JP2011200099A - インバータおよびそれを搭載した電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インバータ200は、それぞれ電圧が異なる複数の直流電源V1、V2からの直流電力を交流電力に変換する。インバータ200は制御部20を備える。制御部20は、第1の直流電源V1からの電源電圧E1、第2の直流電源V2からの電源電圧E2と、2つの電源電圧の電位差(E1−E2)を用いて擬似正弦波を発生させる。制御部20は、複数の直流電源V1、V2ごとに設けられるHブリッジ回路を制御することで、擬似正弦波を生成する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るインバータ200の回路構成を示す図である。なお、図1には説明の便宜上、直流電源部100および負荷300も描いているが、直流電源部100および負荷300は、インバータ200の構成要素には含まれない。インバータ200は、直流電源部100に含まれる複数の直流電源からの直流電力を交流電力に変換する。直流電源部100は、それぞれ電源電圧の異なる第1の直流電源V1と第2の直流電源V2とを含む。インバータ200は、複数のHブリッジ回路および制御部20を備える。制御部20は、それぞれの直流電源からの電源電圧と、2つの電源電圧の差分電圧(以下、「電位差」ともよぶ)を用いて、擬似正弦波を発生させる。
図6は、本発明の実施の形態1と比較すべき、比較例に係るインバータ250の回路構成を示す図である。図6には説明の便宜上、直流電源部100および負荷300も描いているが、直流電源部100および負荷300は、インバータ250の構成要素には含まれない。
(x1,y1)=(0.289,0.285)
(x2,y2)=(0.625,0.585)
(x3,y3)=(1.055,0.870)
となる。
(x1,y1)=(0.145,0.285)
(x2,y2)=(0.457,0.585)
(x3,y3)=(0.840,0.870)
となる。これにより、階段波形が左にずらされる。
電源電圧E1:電源電圧E2=0.870:0.585
の最適比率が導き出せる。つまり、E1:E2=1.49:1である。
そこで、電源電圧E1と電源電圧E2の比率を、導出した最適比率に設定することで、本実施の形態のインバータ200が、より滑らかな擬似正弦波を生成できる。
図18は、本発明の実施の形態2に係るインバータ200の回路構成を示す図である。インバータ200は、直流電源部100に含まれる複数の直流電源からの直流電力を交流電力に変換する。直流電源部100は、それぞれ電源電圧の異なる第1の直流電源V1、第2の直流電源V2および第3の直流電源V3とを含む。インバータ200は、複数のHブリッジ回路および制御部20を備える。制御部20は、それぞれの直流電源からの電源電圧と、2つの電源電圧の電位差を用いて、擬似正弦波を発生させる。実施の形態2に係るインバータ200には、三つのHブリッジ回路が設けられる。また、実施の形態2では、第1の直流電源V1の電源電圧E1>第2の直流電源V2の電源電圧E2>第3の直流電源V3の電源電圧E3の関係に設計されているとする。
電源電圧E1:電源電圧E2:電源電圧E3=3:2.56:1
の最適比率が導き出される。このとき、電源電圧の最適比率とともに、電圧を切り換えるタイミングも導出される。
なお、当該テーブルには、擬似正弦波の生成に必要な基本となるPWM波形データのみが保持されてもよいし、擬似正弦波の生成に必要なすべてのPWM波形データが保持されてもい。図29の例では、六種類のPWM波形データ(A−F)のみが保持されてもよいし、二十四種類のPWM波形データが保持されてもよい。
Claims (13)
- それぞれ電圧が異なる複数の直流電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータであって、擬似正弦波を発生させる制御部を備え、
前記制御部は、それぞれの直流電源からの電源電圧と、2つの電源電圧の電位差を用いて、擬似正弦波を発生させることを特徴とするインバータ。 - 前記制御部は、第1直流電源からの電源電圧E1と、第2直流電源からの電源電圧E2(E1>E2)と、電源電圧E1と電源電圧E2の電位差(E1−E2)とを用いて、擬似正弦波を発生させることを特徴とする請求項1に記載のインバータ。
- 前記制御部は、交流出力の1/4周期の間において、出力電圧を、電源電圧E1と電源電圧E2の電位差(E1−E2)、電源電圧E2、電源電圧E1の順に変化させて、擬似正弦波を発生させることを特徴とする請求項2に記載のインバータ。
- 前記制御部は、第1直流電源からの電源電圧E1と、第2直流電源からの電源電圧E2と、第3直流電源からの電源電圧E3(E1>E2>E3)と、電源電圧E1と電源電圧E2の電位差(E1−E2)と、電源電圧E1と電源電圧E3の電位差(E1−E3)と、電源電圧E2と電源電圧E3の電位差(E2−E3)とを用いて、擬似正弦波を発生させることを特徴とする請求項1に記載のインバータ。
- 前記制御部は、交流出力の1/4周期の間において、出力電圧を、電源電圧E1と電源電圧E2の電位差(E1−E2)、電源電圧E3、電源電圧E2と電源電圧E3の電位差(E2−E3)、電源電圧E1と電源電圧E3の電位差(E1−E3)、電源電圧E2、電源電圧E1の順に変化させて、擬似正弦波を発生させることを特徴とする請求項4に記載のインバータ。
- 複数の直流電源ごとに設けられ、当該複数の直流電源のそれぞれから負荷に順方向電圧および逆方向電圧を供給するための複数のHブリッジ回路とをさらに備え、
前記制御部は、前記複数のHブリッジ回路を制御することにより擬似正弦波を発生させるものであって、
前記制御部は、前記複数の直流電源のうち、第1直流電源と前記負荷を接続する第1のHブリッジ回路を形成する二本の低電位側経路を無効にし、かつ第1直流電源と異なる第2直流電源と前記負荷を接続する第2のHブリッジ回路を形成する二本の低電位側経路を無効にし、かつ前記第1のHブリッジ回路を形成する二本の高電位側経路と前記第2のHブリッジ回路を形成する二本の高電位側経路を有効にすることにより、前記複数のHブリッジ回路と異なる別のHブリッジ回路を形成することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のインバータ。 - 前記複数のHブリッジ回路を形成する二本の低電位側経路は、共通化されていることを特徴とする請求項6に記載のインバータ。
- 前記第1直流電源の電源電圧が前記第2直流電源の電源電圧より高い場合、
前記別のHブリッジ回路を形成する二本の低電位側経路にそれぞれ挿入されるスイッチが、双方向スイッチング素子で構成されることを特徴とする請求項6または7に記載のインバータ。 - n(nは2以上の整数)個の直流電源が使用される場合、当該インバータは、n個のHブリッジ回路を備え、
前記制御部は、前記n個のHブリッジ回路により(n×2)種類の電圧を発生させるとともに、nC2個の別のHブリッジ回路を形成することにより(nC2×2)種類の電圧を発生させることを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載のインバータ。 - 前記制御部は、前記擬似正弦波を構成する少なくとも一つの階調を、その階調の電圧およびその隣りの階調の電圧をハイレベルおよびローレベルとするPWM(Pulse Width Modulation)信号を発生させることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のインバータ。
- 前記擬似正弦波を構成する階調単位で、PWM波形データを保持するテーブルをさらに備え、
前記制御部は、前記テーブルに保持されるPWM波形データを用いて前記擬似正弦波を発生させるためのPWM信号を生成することを特徴とする請求項10に記載のインバータ。 - 請求項1から11のいずれかに記載のインバータを備えることを特徴とする電力変換装置。
- さらに、前記インバータにより生成された擬似正弦波を平滑化するフィルタとを備えたことを特徴とする請求項12に記載の電力変換装置。
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