JP2013236482A - Inverter device, power conversion device, and distribution power-supply system - Google Patents

Inverter device, power conversion device, and distribution power-supply system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter device capable of preventing failure of a switching element and a bi-directional switch when an inverter circuit section returns from an operation stop state.SOLUTION: When an overcurrent is detected during the normal operation of an inverter circuit section and then the inverter circuit section is changed to an operation stop state, all the switching elements in a bridge section 1512 are turned to be off, and two bi-directional switches in a bi-directional section 1511 are turned to be on.

Description

本発明は、過電流保護を行うインバータ装置に関する。   The present invention relates to an inverter device that performs overcurrent protection.

従来、直流電力を交流電力に変換するインバータが、太陽光発電システムを始めとする種々の分野に用いられている。また、過電流の発生に対して保護を行うためのインバータの制御技術が従来から種々提案されている(例えば、特許文献1、2を参照)。   Conventionally, inverters that convert DC power into AC power have been used in various fields including solar power generation systems. Various inverter control techniques for protecting against the occurrence of overcurrent have been proposed in the past (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

過電流の発生に対する保護機能を有するインバータ装置を含む従来のDC/AC変換システムを図2に示す。従来、3つ以上の複数の電圧レベルを有するパルス電圧波形を生成することにより、直流を交流に電力変換する所謂マルチレベルインバータが種々開発されている。上記マルチレベルインバータにおいて、3つの電圧レベルを有するものを3レベルインバータと称する。図2におけるインバータ装置15は、この3レベルインバータである。   FIG. 2 shows a conventional DC / AC conversion system including an inverter device having a protection function against occurrence of overcurrent. 2. Description of the Related Art Conventionally, various so-called multilevel inverters have been developed that convert a direct current into an alternating current by generating a pulse voltage waveform having three or more voltage levels. In the multi-level inverter, one having three voltage levels is referred to as a three-level inverter. The inverter device 15 in FIG. 2 is this three-level inverter.

図2は、分散電源を直流電源とする商用電力系統と連系して交流電力を出力するDC/AC変換システムを示す。3レベルインバータであるインバータ装置15では、インバータ回路部151と、DSP(Digital Signal Processor)152を備えている。インバータ回路部151は、3レベル変換部151Aと、LCフィルタ部151Bから成る。3レベル変換部151Aの入力側には、直流電源Vdcが入力側に接続されたDC/DCコンバータ10の出力側が接続される。また、LCフィルタ部151Bの出力側には商用系統30が接続される。DC/DCコンバータ10とインバータ装置15から電力変換装置が構成される。   FIG. 2 shows a DC / AC conversion system that outputs AC power in linkage with a commercial power system using a distributed power source as a DC power source. The inverter device 15 that is a three-level inverter includes an inverter circuit unit 151 and a DSP (Digital Signal Processor) 152. The inverter circuit unit 151 includes a three-level conversion unit 151A and an LC filter unit 151B. The output side of the DC / DC converter 10 to which the DC power supply Vdc is connected to the input side is connected to the input side of the three-level converter 151A. The commercial system 30 is connected to the output side of the LC filter unit 151B. The DC / DC converter 10 and the inverter device 15 constitute a power conversion device.

3レベル変換部151Aは、平滑コンデンサC1及びC2と、MOSFETから構成されるスイッチング素子Q1、Q2、Q7及びQ8と、IGBTから構成されるスイッチング素子Q3、Q4、Q5及びQ6を有している。LCフィルタ部151Bは、リアクトルL1及びL2と、出力コンデンサC3を有している。   The three-level conversion unit 151A includes smoothing capacitors C1 and C2, switching elements Q1, Q2, Q7, and Q8 configured by MOSFETs, and switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6 configured by IGBTs. The LC filter unit 151B includes reactors L1 and L2 and an output capacitor C3.

DC/DCコンバータ10のプラス出力端子T1には、ハイサイド側の平滑コンデンサC1の一端が接続され、DC/DCコンバータ10のマイナス出力端子T2には、ローサイド側の平滑コンデンサC2の一端が接続され、平滑コンデンサC1とC2は直列に接続される。   One end of the high-side smoothing capacitor C1 is connected to the positive output terminal T1 of the DC / DC converter 10, and one end of the low-side smoothing capacitor C2 is connected to the negative output terminal T2 of the DC / DC converter 10. The smoothing capacitors C1 and C2 are connected in series.

また、プラス出力端子T1には、スイッチング素子Q1のドレインが接続され、マイナス出力端子T2には、スイッチング素子Q7のソースが接続され、スイッチング素子Q1のソースとスイッチング素子Q7のドレインが接続される。なお、各スイッチング素子Q1及びQ7のドレイン・ソース間には逆並列ダイオードが接続される。なお、逆並列ダイオードは、寄生ダイオード(内蔵ダイオード)であってもよいし、外付けで接続されたダイオードであってもよく、以下同様である。   Further, the drain of the switching element Q1 is connected to the plus output terminal T1, the source of the switching element Q7 is connected to the minus output terminal T2, and the source of the switching element Q1 and the drain of the switching element Q7 are connected. An antiparallel diode is connected between the drain and source of each switching element Q1 and Q7. The antiparallel diode may be a parasitic diode (built-in diode) or an externally connected diode, and so on.

平滑コンデンサC1とC2の接続点と、スイッチング素子Q1とQ7の接続点の間には、スイッチング素子Q5とQ6が逆直列に接続される。各スイッチング素子Q5及びQ6のコレクタ・エミッタ間には逆並列ダイオードが接続されており、スイッチング素子Q5及びQ6と逆並列ダイオードから双方向スイッチが構成される。   Switching elements Q5 and Q6 are connected in anti-series between the connection point of the smoothing capacitors C1 and C2 and the connection point of the switching elements Q1 and Q7. Anti-parallel diodes are connected between the collectors and emitters of the switching elements Q5 and Q6, and a bidirectional switch is configured by the switching elements Q5 and Q6 and the anti-parallel diodes.

また、プラス出力端子T1には、スイッチング素子Q2のドレインが接続され、マイナス出力端子T2には、スイッチング素子Q8のソースが接続され、スイッチング素子Q2のソースとスイッチング素子Q8のドレインが接続される。なお、各スイッチング素子Q2及びQ8のドレイン・ソース間には逆並列ダイオードが接続される。   Further, the drain of the switching element Q2 is connected to the plus output terminal T1, the source of the switching element Q8 is connected to the minus output terminal T2, and the source of the switching element Q2 and the drain of the switching element Q8 are connected. An antiparallel diode is connected between the drain and source of each switching element Q2 and Q8.

平滑コンデンサC1とC2の接続点と、スイッチング素子Q2とQ8の接続点の間には、スイッチング素子Q3とQ4が逆直列に接続される。各スイッチング素子Q3及びQ4のコレクタ・エミッタ間には逆並列ダイオードが接続されており、スイッチング素子Q3及びQ4と逆並列ダイオードから双方向スイッチが構成される。   Switching elements Q3 and Q4 are connected in anti-series between the connection point of the smoothing capacitors C1 and C2 and the connection point of the switching elements Q2 and Q8. Anti-parallel diodes are connected between the collectors and emitters of the switching elements Q3 and Q4, and the switching elements Q3 and Q4 and the anti-parallel diodes constitute a bidirectional switch.

以上のように、スイッチング素子Q1、Q2、Q7及びQ8からブリッジ部1512が構成され、スイッチング素子Q3〜Q6から双方向部1511が構成される。   As described above, the switching element Q1, Q2, Q7, and Q8 constitute the bridge portion 1512, and the switching elements Q3 to Q6 constitute the bidirectional portion 1511.

そして、スイッチング素子Q1とQ7の接続点がリアクトルL1の一端に接続され、スイッチング素子Q2とQ8の接続点がリアクトルL2の一端に接続される。リアクトルL1の他端に出力コンデンサC3の一端が接続され、リアクトルL2の他端に電流検出器20を介して出力コンデンサC3の他端が接続される。   A connection point between switching elements Q1 and Q7 is connected to one end of reactor L1, and a connection point between switching elements Q2 and Q8 is connected to one end of reactor L2. One end of the output capacitor C3 is connected to the other end of the reactor L1, and the other end of the output capacitor C3 is connected to the other end of the reactor L2 via the current detector 20.

DSP152は、ドライバ(不図示)を介して制御信号を各スイッチング素子Q1〜Q8のゲートに送出することにより、各スイッチング素子Q1〜Q8をオンオフ制御する。また、DSP152には、電流検出器20から検出信号が入力される。   The DSP 152 controls the on / off of each of the switching elements Q1 to Q8 by sending a control signal to the gates of the switching elements Q1 to Q8 via a driver (not shown). Further, the DSP 152 receives a detection signal from the current detector 20.

ここで、平滑コンデンサC1とC2の直列接続された組の両端電圧をVinとすると、平滑コンデンサC1とC2は容量が同一であるので、平滑コンデンサC1とC2の接続点の電位は、Vin/2となる。   Here, if the voltage across the pair of the smoothing capacitors C1 and C2 connected in series is Vin, the smoothing capacitors C1 and C2 have the same capacity. Therefore, the potential at the connection point between the smoothing capacitors C1 and C2 is Vin / 2. It becomes.

この場合、スイッチング素子Q1及びQ8をオンとすることにより、3レベル変換部151Aの出力電圧VoutはVinとなる。また、スイッチング素子Q6及びQ8をオンとすることにより、3レベル変換部151Aの出力電圧VoutはVin/2となる。また、スイッチング素子Q6及びQ3をオンとすることにより、3レベル変換部151Aの出力電圧Voutはゼロとなる。   In this case, when the switching elements Q1 and Q8 are turned on, the output voltage Vout of the three-level conversion unit 151A becomes Vin. Further, by turning on the switching elements Q6 and Q8, the output voltage Vout of the three-level conversion unit 151A becomes Vin / 2. Further, when the switching elements Q6 and Q3 are turned on, the output voltage Vout of the three-level converter 151A becomes zero.

さらに、スイッチング素子Q2及びQ7をオンとすることにより、3レベル変換部151Aの出力電圧Voutは−Vinとなる。また、スイッチング素子Q4及びQ7をオンとすることにより、3レベル変換部151Aの出力電圧Voutは−Vin/2となる。   Furthermore, when the switching elements Q2 and Q7 are turned on, the output voltage Vout of the three-level converter 151A becomes −Vin. Further, when the switching elements Q4 and Q7 are turned on, the output voltage Vout of the three-level converter 151A becomes −Vin / 2.

このようなスイッチング素子のスイッチングパターンを切り替えることにより、例えば図3に示すように、3つのレベルを有した3レベル変換部151Aの出力電圧Voutを得ることができる。そして、出力電圧VoutをLCフィルタ部151Bによりフィルタリングすることにより、正弦波状の出力電流Ioutを商用系統30へ出力することができる。   By switching the switching pattern of such switching elements, for example, as shown in FIG. 3, the output voltage Vout of the three-level converter 151A having three levels can be obtained. Then, by filtering the output voltage Vout by the LC filter unit 151 </ b> B, a sinusoidal output current Iout can be output to the commercial system 30.

特開2003−153433号公報JP 2003-153433 A 特開平9−74685号公報JP-A-9-74685

DSP152は、インバータ回路部151の通常運転中、電流検出器20からの検出信号を監視している。系統急変などの過渡時に過電流が発生すると、DSP152は、これを電流検出器20からの検出信号に基づき検出し、スイッチング素子Q1〜Q8の全てをオフとすべく各スイッチング素子のゲートに制御信号を出力する。これにより、インバータ回路部151の運転を停止させ、過電流に対する保護を行う。   The DSP 152 monitors the detection signal from the current detector 20 during normal operation of the inverter circuit unit 151. When an overcurrent occurs during a transient such as a system sudden change, the DSP 152 detects this based on the detection signal from the current detector 20 and controls the gates of the switching elements to turn off all the switching elements Q1 to Q8. Is output. As a result, the operation of the inverter circuit unit 151 is stopped and protection against overcurrent is performed.

例えば、図4に示すように、双方向部1511においてスイッチング素子Q6及びQ3をオンとし、ブリッジ部1512においてスイッチング素子Q1及びQ8をオンとして通常運転を行っている場合、プラス側の入力端子からスイッチング素子Q1、リアクトルL1、系統、リアクトルL2、スイッチング素子Q8、及びマイナス側の入力端子の順の経路で電流が流れる(図4の実線矢印)。   For example, as shown in FIG. 4, when the normal operation is performed with the switching elements Q6 and Q3 turned on in the bidirectional part 1511 and the switching elements Q1 and Q8 turned on in the bridge part 1512, switching is performed from the input terminal on the plus side. A current flows through a route in the order of the element Q1, the reactor L1, the system, the reactor L2, the switching element Q8, and the negative input terminal (solid arrow in FIG. 4).

ここで、DSP152が過電流の発生を検出すると、図5に示すように、DSP152によりスイッチング素子Q1〜Q8の全てがオフにされる。このとき、リアクトルL1及びL2の作用により、マイナス側の入力端子、スイッチング素子Q7の逆並列ダイオード、リアクトルL1、系統、リアクトルL2、スイッチング素子Q2の逆並列ダイオード、及びプラス側の入力端子の順の経路で電流が流れる(図5の実線矢印)。即ち、スイッチング素子Q2及びQ7の逆並列ダイオードへの転流が発生する。   Here, when the DSP 152 detects the occurrence of an overcurrent, the DSP 152 turns off all the switching elements Q1 to Q8 as shown in FIG. At this time, due to the action of the reactors L1 and L2, the negative input terminal, the reverse parallel diode of the switching element Q7, the reactor L1, the system, the reactor L2, the reverse parallel diode of the switching element Q2, and the positive input terminal Current flows through the path (solid arrow in FIG. 5). That is, commutation of the switching elements Q2 and Q7 to the antiparallel diode occurs.

その後、異常状態が解除されたことをDSP152が検出すると、DSP152は、インバータ回路部151に通常運転への復帰をさせるべく、図6に示すように、スイッチング素子Q6及びQ3をオンとさせ、ブリッジ部1512においてスイッチング素子Q1及びQ8をオンとさせる。すると、図4と同様の経路で電流が流れるが(図6の実線矢印)、それと共に、上述したスイッチング素子Q2及びQ7の逆並列ダイオードへの転流により当該逆並列ダイオードにリカバリ電流が流れる。これにより、プラス側の入力端子、スイッチング素子Q2の逆並列ダイオード、スイッチング素子Q4の逆並列ダイオード、スイッチング素子Q3、スイッチング素子Q5の逆並列ダイオード、スイッチング素子Q6、スイッチング素子Q7の逆並列ダイオード、及びマイナス側の入力端子の順の経路で電流が流れる(図6の破線矢印)。   Thereafter, when the DSP 152 detects that the abnormal state has been released, the DSP 152 turns on the switching elements Q6 and Q3 as shown in FIG. 6 in order to cause the inverter circuit unit 151 to return to the normal operation. In the part 1512, the switching elements Q1 and Q8 are turned on. Then, a current flows through the same path as in FIG. 4 (solid arrow in FIG. 6), and at the same time, a recovery current flows through the antiparallel diode due to the commutation of the switching elements Q2 and Q7 to the antiparallel diode. Thereby, an input terminal on the plus side, an antiparallel diode of the switching element Q2, an antiparallel diode of the switching element Q4, a switching element Q3, an antiparallel diode of the switching element Q5, a switching element Q6, an antiparallel diode of the switching element Q7, and A current flows through the path in the order of the input terminal on the minus side (broken arrow in FIG. 6).

従って、リカバリ電流による短絡モードが発生することになり、スイッチング素子及び双方向スイッチの故障の原因となってしまう。   Therefore, a short-circuit mode due to the recovery current occurs, causing a failure of the switching element and the bidirectional switch.

上記問題点に鑑み、本発明は、インバータ回路部が運転停止状態から復帰する際に、スイッチング素子及び双方向スイッチの故障を抑制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する。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an inverter device that can suppress a failure of a switching element and a bidirectional switch when an inverter circuit unit returns from an operation stop state.

上記目的を達成するために本発明のインバータ装置は、
直列接続されるハイサイド側の第1スイッチング素子及びローサイド側の第2スイッチング素子と、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の接続点に一端が接続される第1双方向スイッチと、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の接続点に一端が接続される第1リアクトルと、直列接続されるハイサイド側の第3スイッチング素子及びローサイド側の第4スイッチング素子と、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子の接続点に一端が接続されて他端が第1双方向スイッチの他端に接続される第2双方向スイッチと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子の接続点に一端が接続される第2リアクトルと、を有したインバータ回路部と、
前記インバータ回路部の通常運転中に過電流が検出されて運転停止へ移行させるときに、第1〜第4スイッチング素子をオフにさせると共に、第1双方向スイッチ及び第2双方向スイッチをオンにさせるスイッチング制御部と、
を備える構成とする。
In order to achieve the above object, the inverter device of the present invention provides:
A first switching element on the high side and a second switching element on the low side that are connected in series, a first bidirectional switch having one end connected to a connection point of the first switching element and the second switching element, and a first switching A first reactor having one end connected to a connection point between the element and the second switching element, a third switching element on the high side and a fourth switching element on the low side connected in series, a third switching element and a fourth switching One end is connected to the connection point between the third switching element and the fourth switching element, the second bidirectional switch having one end connected to the connection point of the elements and the other end connected to the other end of the first bidirectional switch. An inverter circuit unit having a second reactor;
When an overcurrent is detected during normal operation of the inverter circuit unit and the operation is shifted to the stop, the first to fourth switching elements are turned off and the first bidirectional switch and the second bidirectional switch are turned on. A switching control unit,
It is set as the structure provided with.

このような構成によれば、インバータ回路部の通常運転中に過電流が発生した場合に、第1〜第4スイッチング素子がオフとされるので、過電流を抑制できる。且つ、第1双方向スイッチ及び第2双方向スイッチがオンとされるので、第1リアクトル及び第2リアクトルの作用により、第1双方向スイッチ及び第2双方向スイッチを介して第1リアクトル及び第2リアクトルを電流が還流する。これにより、第1〜第4スイッチング素子に接続された逆並列ダイオードに電流が転流することを抑制できる。従って、通常運転に復帰した場合でも、スイッチング素子にリカバリ電流が流れることを抑制し、短絡モードの発生を抑制できる。よって、スイッチング素子及び双方スイッチの故障を抑制できる。   According to such a configuration, since the first to fourth switching elements are turned off when an overcurrent is generated during normal operation of the inverter circuit unit, the overcurrent can be suppressed. In addition, since the first bidirectional switch and the second bidirectional switch are turned on, the first reactor and the second bidirectional switch are operated via the first bidirectional switch and the second bidirectional switch by the action of the first reactor and the second reactor. The current flows back through the two reactors. Thereby, it can suppress that an electric current commutates to the antiparallel diode connected to the 1st-4th switching element. Therefore, even when returning to the normal operation, it is possible to suppress the recovery current from flowing through the switching element and to suppress the occurrence of the short-circuit mode. Therefore, the failure of the switching element and the both switches can be suppressed.

また、上記構成において、第1〜第4スイッチング素子をオフにさせると共に、第1双方向スイッチ及び第2双方向スイッチをオンにさせる制御を行った後、過電流が継続している場合、前記スイッチング制御部は、第1〜第4スイッチング素子をオフにさせると共に、第1双方向スイッチ及び第2双方向スイッチをオフにさせる構成としてもよい。このような構成によれば、より確実に過電流を抑制できる。   In the above configuration, when overcurrent continues after the first to fourth switching elements are turned off and the first bidirectional switch and the second bidirectional switch are turned on, The switching control unit may be configured to turn off the first bidirectional switch and the second bidirectional switch while turning off the first to fourth switching elements. According to such a configuration, overcurrent can be more reliably suppressed.

また、本発明の電力変換装置は、上記いずれかの構成のインバータ装置と、当該インバータ装置の前段側に接続されるDC/DCコンバータと、を備える。   Moreover, the power converter device of this invention is provided with the inverter apparatus of one of the said structures, and the DC / DC converter connected to the front | former stage side of the said inverter apparatus.

また、本発明の分散電源システムは、上記電力変換装置と、当該電力変換装置が有するDC/DCコンバータの前段側に接続される太陽電池、燃料電池、または蓄電池を備える。   Moreover, the distributed power supply system of this invention is equipped with the said power converter device and the solar cell, fuel cell, or storage battery connected to the front | former stage side of the DC / DC converter which the said power converter device has.

本発明によると、インバータ回路部が運転停止状態から復帰する際に、スイッチング素子及び双方向スイッチの故障を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when an inverter circuit part returns from an operation stop state, failure of a switching element and a bidirectional switch can be suppressed.

本発明の一実施形態に係るインバータ回路部における運転停止時のスイッチング制御を示す図である。It is a figure which shows the switching control at the time of the operation stop in the inverter circuit part which concerns on one Embodiment of this invention. DC/AC変換システムの従来例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the prior art example of a DC / AC conversion system. 3レベル変換部の出力電圧波形とインバータ回路部の出力電流波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output voltage waveform of a 3 level conversion part, and the output current waveform of an inverter circuit part. 従来のインバータ回路部における通常運転時のスイッチング制御を示す図である。It is a figure which shows the switching control at the time of the normal driving | operation in the conventional inverter circuit part. 従来のインバータ回路部における運転停止時のスイッチング制御を示す図である。It is a figure which shows the switching control at the time of the operation stop in the conventional inverter circuit part. 従来のインバータ回路部における運転停止からの復帰時のスイッチング制御を示す図である。It is a figure which shows the switching control at the time of the return from the operation stop in the conventional inverter circuit part.

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明の実施形態に係るDC/AC変換システムの構成は、上述した図2の構成と同様であるので、ここでは詳述を省く。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Since the configuration of the DC / AC conversion system according to the embodiment of the present invention is the same as the configuration of FIG. 2 described above, detailed description thereof is omitted here.

ここで、上述した図4に示すように、双方向部1511においてスイッチング素子Q6及びQ3をオンとし、ブリッジ部1512においてスイッチング素子Q1及びQ8をオンとし、インバータ回路部151が通常運転を行っているとする。この場合、プラス側の入力端子からスイッチング素子Q1、リアクトルL1、系統、リアクトルL2、スイッチング素子Q8、及びマイナス側の入力端子の順の経路で電流が流れる(図4の実線矢印)。   Here, as shown in FIG. 4 described above, the switching elements Q6 and Q3 are turned on in the bidirectional part 1511, the switching elements Q1 and Q8 are turned on in the bridge part 1512, and the inverter circuit part 151 is performing normal operation. And In this case, current flows from the positive input terminal through the switching element Q1, the reactor L1, the system, the reactor L2, the switching element Q8, and the negative input terminal in this order (solid arrow in FIG. 4).

そして、DSP152が過電流の発生を電流検出器20からの検出信号に基づき検出すると、DSP152により、ブリッジ部1512におけるスイッチング素子Q1、Q2、Q7及びQ8はオフに制御されるが、双方向部1511におけるスイッチング素子Q6及びQ3はオンに制御されてスイッチング素子Q5及びQ4はオフに制御される。   When the DSP 152 detects the occurrence of overcurrent based on the detection signal from the current detector 20, the DSP 152 controls the switching elements Q1, Q2, Q7, and Q8 in the bridge unit 1512 to be off, but the bidirectional unit 1511. The switching elements Q6 and Q3 are controlled to be on and the switching elements Q5 and Q4 are controlled to be off.

上記のようにブリッジ部1512におけるスイッチング素子をオフとすることにより、過電流を抑制することができる。且つ、リアクトルL1及びL2の作用により、系統、リアクトルL2、スイッチング素子Q4の逆並列ダイオード、スイッチング素子Q3、スイッチング素子Q5の逆並列ダイオード、スイッチング素子Q6、及びリアクトルL1の順の経路で電流が還流する(図1の実線矢印)。即ち、双方向部1511における双方向スイッチを介してリアクトルL1及びL2を電流が還流するので、ブリッジ部1512におけるスイッチング素子の逆並列ダイオードに電流が転流することを抑制できる。   As described above, the overcurrent can be suppressed by turning off the switching element in the bridge portion 1512. In addition, due to the action of reactors L1 and L2, current flows back through the system, reactor L2, antiparallel diode of switching element Q4, switching element Q3, antiparallel diode of switching element Q5, switching element Q6, and reactor L1. (Solid arrow in FIG. 1). That is, since current flows through reactors L1 and L2 via the bidirectional switch in bidirectional unit 1511, current can be suppressed from flowing to the antiparallel diode of the switching element in bridge unit 1512.

この後、異常状態が解除されたことDSP152が検出すると、DSP152は、インバータ回路部151に通常運転への復帰をさせるべく、図4に示すように、スイッチング素子Q6及びQ3をオンとさせ、ブリッジ部1512においてスイッチング素子Q1及びQ8をオンとさせる。このとき、ブリッジ部1512におけるスイッチング素子の逆並列ダイオードへの電流の転流が発生していないので、リカバリ電流が発生せず、図6の破線矢印に示すような短絡モードが発生することを抑制できる。従って、スイッチング素子の故障を抑制できる。   Thereafter, when the DSP 152 detects that the abnormal state has been released, the DSP 152 turns on the switching elements Q6 and Q3 as shown in FIG. 4 to cause the inverter circuit unit 151 to return to the normal operation. In the part 1512, the switching elements Q1 and Q8 are turned on. At this time, since no commutation of current to the antiparallel diode of the switching element in the bridge portion 1512 occurs, no recovery current is generated, and the occurrence of a short-circuit mode as shown by the dashed arrow in FIG. 6 is suppressed. it can. Therefore, the failure of the switching element can be suppressed.

また、上記とは逆位相の組み合わせ動作においても制御方法は同一である。即ち、双方向部1511のスイッチング素子Q4及びQ5をオンとし、スイッチング素子Q2及びQ7がPWMスイッチング動作している場合である。この場合、出力過電流が発生したことを検出すれば、ブリッジ部1512のスイッチング素子Q1、Q2、Q7及びQ8はオフに制御し、双方向部1511におけるスイッチング素子Q4及びQ5をオンに制御して、スイッチング素子Q3及びQ6はオフに制御すれば、先述の内容と同様にブリッジ部1512のスイッチング素子の逆並列ダイオードに電流が流れないため、過電流状態が解除された後、当該スイッチング素子の逆並列ダイオードによるリカバリ電流は発生しない。   In addition, the control method is the same in the combination operation of the opposite phase to the above. That is, the switching elements Q4 and Q5 of the bidirectional unit 1511 are turned on, and the switching elements Q2 and Q7 are performing PWM switching operation. In this case, if it is detected that an output overcurrent has occurred, the switching elements Q1, Q2, Q7 and Q8 of the bridge unit 1512 are controlled to be off, and the switching elements Q4 and Q5 in the bidirectional unit 1511 are controlled to be on. If the switching elements Q3 and Q6 are controlled to be off, the current does not flow to the antiparallel diode of the switching element of the bridge unit 1512 as described above. Therefore, after the overcurrent state is released, the switching element Q3 and Q6 are reversed. No recovery current is generated by the parallel diode.

また、図1に示すような双方向部1511の一部のスイッチング素子をオンとする制御を開始してから、例えば一定時間経過しても過電流が継続していることをDSP152が検出すると、DSP152によりブリッジ部1512に加えて双方向部1511における全てのスイッチング素子をオフにさせる。これにより、過電流をより確実に抑制できる。   Further, for example, when the DSP 152 detects that overcurrent continues even after a certain period of time has elapsed since the start of control to turn on some of the switching elements of the bidirectional unit 1511 as shown in FIG. The DSP 152 turns off all the switching elements in the bidirectional unit 1511 in addition to the bridge unit 1512. Thereby, an overcurrent can be suppressed more reliably.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々変形が可能である。   The embodiment of the present invention has been described above, but the embodiment can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.

例えば、インバータ回路部における双方向スイッチとしては、2つのスイッチング素子が逆並列に接続されて1つの素子として構成されるものを用いてもよい。   For example, as the bidirectional switch in the inverter circuit unit, one configured by connecting two switching elements in antiparallel to each other may be used.

また、上記実施形態では分散電源システムにおける系統連系を目的とした電圧形電流制御方式のインバータ装置としたが、独立して交流出力することが可能な電圧形電圧制御によっても同じで、インバータ制御方法に関わらず本発明の効果は同一である。また、直流電源Vdcは太陽電池以外に、蓄電池、燃料電池などの直流電源であってもよい。   Further, in the above embodiment, the voltage-type current control type inverter device for the purpose of system interconnection in the distributed power supply system is used, but the same applies to the voltage-type voltage control capable of AC output independently. Regardless of the method, the effect of the present invention is the same. Further, the DC power source Vdc may be a DC power source such as a storage battery or a fuel cell in addition to the solar battery.

10 DC/DCコンバータ
15 インバータ装置
151 インバータ回路部
151A 3レベル変換部
151B LCフィルタ部
1511 双方向部
1512 ブリッジ部
152 DSP(Digital Signal Processor)
20 電流検出器
30 商用系統
T1 プラス出力端子
T2 マイナス出力端子
C1、C2 平滑コンデンサ
Q1〜Q8 スイッチング素子
L1、L2 リアクトル
C3 出力コンデンサ
Vdc 直流電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 DC / DC converter 15 Inverter apparatus 151 Inverter circuit part 151A 3 level conversion part 151B LC filter part 1511 Bidirectional part 1512 Bridge part 152 DSP (Digital Signal Processor)
20 Current detector 30 Commercial system T1 Positive output terminal T2 Negative output terminal C1, C2 Smoothing capacitor Q1-Q8 Switching element L1, L2 Reactor C3 Output capacitor Vdc DC power supply

Claims (6)

直列接続されるハイサイド側の第1スイッチング素子及びローサイド側の第2スイッチング素子と、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の接続点に一端が接続される第1双方向スイッチと、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の接続点に一端が接続される第1リアクトルと、直列接続されるハイサイド側の第3スイッチング素子及びローサイド側の第4スイッチング素子と、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子の接続点に一端が接続されて他端が第1双方向スイッチの他端に接続される第2双方向スイッチと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子の接続点に一端が接続される第2リアクトルと、を有したインバータ回路部と、
前記インバータ回路部の通常運転中に過電流が検出されて運転停止へ移行させるときに、第1〜第4スイッチング素子をオフにさせると共に、第1双方向スイッチ及び第2双方向スイッチをオンにさせるスイッチング制御部と、
を備えることを特徴とするインバータ装置。
A first switching element on the high side and a second switching element on the low side that are connected in series, a first bidirectional switch having one end connected to a connection point of the first switching element and the second switching element, and a first switching A first reactor having one end connected to a connection point between the element and the second switching element, a third switching element on the high side and a fourth switching element on the low side connected in series, a third switching element and a fourth switching One end is connected to the connection point between the third switching element and the fourth switching element, the second bidirectional switch having one end connected to the connection point of the elements and the other end connected to the other end of the first bidirectional switch. An inverter circuit unit having a second reactor;
When an overcurrent is detected during normal operation of the inverter circuit unit and the operation is shifted to the stop, the first to fourth switching elements are turned off and the first bidirectional switch and the second bidirectional switch are turned on. A switching control unit,
An inverter device comprising:
第1〜第4スイッチング素子をオフにさせると共に、第1双方向スイッチ及び第2双方向スイッチをオンにさせる制御を行った後、過電流が継続している場合、前記スイッチング制御部は、第1〜第4スイッチング素子をオフにさせると共に、第1双方向スイッチ及び第2双方向スイッチをオフにさせることを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。   When the overcurrent continues after the first to fourth switching elements are turned off and the first bidirectional switch and the second bidirectional switch are turned on, the switching control unit The inverter device according to claim 1, wherein the first to fourth switching elements are turned off and the first bidirectional switch and the second bidirectional switch are turned off. 請求項1または請求項2に記載のインバータ装置と、当該インバータ装置の前段側に接続されるDC/DCコンバータと、を備えることを特徴とする電力変換装置。   A power conversion device comprising: the inverter device according to claim 1 or 2; and a DC / DC converter connected to a front stage side of the inverter device. 請求項3に記載の電力変換装置と、当該電力変換装置が有するDC/DCコンバータの前段側に接続される太陽電池と、を備えることを特徴とする分散電源システム。   A distributed power supply system comprising: the power conversion device according to claim 3; and a solar cell connected to a front stage side of a DC / DC converter included in the power conversion device. 請求項3に記載の電力変換装置と、当該電力変換装置が有するDC/DCコンバータの前段側に接続される燃料電池と、を備えることを特徴とする分散電源システム。   A distributed power supply system comprising: the power conversion device according to claim 3; and a fuel cell connected to a front stage side of a DC / DC converter included in the power conversion device. 請求項3に記載の電力変換装置と、当該電力変換装置が有するDC/DCコンバータの前段側に接続される蓄電池と、を備えることを特徴とする分散電源システム。   A distributed power supply system comprising: the power conversion device according to claim 3; and a storage battery connected to a front stage side of a DC / DC converter included in the power conversion device.
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