minimize loss inside the device. .

さらに、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の入力電流に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成とすることで、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置を提供できる。   Further, the DC voltage optimizing means is configured to change the input voltage of the DC-AC converting means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the input current of the DC-AC converting means, so that an arbitrary load can be obtained. In the general-purpose inverter device supplied to the device, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimal conversion can be performed in accordance with the output conditions, and an inverter device capable of minimizing the loss inside the device can be provided.

また、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の入力電力に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成とすることで、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるインバータ装置を提供できる。   Further, the DC voltage optimizing means is configured to change the input voltage of the DC-AC converting means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the input power of the DC-AC converting means, so that any load can be obtained. In the general-purpose inverter device supplied to the device, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimal conversion can be performed in accordance with the output conditions, and an inverter device capable of minimizing the loss inside the device can be provided.

本発明の請求項1記載の発明は、交流電源を最適な直流電圧に変換する交流−直流変換手段と、前記交流−直流変換手段により変換した直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換手段と、電力変換損失を最小化するように交流−直流変換手段を制御する直流電圧最適化手段を備える構成としたものであり、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるという作用を有する。   The invention according to claim 1 of the present invention is an AC-DC conversion means for converting an AC power source into an optimum DC voltage, and a DC-AC conversion means for converting DC power converted by the AC-DC conversion means into AC power. And a DC voltage optimizing means for controlling the AC-DC converting means so as to minimize the power conversion loss. In the general-purpose inverter device for supplying an arbitrary load, an arbitrary voltage and frequency When outputting, an optimum conversion is performed according to the output conditions, and the loss inside the apparatus can be minimized.

また、直流電圧最適化手段は、交流−直流変換手段の電力変換損失を最小化するように制御する構成としたものであり、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるという作用を有する。   The DC voltage optimizing means is configured to control so as to minimize the power conversion loss of the AC-DC converting means. In the general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, the DC voltage optimizing means has an arbitrary voltage and frequency. When outputting, an optimum conversion is performed according to the output conditions, and the loss inside the apparatus can be minimized.

さらに、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の電力変換損失を最小化するように制御する構成としたものであり、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるという作用を有する。   Furthermore, the DC voltage optimizing means is configured to control so as to minimize the power conversion loss of the DC-AC converting means. In the general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, the DC voltage optimizing means has an arbitrary voltage and frequency. When outputting, an optimum conversion is performed according to the output conditions, and the loss inside the apparatus can be minimized.

また、直流電圧最適化手段は、交流−直流変換手段と直流−交流変換手段の電力変換損失の総和を最小化するように制御する構成としたものであり、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるという作用を有する。   Further, the DC voltage optimizing means is configured to control so as to minimize the total power conversion loss of the AC-DC converting means and the DC-AC converting means, and is a general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load. In this case, when outputting an arbitrary voltage and frequency, optimum conversion is performed in accordance with the output condition, and the loss inside the apparatus can be minimized.

さらに、直流電圧最適化手段は、出力する交流指令電圧に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成としたものであり、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるという作用を有する。   Furthermore, the DC voltage optimizing means is configured to change the input voltage of the DC-AC converting means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the output AC command voltage, and is supplied to an arbitrary load. In the general-purpose inverter device, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimum conversion is performed according to the output condition, and the loss inside the device can be minimized.

また、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段に接続した負荷電流に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成としたものであり、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるという作用を有する。   Further, the DC voltage optimization means is configured to change the input voltage of the DC-AC conversion means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the load current connected to the DC-AC conversion means, In a general-purpose inverter device that supplies an arbitrary load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, an optimum conversion is performed according to the output conditions, and the loss inside the device can be minimized. .

さらに、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の入力電流に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成としたものであり、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるという作用を有する。   Further, the DC voltage optimizing means is configured to change the input voltage of the DC-AC converting means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the input current of the DC-AC converting means. In the general-purpose inverter device supplied to the load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, optimum conversion is performed according to the output condition, and the loss inside the device can be minimized.

また、直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の入力電力に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更する構成としたものであり、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができるという作用を有する。   Further, the DC voltage optimizing means is configured to change the input voltage of the DC-AC converting means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the input power of the DC-AC converting means. In the general-purpose inverter device supplied to the load, when outputting an arbitrary voltage and frequency, optimum conversion is performed according to the output condition, and the loss inside the device can be minimized.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1におけるインバータ装置の構成図を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of an inverter device according to the first embodiment.

図に示すように、インバータ装置は、交流電源1を最適な直流電圧に変換する交流−直流変換手段2と、交流−直流変換手段2により変換した直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換手段3と、電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段3を制御する直流電圧最適化手段4を備えている。交流−直流変換手段2は、スイッチング素子2aから2dと逆並列されたダイオード2eから2hと、リアクトル2i及び2jと、フィルタ回路2kと、平滑用コンデンサ2Lと、スイッチング素子2aから2dのスイッチングを制御するチョッパ制御部2mを備えており、フルブリッジ型の昇圧チョッパ回路を構成している。また、直流−交流変換手段3は、交流−直流変換手段2により昇圧し、かつ直流に変換された電力を交流に変換すべく、スイッチング素子3aから3dと、逆並列されたダイオード3eから3hと、出力用リプル電圧低減フィルタ3iと、スイッチング素子3aから3dのスイッチングを制御するインバータ制御部3jを備えており、フルブリッジ型のインバータ回路を構成している。ここで、フルブリッジ型昇圧チョッパ回路と、フルブリッジ型インバータの基本動作は公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。   As shown in the figure, the inverter device includes an AC-DC converter 2 that converts an AC power source 1 into an optimum DC voltage, and a DC-AC converter that converts the DC power converted by the AC-DC converter 2 into AC power. Means 3 and DC voltage optimizing means 4 for controlling the DC-AC converting means 3 so as to minimize the power conversion loss are provided. The AC-DC converter 2 controls switching of the diodes 2e to 2h, the reactors 2i and 2j, the filter circuit 2k, the smoothing capacitor 2L, and the switching elements 2a to 2d that are anti-parallel to the switching elements 2a to 2d. The full-bridge type boost chopper circuit is configured. Further, the DC-AC conversion means 3 boosts the AC-DC conversion means 2 and converts the power converted into DC into AC, and switching elements 3a to 3d and anti-parallel diodes 3e to 3h The output ripple voltage reduction filter 3i and the inverter control unit 3j for controlling the switching of the switching elements 3a to 3d are provided to constitute a full bridge type inverter circuit. Here, the basic operation of the full bridge type boost chopper circuit and the full bridge type inverter is a known technique, and thus detailed description thereof is omitted.

次に、直流電圧最適化手段4を図2に示す。直流電圧最適化手段4の制御フローチャートについて図2を参照しながら説明する。図に示すように、直流電圧最適化手段4は、交流−直流変換手段2の電力変換損失を演算する。演算方法は数式1に示すように、スイッチング素子2aから2dの静損失(交直SW(静損失)とスイッチング素子2aから2dのオン時の動損失(交直SW(動損失:ON時))、及びオフ時の動損失(交直SW(動損失:OFF時))、及び逆並列したダイオード2eから2hの損失(交直D(損失))を演算する。   Next, the DC voltage optimizing means 4 is shown in FIG. A control flowchart of the DC voltage optimizing means 4 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the DC voltage optimization unit 4 calculates the power conversion loss of the AC-DC conversion unit 2. As shown in Formula 1, the calculation method is the static loss of the switching elements 2a to 2d (the AC / DC SW (static loss) and the dynamic loss when the switching elements 2a to 2d are turned on) (the AC / DC SW (dynamic loss: when ON)), and A dynamic loss at the time of off (AC / DC SW (dynamic loss: OFF)) and a loss of 2h from the antiparallel diode 2e (AC / DC D (loss)) are calculated.

Figure 2006121816
Figure 2006121816

数式1の中の静損失において、Ipeakはスイッチングの際の瞬時電流のピーク値を示し、Vceはスイッチング素子1bのオン時のコレクタ〜エミッタ間の電圧を示す。また、数式1の中の動損失において、Esw(ON)はオン時の損失を示し、Esw(OFF)はオフ時の損失を示し、fswはスイッチング周波数を示し、dutyはスイッチング素子2aから2dのオン時間をスイッチング周期で除算した値を示す。また、逆流防止のためのダイオード2eから2hの損失において、DVecはダイオード2eから2hの順方向の電圧を示し、Idc_inはダイオード2eから2hに通流する電流を示す。   In the static loss in Equation 1, Ipeak indicates the peak value of the instantaneous current during switching, and Vce indicates the voltage between the collector and the emitter when the switching element 1b is on. Also, in the dynamic loss in Equation 1, Esw (ON) indicates the loss at the time of on, Esw (OFF) indicates the loss at the time of off, fsw indicates the switching frequency, and duty is the switching element 2a to 2d. Indicates the value obtained by dividing the on-time by the switching period. Further, in the loss of the diodes 2e to 2h for preventing the backflow, DVec indicates the forward voltage of the diodes 2e to 2h, and Idc_in indicates the current flowing from the diodes 2e to 2h.

次に直流電圧最適化手段4は、直流−交流変換手段3の電力変換損失を演算する。演算方法は数式2に示すように、スイッチング素子3aから3dの静損失(直交SW(静損失))とスイッチング素子3aから3dのオン時の動損失(直交SW(動損失:ON時))、オフ時の動損失(直交SW(動損失:OFF時))、ダイオード2eから2hの損失(直交D(損失))、及び出力用リプル電圧低減フィルタ3iの損失(出力フィルタ(損失))を演算する。   Next, the DC voltage optimization unit 4 calculates the power conversion loss of the DC-AC conversion unit 3. As shown in Formula 2, the calculation method is as follows: static loss of switching elements 3a to 3d (orthogonal SW (static loss)) and dynamic loss when switching elements 3a to 3d are on (orthogonal SW (dynamic loss: when ON)), Calculation of dynamic loss at OFF (orthogonal SW (dynamic loss: OFF)), loss from diode 2e to 2h (orthogonal D (loss)), and loss of output ripple voltage reduction filter 3i (output filter (loss)) To do.

Figure 2006121816
Figure 2006121816

数式2の中の静損失において、Ipeakはスイッチングの際の瞬時電流のピーク値を示し、Vceはスイッチング素子3aから3dのオン時のコレクタ〜エミッタ間の電圧を示す。また、数式2の中の動損失において、Esw(ON)はオン時の損失を示し、Esw(OFF)はオフ時の損失を示し、fswはスイッチング周波数を示し、dutyはスイッチング素子3aから3dのオン時間をスイッチング周期で除算した値を示す。また、逆並列されたダイオード3eから3hの損失において、DVecはダイオード3eから3hの順方向の電圧を示し、Idc_inはダイオード3eから3hに通流する電流を示す。また、出力用リプル電圧低減フィルタ3iの損失は、一律出力容量PoutのA%として近似している。   In the static loss in Equation 2, Ipeak indicates the peak value of the instantaneous current at the time of switching, and Vce indicates the voltage between the collector and the emitter when the switching elements 3a to 3d are on. Also, in the dynamic loss in Equation 2, Esw (ON) indicates the loss at the time of on, Esw (OFF) indicates the loss at the time of off, fsw indicates the switching frequency, and duty indicates the switching elements 3a to 3d. Indicates the value obtained by dividing the on-time by the switching period. In addition, in the loss of the diodes 3e to 3h that are antiparallel, DVec indicates the forward voltage of the diodes 3e to 3h, and Idc_in indicates the current that flows from the diodes 3e to 3h. Further, the loss of the output ripple voltage reduction filter 3i is approximated as A% of the uniform output capacitance Pout.

また、交流電源1の電源電圧の瞬時電圧をVac(t)、中間直流電圧をVdc、インバータ出力電圧の瞬時値をVout(t)、スイッチング素子3aから3dのオン時間をスイッチング周期Tで除算した値をduty、オフ時間をToff、ダイオード3eから3hの順方向電圧をDVec、出力用リプル電圧低減フィルタ3iのインダクタンスをL、出力用リプル電圧低減フィルタ3iを通流する電流の微分値をdi/dtとすると、相互の関係式は数式3に示すようになる。   Further, the instantaneous voltage of the power supply voltage of the AC power supply 1 is Vac (t), the intermediate DC voltage is Vdc, the instantaneous value of the inverter output voltage is Vout (t), and the ON time of the switching elements 3a to 3d is divided by the switching period T. The value is duty, the off time is Toff, the forward voltage of the diodes 3e to 3h is DVec, the inductance of the output ripple voltage reduction filter 3i is L, and the differential value of the current flowing through the output ripple voltage reduction filter 3i is di / Assuming that dt is given, the relational expression is as shown in Equation 3.

Figure 2006121816
Figure 2006121816

ここで、各回路の損失の総和、すなわち装置の電力変換時の全損失は、前記の交流−直流変換手段2の損失(Σ(交直損失))及び直流−交流変換手段3の損失(Σ(直交損失))の総和であり、数式4に示すようになる。   Here, the total loss of each circuit, that is, the total loss at the time of power conversion of the apparatus, is the loss of the AC-DC conversion means 2 (Σ (AC / DC loss)) and the loss of the DC-AC conversion means 3 (Σ ( This is the sum of orthogonal loss)), as shown in Equation 4.

Figure 2006121816
Figure 2006121816

この時、数式4が最小となるVdcは、Vdcについて微分し、各部品により決定される値、及び一時刻前の各値を入力することで演算することができる。ここで演算したVdcを目標値として、実際の中間直流電圧Vdc(t)との偏差を演算し、比例積分制御を行なうことで、直流−交流変換手段3の出力指令電流を演算する。演算した出力指令電流を直流−交流変換手段3に出力することで直流電圧Vdc(t)を指令電圧すなわち目標電圧Vdcに制御できることとなる。   At this time, Vdc that minimizes Equation 4 can be calculated by differentiating Vdc and inputting the value determined by each component and each value one hour before. A deviation from the actual intermediate DC voltage Vdc (t) is calculated using Vdc calculated here as a target value, and proportional-integral control is performed to calculate the output command current of the DC-AC converter 3. By outputting the calculated output command current to the DC-AC converter 3, the DC voltage Vdc (t) can be controlled to the command voltage, that is, the target voltage Vdc.

以上のように、本実施の形態1によれば、交流電源1を最適な直流電圧に変換する交流−直流変換手段2と、前記交流−直流変換手段2により変換した直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換手段3と、電力変換損失を最小化するように交流−直流変換手段2を制御する直流電圧最適化手段4を備える構成としたものであり、任意の負荷に供給する汎用インバータ装置において、任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができることとなる。   As described above, according to the first embodiment, the AC-DC converting means 2 that converts the AC power source 1 into the optimum DC voltage, and the DC power converted by the AC-DC converting means 2 are converted into AC power. General-purpose inverter for supplying to an arbitrary load, comprising a DC-AC converting means 3 for performing DC and an AC-DC converting means 2 for controlling the AC-DC converting means 2 so as to minimize power conversion loss In the apparatus, when outputting an arbitrary voltage and frequency, optimal conversion is performed according to the output condition, and the loss inside the apparatus can be minimized.

(実施の形態2)
直流電圧最適化手段4を図3に示す。直流電圧最適化手段4の制御フローチャートについて図3を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
The DC voltage optimizing means 4 is shown in FIG. A control flowchart of the DC voltage optimizing means 4 will be described with reference to FIG.

図に示すように、直流電圧最適化手段4は、一時刻前の交流電源1の電源電圧を入力する。次に、直流電圧最適化手段4は、交流−直流変換手段2の電力変換損失を演算する。演算方法は数式1に示す通りである。本電力変換損失が最小となる直流電圧Vdcを算出し、Vdcの指令電圧とする。この指令電圧Vdcと実際の中間直流電圧Vdc(t)との偏差を演算し、比例積分制御を行なうことで、交流−直流変換手段2の制御を行なうこととなる。   As shown in the figure, the DC voltage optimizing means 4 inputs the power supply voltage of the AC power supply 1 one time before. Next, the DC voltage optimization unit 4 calculates the power conversion loss of the AC-DC conversion unit 2. The calculation method is as shown in Equation 1. The DC voltage Vdc that minimizes the power conversion loss is calculated and used as the Vdc command voltage. By calculating a deviation between the command voltage Vdc and the actual intermediate DC voltage Vdc (t) and performing proportional integral control, the AC-DC conversion means 2 is controlled.

以上のように、本実施の形態2によれば、直流電圧最適化手段4を、交流電源1の電源電圧に応じて電力変換損失が最小となるように直流−交流変換手段3の入力電圧を上下変更する構成とすることで、交流電源1の電源電圧を昇圧する交流−直流変換手段2が任意の電圧、周波数の出力をする際に、出力条件に合わせて最適な変換を行ない、装置内部の損失の最小化を図ることができることとなる。   As described above, according to the second embodiment, the DC voltage optimizing unit 4 is configured to change the input voltage of the DC-AC converting unit 3 so that the power conversion loss is minimized according to the power supply voltage of the AC power source 1. When the AC-DC converter 2 that boosts the power supply voltage of the AC power supply 1 outputs an arbitrary voltage and frequency, it performs optimal conversion in accordance with the output conditions by adopting a configuration in which the power supply voltage of the AC power supply 1 is boosted. Loss can be minimized.

(実施の形態3)
直流電圧最適化手段4を図4に示す。直流電圧最適化手段4の制御フローチャートについて図4を参照しながら説明する。
(Embodiment 3)
The DC voltage optimizing means 4 is shown in FIG. A control flowchart of the DC voltage optimizing means 4 will be described with reference to FIG.

図に示すように、直流電圧最適化手段4は、インバータの出力電圧を入力する。入力したインバータの出力電圧から直流−交流変換手段3の変換損失を最小とする最適な直流電圧Vdcを演算する。最適な直流電圧Vdcの演算方法は、数式5に示す通りである。   As shown in the figure, the DC voltage optimizing means 4 inputs the output voltage of the inverter. An optimum DC voltage Vdc that minimizes the conversion loss of the DC-AC conversion means 3 is calculated from the input output voltage of the inverter. The optimal DC voltage Vdc calculation method is as shown in Equation 5.

Figure 2006121816
Figure 2006121816

ここで、Vecはスイッチング素子3aから3dのオン時のコレクタ〜エミッタ間の電圧を示し、ωは角速度、Lは出力用リプル電圧低減フィルタ3iのインダクタンス、Ipeakはスイッチングの際の瞬時電流のピーク値を示し、Vkは電流出力のための余裕電圧を示す。この数式5により計算したVdcを目標電圧として、実際の中間直流電圧Vdc(t)との偏差を演算し、比例積分制御を行なうことで、交流−直流変換手段2の制御を行なうこととなる。   Here, Vec indicates the voltage between the collector and the emitter when the switching elements 3a to 3d are on, ω is the angular velocity, L is the inductance of the output ripple voltage reduction filter 3i, and Ipeak is the peak value of the instantaneous current at the time of switching. Vk indicates a margin voltage for current output. By using Vdc calculated by Equation 5 as a target voltage and calculating a deviation from the actual intermediate DC voltage Vdc (t) and performing proportional-integral control, the AC-DC conversion means 2 is controlled.

以上のように、本実施の形態3によれば、直流電圧最適化手段4を、インバータの出力指令電圧の高低に応じて電力変換損失が最小となるように直流−交流変換手段3の入力電圧を上下変更する構成とすることで、直流−交流変換手段3の変換効率を向上、すなわち電力変換損失の最小化と交流電源1の電力の有効利用率の向上を両立することができることとなる。   As described above, according to the third embodiment, the DC voltage optimizing unit 4 is configured to change the input voltage of the DC-AC converting unit 3 so that the power conversion loss is minimized according to the level of the output command voltage of the inverter. By adopting a configuration in which the value is changed up and down, the conversion efficiency of the DC-AC conversion means 3 can be improved, that is, the power conversion loss can be minimized and the effective utilization rate of the power of the AC power supply 1 can be improved.

(実施の形態4)
直流電圧最適化手段4を図5に示す。直流電圧最適化手段4の制御フローチャートについて図5を参照しながら説明する。
(Embodiment 4)
The DC voltage optimizing means 4 is shown in FIG. A control flowchart of the DC voltage optimizing means 4 will be described with reference to FIG.

図に示すように、直流電圧最適化手段4は、インバータの出力指令電圧を入力する。入力したインバータの出力指令電圧から直流−交流変換手段3の変換損失を最小とする最適な直流電圧Vdcを演算する。最適な直流電圧Vdcの演算方法は、数式6に示す通りである。   As shown in the figure, the DC voltage optimizing means 4 inputs the output command voltage of the inverter. An optimum DC voltage Vdc that minimizes the conversion loss of the DC-AC converter 3 is calculated from the input output command voltage of the inverter. The optimal DC voltage Vdc calculation method is as shown in Equation 6.

Figure 2006121816
Figure 2006121816

数式6により計算したVdcを目標電圧として、実際の中間直流電圧Vdc(t)との偏差を演算し、比例積分制御を行なうことで、交流−直流変換手段2の制御を行なうこととなる。ここで、Vecはスイッチング素子3aから3dのオン時のコレクタ〜エミッタ間の電圧を示し、ωは角速度、Lは出力用リプル電圧低減フィルタ3iのインダクタンス、Ipeakはスイッチングの際の瞬時電流のピーク値を示し、Vkは電流出力のための余裕電圧を示す。   The deviation from the actual intermediate DC voltage Vdc (t) is calculated using Vdc calculated by Equation 6 as a target voltage, and proportional-integral control is performed, thereby controlling the AC-DC converter 2. Here, Vec indicates the voltage between the collector and the emitter when the switching elements 3a to 3d are on, ω is the angular velocity, L is the inductance of the output ripple voltage reduction filter 3i, and Ipeak is the peak value of the instantaneous current at the time of switching. Vk indicates a margin voltage for current output.

以上のように、本実施の形態4によれば、直流電圧最適化手段4を、インバータの出力指令電圧の高低に応じて直流−交流変換手段3の入力電圧を上下変更する構成とすることで、直流−交流変換手段3の変換効率を向上、すなわち電力変換損失の最小化と交流電源1の電力の有効利用率の向上を両立することができることとなる。   As described above, according to the fourth embodiment, the DC voltage optimization unit 4 is configured to change the input voltage of the DC-AC conversion unit 3 up and down according to the level of the output command voltage of the inverter. Thus, the conversion efficiency of the DC-AC conversion means 3 can be improved, that is, both the minimization of power conversion loss and the improvement of the effective power utilization rate of the AC power supply 1 can be achieved.

(実施の形態5)
直流電圧最適化手段4を図6に示す。直流電圧最適化手段4の制御フローチャートについて図6を参照しながら説明する。
(Embodiment 5)
The DC voltage optimizing means 4 is shown in FIG. A control flowchart of the DC voltage optimizing means 4 will be described with reference to FIG.

図に示すように、直流電圧最適化手段4は、一時刻前のインバータ出力する電流指令値を入力する。次に、一時刻前の交流電源1の入力電力を入力し、入力した交流電源1の入力電力とインバータ出力する電流指令値により中間直流電圧の目標電圧Vdcを演算する。中間直流電圧の目標電圧Vdcの演算方法は数式7の通りである。   As shown in the figure, the DC voltage optimizing means 4 inputs a current command value output from the inverter one time before. Next, the input power of the AC power supply 1 one hour before is input, and the target voltage Vdc of the intermediate DC voltage is calculated from the input power of the AC power supply 1 and the current command value output from the inverter. The calculation method of the target voltage Vdc of the intermediate DC voltage is as shown in Equation 7.

Figure 2006121816
Figure 2006121816

この目標電圧Vdcと実際の中間直流電圧Vdc(t)との偏差を演算し、比例積分制御を行なうことで、交流−直流変換手段2の制御を行なうこととなる。   By calculating the deviation between the target voltage Vdc and the actual intermediate DC voltage Vdc (t) and performing proportional integral control, the AC-DC conversion means 2 is controlled.

以上のように、本実施の形態5によれば、直流電圧最適化手段4を、連系する直流−交流変換手段3の出力電流指令値に応じて中間直流電圧を上下変更する構成とすることで、電力変換損失の最小化と交流電源1の入力電力の有効利用率の向上を両立することができることとなる。   As described above, according to the fifth embodiment, the DC voltage optimizing means 4 is configured to change the intermediate DC voltage up and down according to the output current command value of the DC-AC converting means 3 that is linked. Thus, it is possible to achieve both minimization of power conversion loss and improvement of the effective utilization rate of input power of the AC power supply 1.

(実施の形態6)
直流電圧最適化手段4を図7に示す。直流電圧最適化手段4の制御フローチャートについて図7を参照しながら説明する。
(Embodiment 6)
The DC voltage optimizing means 4 is shown in FIG. A control flowchart of the DC voltage optimizing means 4 will be described with reference to FIG.

図に示すように、直流電圧最適化手段4は、一時刻前の直流−交流変換手段3の入力電流を入力する。次に、入力した入力電流により、交流−直流変換手段2の電力損失は数式1で演算することができる。さらに、直流−交流変換手段3の電力変換損失を数式2により演算することができ、交流−直流変換手段2と直流−交流変換手段3の電力損失の総和は、数式1と数式2の総和となる。数式1と数式2の総和を直流電圧で微分し、電力損失の最小点を演算することで、Vdcの最適動作点を算出することができる。   As shown in the figure, the DC voltage optimizing means 4 inputs the input current of the DC-AC converting means 3 one hour before. Next, the power loss of the AC-DC converting means 2 can be calculated by Equation 1 based on the input current that has been input. Furthermore, the power conversion loss of the DC-AC conversion means 3 can be calculated by the formula 2. The total power loss of the AC-DC conversion means 2 and the DC-AC conversion means 3 is the sum of the formulas 1 and 2. Become. The optimum operating point of Vdc can be calculated by differentiating the sum of Equations 1 and 2 with a DC voltage and calculating the minimum point of power loss.

以上のように、本実施の形態6によれば、直流電圧最適化手段4を、直流−交流変換手段3の入力電流に応じて直流−交流変換手段3の入力電圧を上下変更することができ、電力変換損失の最小化と交流電源1の入力電力の有効利用率の向上を両立することができることとなる。   As described above, according to the sixth embodiment, the DC voltage optimization unit 4 can change the input voltage of the DC-AC conversion unit 3 up and down in accordance with the input current of the DC-AC conversion unit 3. Thus, minimization of power conversion loss and improvement of the effective utilization rate of input power of the AC power source 1 can be achieved at the same time.

(実施の形態7)
直流電圧最適化手段4を図8に示す。直流電圧最適化手段4の制御フローチャートについて図8を参照しながら説明する。
(Embodiment 7)
The DC voltage optimizing means 4 is shown in FIG. A control flowchart of the DC voltage optimizing means 4 will be described with reference to FIG.

図に示すように、直流電圧最適化手段4は、一時刻前の直流−交流変換手段3の入力電流を入力する。次に、入力した入力電流と一時刻前の直流電圧から入力する直流電力を演算する。演算した直流電力をインバータの出力指令電圧にて除算することで出力指令電流を演算し、さらに直流−交流変換手段3の電力損失を数式2により演算することができる。交流−直流変換手段2の電力変換損失は、数式1により演算することができるため、電力変換損失の総和は数式1、数式2の総和となる。数式1と数式2の総和を直流電圧で微分し、電力損失の最小点を演算することで、Vdcの最適動作点を算出することができる。   As shown in the figure, the DC voltage optimizing means 4 inputs the input current of the DC-AC converting means 3 one hour before. Next, the input DC power is calculated from the input current and the DC voltage one hour before. By dividing the calculated DC power by the output command voltage of the inverter, the output command current can be calculated, and the power loss of the DC-AC conversion means 3 can be calculated by Equation 2. Since the power conversion loss of the AC-DC converting means 2 can be calculated by Equation 1, the total power conversion loss is the sum of Equations 1 and 2. The optimum operating point of Vdc can be calculated by differentiating the sum of Equations 1 and 2 with a DC voltage and calculating the minimum point of power loss.

以上のように、本実施の形態7によれば、直流電圧最適化手段4を、直流−交流変換手段3の入力電力に応じて直流−交流変換手段3の入力電圧を上下変更することができ、電力変換損失の最小化と交流電源1の入力電力の有効利用率の向上を両立することができることとなる。   As described above, according to the seventh embodiment, the DC voltage optimization unit 4 can change the input voltage of the DC-AC conversion unit 3 up and down according to the input power of the DC-AC conversion unit 3. Thus, minimization of power conversion loss and improvement of the effective utilization rate of input power of the AC power source 1 can be achieved at the same time.

交流−直流変換、直流−交流変換技術を利用したインバータの効率向上のための最適制御技術であり、モータ制御などに使用する任意の周波数、電圧を出力可能とする汎用インバータ装置へも適用できる。   This is an optimal control technique for improving the efficiency of an inverter using AC-DC conversion and DC-AC conversion techniques, and can also be applied to a general-purpose inverter device that can output any frequency and voltage used for motor control and the like.

本発明の実施の形態1の系統連系インバータの構成図Configuration diagram of the grid interconnection inverter of Embodiment 1 of the present invention 同直流電圧最適化手段4の制御フローチャートControl flow chart of the DC voltage optimizing means 4 本発明の実施の形態2の直流電圧最適化手段4の制御フローチャートControl flowchart of DC voltage optimizing means 4 according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態3の直流電圧最適化手段4の制御フローチャートControl flowchart of DC voltage optimizing means 4 according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態4の直流電圧最適化手段4の制御フローチャートControl flowchart of DC voltage optimizing means 4 according to Embodiment 4 of the present invention. 本発明の実施の形態5の直流電圧最適化手段4の制御フローチャートControl flowchart of DC voltage optimizing means 4 according to Embodiment 5 of the present invention. 本発明の実施の形態6の直流電圧最適化手段4の制御フローチャートControl flowchart of DC voltage optimizing means 4 according to Embodiment 6 of the present invention. 本発明の実施の形態7の直流電圧最適化手段4の制御フローチャートControl flowchart of DC voltage optimizing means 4 according to Embodiment 7 of the present invention 従来のインバータ技術を利用した節電装置の構成図Configuration diagram of power saving device using conventional inverter technology 従来のインバータ技術を利用した系統連系インバータの構成図Configuration diagram of a grid-connected inverter using conventional inverter technology

符号の説明Explanation of symbols

1 交流電源
2 交流−直流変換手段
2a〜2d スイッチング素子
2e〜2h ダイオード
2i〜2j 昇圧用リアクトル
2k フィルタ回路
2L 平滑用コンデンサ
2m 昇圧チョッパ制御部
3 直流−交流変換手段
3a〜3d スイッチング素子
3e〜3h ダイオード
3i 出力用リプル電圧低減フィルタ
3j インバータ制御部
4 直流電圧最適化手段
101 節電装置
102 交流電源
103 負荷
104 直列変圧器
105 回生形インバータ
106 直流電源
107 入力コンデンサ
108 昇圧コンバータ
109 中間コンデンサ
110 インバータ
111 系統
112 入力電圧変動検知手段
113 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 AC-DC converting means 2a-2d Switching element 2e-2h Diode 2i-2j Boosting reactor 2k Filter circuit 2L Smoothing capacitor 2m Boosting chopper control part 3 DC-AC converting means 3a-3d Switching element 3e-3h Diode 3i Output ripple voltage reduction filter 3j Inverter controller 4 DC voltage optimization means 101 Power saving device 102 AC power supply 103 Load 104 Series transformer 105 Regenerative inverter 106 DC power supply 107 Input capacitor 108 Boost converter 109 Intermediate capacitor 110 Inverter 111 System 112 Input voltage fluctuation detection means 113 Control circuit

Claims (8)

交流電源を最適な直流電圧に変換する交流−直流変換手段と、前記交流−直流変換手段により変換した直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換手段と、電力変換損失を最小化するように交流−直流変換手段を制御する直流電圧最適化手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。 AC-DC conversion means for converting an AC power source into an optimal DC voltage, DC-AC conversion means for converting DC power converted by the AC-DC conversion means into AC power, and minimizing power conversion loss An inverter device comprising DC voltage optimizing means for controlling AC-DC converting means. 直流電圧最適化手段は、交流−直流変換手段の電力変換損失を最小化するように制御することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。 2. The inverter apparatus according to claim 1, wherein the DC voltage optimizing means controls so as to minimize the power conversion loss of the AC-DC converting means. 直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の電力変換損失を最小化するように制御することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。 2. The inverter apparatus according to claim 1, wherein the DC voltage optimizing means controls so as to minimize the power conversion loss of the DC-AC converting means. 直流電圧最適化手段は、交流−直流変換手段と直流−交流変換手段の電力変換損失の総和を最小化するように制御することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。 2. The inverter apparatus according to claim 1, wherein the DC voltage optimizing means controls so as to minimize the total power conversion loss of the AC-DC converting means and the DC-AC converting means. 直流電圧最適化手段は、出力する交流指令電圧に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。 2. The inverter apparatus according to claim 1, wherein the DC voltage optimization means changes the input voltage of the DC-AC conversion means up and down so as to minimize the power conversion loss in accordance with the output AC command voltage. 直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段に接続した負荷電流に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。 The DC voltage optimization means changes the input voltage of the DC-AC conversion means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the load current connected to the DC-AC conversion means. The described inverter device. 直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の入力電流に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。 The DC voltage optimization means changes the input voltage of the DC-AC conversion means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the input current of the DC-AC conversion means. Inverter device. 直流電圧最適化手段は、直流−交流変換手段の入力電力に応じて電力変換損失を最小化するように直流−交流変換手段の入力電圧を上下変更することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。 The DC voltage optimization means changes the input voltage of the DC-AC conversion means up and down so as to minimize the power conversion loss according to the input power of the DC-AC conversion means. Inverter device.
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