JP2012170189A - 電力変換装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】DC/AC変換器50は、単相3線式の交流電力系統40に連系される。DC/AC変換器50の直流側には、直列接続されたコンデンサCh,Clからなる平滑回路が設けられる。平滑回路の中点Bは、交流電力系統40の中性点Aと電気的に接続される。制御部60は、直流電圧目標値Vdc*と電圧センサ58の直流端子間電圧検出値Vdcとの偏差に基づいて、フルブリッジ回路を構成するトランジスタQ1〜Q4をスイッチング制御するための第1のスイッチング制御手段と、電圧センサ62の直流電圧検出値Vdc_hと電圧センサ64の直流電圧検出値Vdc_lとの偏差に基づいて、トランジスタQ1〜Q4をスイッチング制御するための第2のスイッチング制御手段とを含む。
【選択図】図2
Description
図1は、この発明の実施の形態に従う電力変換装置が適用される直流給電システムの全体の構成を概略的に示す図である。
太陽光発電システム2は、太陽電池20と、DC/DC変換器30とを含む。DC/DC変換器30は、太陽電池20と直流バス1との間に配置されており、太陽電池20から受ける直流電力を電圧変換して直流バス1へ供給する。DC/DC変換器30における電圧変換動作は、太陽電池20の出力電圧と、直流バス1の電圧(正母線PLおよび負母線NLの間の線間電圧)とに応じて、図示しない制御部からのスイッチング指令に従って制御される。
次に、図面を参照して、この発明の実施の形態に従う電力変換装置の一形態であるDC/AC変換器50の構成について説明する。
図2を参照して、DC/AC変換器50は、コンデンサCh,Clと、DC/AC変換部52と、連系リアクトル54,56と、直流電圧検出部58,62,64と、制御部60とを含む。
電力変換動作時においては、制御部60は、直流電圧Vdcが所定の電圧目標値Vdc*となるようにスイッチング制御信号S1〜S4を生成する。なお、電圧目標値Vdc*は、たとえば380Vのように事前に決定し、図示しない記憶部に格納しておくことができる。あるいは、制御部60と直流給電システムの外部との間で通信を行なうことによって、所望の電圧値を適宜取得するようにしてもよい。
図7を参照して、制御部60は、減算部600,603〜605と、加算部601,602と、PI制御部610,615と、搬送波比較器611〜614と、NOT回路621,624とを含む。
図8は、図2における制御部60の制御構造の変形例1を示す図である。
図9は、図2における制御部60の制御構造の変形例2を示す図である。
図11は、図1におけるAC/DC変換器70の詳細な構成を示す回路図である。
電力変換動作時においては、制御部80は、直流電圧Vdcが所定の電圧目標値Vdc*となるようにスイッチング制御信号S11〜S14を生成する。なお、電圧目標値Vdc*は、たとえば380Vのように事前に決定し、図示しない記憶部に格納しておくことができる。あるいは、制御部80と直流給電システムの外部との間で通信を行なうことによって、所望の電圧値を適宜取得するようにしてもよい。
図15を参照して、制御部80は、減算部800と、PI制御部802と、搬送波比較器804と、選択部806と、比較部808とを含む。
Claims (9)
- 単相3線式の交流電力系統に連系される電力変換装置であって、
直流正母線および直流負母線の間に直列接続された第1および第2のコンデンサからなる平滑回路と、
前記平滑回路の直流端子に接続され、複数のスイッチング素子によって前記平滑回路の直流電力と前記電力系統の交流電力との間で電力変換を行なう電力変換回路と、
前記平滑回路の直流端子間電圧、前記直流正母線および前記平滑回路の中点間の第1の直流電圧および、前記直流負母線および前記平滑回路の中点間の第2の直流電圧を検出する電圧センサと、
前記電力変換回路の電力変換動作を制御するための制御装置とを備え、
前記平滑回路の中点は、前記電力系統の中性点と電気的に接続され、
前記制御装置は、
直流電圧目標値と前記電圧センサの直流端子間電圧検出値との偏差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御するための第1のスイッチング制御手段と、
前記電圧センサの前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御するための第2のスイッチング制御手段とを含む、電力変換装置。 - 前記第2のスイッチング制御手段は、
前記第1の直流電圧検出値が前記第2の直流電圧検出値よりも大きい場合には、前記平滑回路および前記電力系統の間で、前記第1のコンデンサを放電するための電流循環経路が形成されるように、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第2のスイッチング制御手段は、
前記第2の直流電圧検出値が前記第1の直流電圧検出値よりも大きい場合には、前記平滑回路および前記電力系統の間で、前記第2のコンデンサを放電するための電流循環経路が形成されるように、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1のスイッチング制御手段は、前記直流電圧目標値と前記直流端子間電圧検出値との偏差に基づいて、前記複数のスイッチング素子のデューティー比を設定し、
前記第2のスイッチング制御手段は、前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、前記第1または第2のコンデンサを放電させるためのスイッチング素子のオン期間を算出し、算出されたオン期間に従って前記デューティー比を補正する、請求項2または3に記載の電力変換装置。 - 前記平滑回路の中点および前記電力系統の中性点を接続する配線をさらに備える、請求項1から4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 単相3線式の電力系統に連系される電力変換装置の制御方法であって、
前記電力変換装置は、
直流正母線および直流負母線の間に直列接続された第1および第2のコンデンサからなる平滑回路と、
前記平滑回路の直流端子に接続され、複数のスイッチング素子によって前記平滑回路の直流電力と前記電力系統の交流電力との間で電力変換を行なう電力変換回路と、
前記平滑回路の直流端子間電圧、前記直流正母線および前記平滑回路の中点間の第1の直流電圧および、前記直流負母線および前記平滑回路の中点間の第2の直流電圧を検出する電圧センサと含み、
前記平滑回路の中点は、前記電力系統の中性点と電気的に接続され、
前記制御方法は、前記電力変換回路の電力変換動作を制御するステップを備え、
前記制御するステップは、
直流電圧目標値と前記電圧センサの直流端子間電圧検出値との偏差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップと、
前記電圧センサの前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップとを含む、電力変換装置の制御方法。 - 前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップは、前記第1の直流電圧検出値が前記第2の直流電圧検出値よりも大きい場合には、前記平滑回路および前記電力系統の間で、前記第1のコンデンサを放電するための電流循環経路が形成されるように、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項6に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップは、前記第2の直流電圧検出値が前記第1の直流電圧検出値よりも大きい場合には、前記平滑回路および前記電力系統の間で、前記第2のコンデンサを放電するための電流循環経路が形成されるように、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項6に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記直流電圧目標値と前記電圧センサの直流端子間電圧検出値との偏差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップは、前記直流電圧目標値と前記直流端子間電圧検出値との偏差に基づいて、前記複数のスイッチング素子のデューティー比を設定し、
前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップは、前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、前記第1または第2のコンデンサを放電させるためのスイッチング素子のオン期間を算出し、算出されたオン期間に従って前記デューティー比を補正する、請求項7または請求項8に記載の電力変換装置の制御方法。
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