JP2007159190A - 分散電源装置の電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイオードブリッジ回路9B、10、および高圧側インバータ回路12により、逆流防止形インバータブリッジ回路を構成し、その出力をコンデンサ13で積分するチョッパ電流積分回路を構成する。
【選択図】図1
Description
図2は、従来技術を示す分散電源装置の電力変換装置の構成図である。
図2において、1、2は単相三線式商用電源(電力変換装置側から見れば負荷に相当する)もしくは家庭用負荷装置、3、4は分散電源装置からの直流電圧を入力する直流電圧入力端子、5は平滑コンデンサ、6は直列接続された2個の半導体スイッチ2組からなるブリッジ回路、7は高周波絶縁トランス、9Aは全波整流回路、11は電流平滑用インダクタ、12は高圧側インバータ回路であり、例えばIGBT素子4個からなる単相出力用インバータ用半導体ブリッジ、14は高周波ノイズ除去とリップル電流除去を兼ねた高周波フィルタ回路、15は出力電流検出回路、16はブリッジ回路6と高周波絶縁トランス7からなるチョッパ回路である。
以下、図2を用いて従来技術の分散電源装置の電力変換装置の動作を説明する。
分散電源装置の電力変換装置は、出力電流検出回路15で検出した電流検出信号をフィードバックし、出力電流波形を正弦波にするようチョッパ回路16、及び単相出力用インバータ用半導体ブリッジ12を制御するが、本発明はフィルタ、インダクタ等の主回路素子を小形化する技術に関するものであり、電流波形制御そのものに関するものではないため、スイッチング素子の制御についての説明は割愛する。
従来技術において、電流平滑用インダクタ11は電流を平滑化するためのものである。出力電流はリップルのない正弦波電流である必要があるため、電流平滑用インダクタ11の全体の波形制御はチョッパ回路16のスイッチングを制御することによって得られ、電流平滑用インダクタ11では電源周波数に等しい電流波形が得られる。しかし、電流平滑用インダクタ11は直流母線に配置されており、この電流は一方向(つまり全波整流された商用電源電圧相似の電流波形)であるため、単相出力用インバータ用半導体ブリッジ12のスイッチにより、正、負を切り替えることにより、出力電流として交流の電流を得ることができる。ただ、電流平滑用インダクタ11のみでは高周波のノイズやキャリア成分を十分おとすことが難しいため、高周波フィルタ回路14が具備されている。
このように、従来の分散電源装置の電力変換装置は、直流電源を高周波スイッチングにより昇圧し、二次側直流母線に配置されたインダクタにより平滑して全波整流形商用周波数電流波形を発生させ、それをインバータ回路で交互に反転して出力することにより、商用電源周波数の交流出力電流を得るものである。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、直流母線の電流平滑用インダクタを小形化することができるとともに、出力側dV/dtの大幅低下により、高周波フィルタ回路のノイズフィルタも小形化することを可能とする分散電源装置の電力変換装置を提供することを目的とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の分散電源装置の電力変換装置において、前記高圧側インバータ回路の前記出力端は、高周波フィルタ回路を介して、中性点が接地され連系する単相三線式電力系統である前記商用電源、もしくは前記家庭用負荷装置に接続されることを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明によると、直流母線の電流平滑用インダクタは非常に小形化、もしくは高周波絶縁トランスの漏れインダクタンスで代用することが可能であり、出力側dV/dtの大幅低下により出力ノイズも非常に少なくなるため、高周波フィルタ回路のノイズフィルタも小形化、低コスト化が可能な単相三線式の分散電源装置の電力変換装置を得ることができる。
本実施例が従来技術である図2と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、本実施例において、高圧側インバータ回路12は、それぞれ直列接続された2個の半導体スイッチからなる高圧側ブリッジ回路12Aと高圧側ブリッジ回路12Bから成るものであり、高周波絶縁トランス7の二次側出力を整流する全波整流回路9Bと全波整流回路10を備え、全波整流回路9Bの出力に高圧側ブリッジ回路12Aの正側、及び負側が接続され、全波整流回路10の出力に高圧側ブリッジ回路12Bの正側、及び負側が接続されており、高圧側ブリッジ回路12A、12Bのそれぞれの直列接続点間に電流積分用のコンデンサ13を具備し、コンデンサ13の両端を高圧側インバータ回路12の出力端としている点であり、全波整流回路9B、10、高圧側インバータ回路12により、逆流防止形インバータブリッジ回路を構成し、その出力をコンデンサ13で積分するチョッパ電流積分回路を構成するようにしている点である。
今、高圧側インバータ回路12のインバータスイッチの片方の正側がON、もう一方の負側がONとすると、高周波絶縁トランス7の二次側がインダクタ8を経由して、コンデンサ13で短絡された等価回路となる。この状態で、チョッパ回路16のコンバータ側スイッチング回路を高速スイッチングにより電流チョッパを発生させる場合、その電流値は、直流電圧、スイッチング時間、インダクタ8のインダクタンス、コンデンサ13の電圧によって決定されるある電流値に制限される。この制限されたチョッパ電流はそれが発生している間、コンデンサ13へ電荷を蓄積する。このチョッパ回路16の高速スイッチング動作を高速に繰り返すことにより、コンデンサ13で積分された両端電圧は目的の電圧に達し、高圧側インバータ回路12のスイッチの組み合わせを反対にすることによりそれ以上電圧を上げないようにすることができる。
3、4 分散電源装置から直流電圧入力端子
5 平滑コンデンサ
6 直列接続された2個の半導体スイッチ2組からなるブリッジ回路
7 高周波絶縁トランス
8 インダクタ、もしくは高周波絶縁トランス7の漏れインダクタンス
9A、9B、10 全波整流回路
11 電流平滑用インダクタ
12 高圧側インバータ回路
12A、12B 高圧側ブリッジ回路
13 コンデンサ
14 高周波フィルタ回路
15 出力電流検出回路
16 チョッパ回路
Claims (2)
- 直列接続された2個の半導体スイッチを直流入力電源に2組並列に接続したブリッジ回路(6)と前記ブリッジ回路(6)の前記半導体スイッチのそれぞれの直列接続点を一次側のそれぞれに接続した高周波絶縁トランス(7)を有し前記直流入力電源を高周波スイッチングにより昇圧するチョッパ回路(16)と、
前記チョッパ回路(16)の出力を商用電源電圧と等しいか高くなるように制御する高圧側インバータ回路(12)と、
を具備し、商用電源、もしくは家庭用負荷装置(1、2)に電力を供給する分散電源装置の電力変換装置において、
前記高圧側インバータ回路(12)は、それぞれ直列接続された2個の半導体スイッチからなる第1の高圧側ブリッジ回路(12A)と第2の高圧側ブリッジ回路(12B)から成るものであり、
前記高周波絶縁トランス(7)の二次側出力を整流する第1の全波整流回路(9B)と第2の全波整流回路(10)を備え、
前記第1の全波整流回路(9B)の出力に前記第1の高圧側ブリッジ回路(12A)の正側、及び負側が接続され、
前記第2の全波整流回路(10)の出力に前記第2の高圧側ブリッジ回路(12B)の正側、及び負側が接続されており、
前記第1、第2の高圧側ブリッジ回路(12A、12B)のそれぞれの直列接続点間に電流積分用のコンデンサ(13)を具備し、
前記コンデンサ(13)の両端を前記高圧側インバータ回路(12)の出力端とすることを特徴とする分散電源装置の電力変換装置。 - 前記高圧側インバータ回路(12)の前記出力端は、
高周波フィルタ回路(14)を介して、
中性点が接地され連系する単相三線式電力系統である前記商用電源、もしくは前記家庭用負荷装置(1、2)に接続されることを特徴とする請求項1に記載の分散電源装置の電力変換装置。
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JPH10207559A (ja) * | 1997-01-22 | 1998-08-07 | Sharp Corp | 連系形電力変換装置 |
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JP2002247863A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-08-30 | Nissin Electric Co Ltd | 連系用電力変換装置 |
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