JP2014039454A - 混合型直流交流変換システムおよびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1直流入力電圧Vdc1を供給する第1直流電源10と、電圧値が第1直流入力電圧Vdc1よりも大きい第2直流入力電圧Vdc2を供給する第2直流電源20と、第1直流電源10および第2直流電源20と並列に接続し、第1直流入力電圧Vdc1または第2直流入力電圧Vdc2を交流出力電圧Voに変換する電源変換装置30と、比較ユニット60とを備え、交流出力電圧Voの絶対値が外部基準電圧Vref以下である場合、第1直流入力電圧Vdc1を交流出力電圧Voに変換するように、電源変換装置30を制御する制御信号Scを出力し、交流出力電圧Voの絶対値が外部基準電圧Vrefより大きい場合、第2直流入力電圧Vdc2を交流出力電圧Voに変換するように、電源変換装置30を制御する制御信号Scを出力する混合型直流交流変換システム。
【選択図】図3A
Description
図3Aは、本発明の混合型直流交流変換システムの第1実施形態であって、第1直流入力電圧を電力として供給し、かつ交流出力電圧がプラスである場合の電気回路を示す図である。
図5Aは、本発明の混合型直流交流変換システムの第2実施形態であって、第1直流入力電圧を電力として供給し、かつ交流出力電圧がプラスである場合の電気回路を示す図である。図3Aに示す実施形態との最大の差異は、図5Aに示す実施形態において、第2直流入力電圧Vdc2は、昇圧変換装置70により第1直流入力電圧Vdc1を昇圧して生成するところである。
図7は、本発明の混合型直流交流変換システムの制御フローチャートである。本発明の混合型直流交流変換システムの制御方法は、以下のステップを有する。
第1直流電源から第1直流入力電圧を供給し、第2直流電源から電圧値が第1直流入力電圧よりも大きい第2直流入力電圧を供給するステップS100を有する。
第1直流電源および第2直流電源と並列に接続する電源変換装置により、第1直流入力電圧または第2直流入力電圧を交流出力電圧に変換するステップS200を有する。
比較ユニットに交流出力電圧および外部基準電圧が入力されるステップS300を有する。
交流出力電圧の絶対値が外部基準電圧以下である場合、比較ユニットは、第1直流入力電圧を交流出力電圧に変換して、負荷への電力として供給するように、電源変換装置を制御する制御信号を出力するステップS400を有する。
交流出力電圧の絶対値が外部基準電圧より大きい場合、比較ユニットは、第2直流入力電圧を交流出力電圧に変換して、負荷への電力として供給するように、電源変換装置を制御する制御信号を出力するステップS500を有する。
10A 直流変換器、
20 第2直流電源、
20A フルーブリッジインバータ、
30 電源変換装置、
30A フィルタ回路、
40 フィルタ、
40A 負荷、
50 負荷、
60 比較ユニット、
70 昇圧変換装置。
Claims (10)
- 第1直流入力電圧を供給する第1直流電源と、
電圧値が前記第1直流入力電圧よりも大きい第2直流入力電圧を供給する第2直流電源と、
前記第1直流電源および前記第2直流電源と並列に接続し、前記第1直流入力電圧または前記第2直流入力電圧を交流出力電圧に変換して、負荷への電力として供給する電源変換装置と、
前記交流出力電圧および外部基準電圧が入力される比較ユニットと、
を備え、
前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧以下である場合、前記比較ユニットは、前記第1直流入力電圧を前記交流出力電圧に変換するように、前記電源変換装置を制御する制御信号を出力し、
前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧より大きい場合、前記比較ユニットは、前記第2直流入力電圧を前記交流出力電圧に変換するように、前記電源変換装置を制御する前記制御信号を出力する混合型直流交流変換システム。 - 前記電源変換装置は、
第1パワースイッチおよび当該第1パワースイッチと並列に接続する第1ダイオードと、
第2パワースイッチおよび当該第2パワースイッチと並列に接続する第2ダイオードと、
第3パワースイッチおよび当該第3パワースイッチと並列に接続する第3ダイオードと、
第4パワースイッチおよび当該第4パワースイッチと並列に接続する第4ダイオードと、
第5パワースイッチおよび当該第5パワースイッチと並列に接続する第5ダイオードと、
第6パワースイッチおよび当該第6パワースイッチと並列に接続する第6ダイオードと、
第7パワースイッチおよび当該第7パワースイッチと並列に接続する第7ダイオードと、
第8パワースイッチおよび当該第8パワースイッチと並列に接続する第8ダイオードと、
第9ダイオードと、
を備え、
前記第3パワースイッチを前記第2パワースイッチに直列に接続し、さらに前記第2パワースイッチを前記第1パワースイッチに直列に接続して、第1経路を形成し、前記第2パワースイッチと前記第3パワースイッチの接続部を第2出力端とし、
前記第5パワースイッチを前記第4パワースイッチに直列に接続し、前記第5ダイオードの陽極と、前記第3ダイオードの陽極と、前記第1直流電源の負極と、前記第2直流電源の負極と、を接続し、
前記第6パワースイッチを前記第1ダイオードの陽極と前記第4ダイオードの陽極の間に接続し、前記第6パワースイッチと前記第4パワースイッチの接続部を第1出力端とし、前記第1出力端および前記第2出力端により前記交流出力電圧を出力し、
前記第7ダイオードの陽極を前記第6ダイオードの陰極に接続し、前記第7パワースイッチを前記第2パワースイッチに直列に接続し、さらに前記第2パワースイッチを前記第3パワースイッチに直列に接続して、第2経路を形成し、前記第2経路を前記第2直流電源に並列に接続し、
前記第8ダイオードの陽極と前記第6ダイオードの陽極を接続し、前記第8ダイオードの陰極と、前記第7ダイオードの陰極と、前記第2直流電源の正極と、を接続し、
前記第9ダイオードの陰極と、前記第1ダイオードの陰極と、前記第4ダイオードの陰極と、を接続し、前記第9ダイオードの陽極を前記第1直流電源の正極に接続して、前記第1経路が前記第9ダイオードを通じて、前記第1直流電源に並列に接続する、
請求項1に記載の混合型直流交流変換システム。 - 前記第1出力端および前記第2出力端と、前記負荷との間に接続し、第1コイル、第2コイルおよびコンデンサを含むフィルタをさらに備え、
前記第2直流入力電圧は、前記第1直流入力電圧をブーストコンバータにより昇圧して生成され、
前記第1直流電源の正極と負極は、それぞれ第1バイパスコンデンサの両端に接続され、前記第1直流入力電圧の大きさを維持し、
前記第2直流電源の正極と負極は、それぞれ第2バイパスコンデンサの両端に接続され、前記第2直流入力電圧の大きさを維持する、
請求項2に記載の混合型直流交流変換システム。 - 前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧以下であって、前記フィルタの前記第1コイルと前記第2コイルが充電動作期間である場合、前記第1直流入力電圧を前記負荷への電力として供給し、
前記交流出力電圧がプラスである場合、前記第1直流電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1直流電源、前記第9ダイオード、前記第4パワースイッチ、前記第1コイル、前記負荷、前記第2コイル、前記第3パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧がマイナスである場合、前記第1直流電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1直流電源、前記第9ダイオード、前記第1パワースイッチ、前記第2パワースイッチ、前記第2コイル、前記負荷、前記第1コイル、前記第5パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧以下であって、前記フィルタの前記第1コイルと前記第2コイルが放電動作期間である場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給し、
前記交流出力電圧がプラスである場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1コイル、前記負荷、前記第2コイル、前記第2ダイオード、前記第6パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧がマイナスである場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1コイル、前記第6ダイオード、前記第2パワースイッチ、前記第2コイル、前記負荷の順に接続して形成される、
請求項3に記載の混合型直流交流変換システム。 - 前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧より大きくて、前記フィルタの前記第1コイルと前記第2コイルが充電動作期間である場合、前記第2直流入力電圧を前記負荷への電力として供給し、
前記交流出力電圧がプラスである場合、前記第2直流電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第2直流電源、前記第8パワースイッチ、前記第1コイル、前記負荷、前記第2コイル、前記第3パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧がマイナスである場合、前記第2直流電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、第2直流電源、前記第7パワースイッチ、前記第2パワースイッチ、前記第2コイル、前記負荷、前記第1コイル、前記第5パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧より大きくて、前記フィルタの前記第1コイルと前記第2コイルが放電動作期間である場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給し、
前記交流出力電圧がプラスである場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1コイル、前記負荷、前記第2コイル、前記第3パワースイッチ、前記第9ダイオード、前記第4パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧がマイナスである場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1コイル、前記第5パワースイッチ、前記第9ダイオード、前記第1パワースイッチ、前記第2パワースイッチ、前記第2コイル、前記負荷の順に接続して形成される、
請求項3に記載の混合型直流交流変換システム。 - 第1直流電源から第1直流入力電圧を供給し、第2直流電源から電圧値が前記第1直流入力電圧よりも大きい第2直流入力電圧を供給する第(a)ステップと、
前記第1直流電源および前記第2直流電源と並列に接続する電源変換装置により、前記第1直流入力電圧または前記第2直流入力電圧を交流出力電圧に変換する第(b)ステップと、
比較ユニットに前記交流出力電圧および外部基準電圧が入力される第(c)ステップと、
前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧以下である場合、前記比較ユニットは、前記第1直流入力電圧を前記交流出力電圧に変換して、負荷への電力として供給するように、前記電源変換装置を制御する制御信号を出力する第(d)ステップと、
前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧より大きい場合、前記比較ユニットは、前記第2直流入力電圧を前記交流出力電圧に変換して、前記負荷への電力として供給するように、前記電源変換装置を制御する前記制御信号を出力する第(e)ステップと、
を有する混合型直流交流変換システムの制御方法。 - 前記電源変換装置は、
第1パワースイッチおよび当該第1パワースイッチと並列に接続する第1ダイオードと、
第2パワースイッチおよび当該第2パワースイッチと並列に接続する第2ダイオードと、
第3パワースイッチおよび当該第3パワースイッチと並列に接続する第3ダイオードと、
第4パワースイッチおよび当該第4パワースイッチと並列に接続する第4ダイオードと、
第5パワースイッチおよび当該第5パワースイッチと並列に接続する第5ダイオードと、
第6パワースイッチおよび当該第6パワースイッチと並列に接続する第6ダイオードと、
第7パワースイッチおよび当該第7パワースイッチと並列に接続する第7ダイオードと、
第8パワースイッチおよび当該第8パワースイッチと並列に接続する第8ダイオードと、
第9ダイオードと、
を備え、
前記第3パワースイッチを前記第2パワースイッチに直列に接続し、さらに前記第2パワースイッチを前記第1パワースイッチに直列に接続して第1経路を形成し、前記第2パワースイッチと前記第3パワースイッチの接続部を第2出力端とし、
前記第5パワースイッチを前記第4パワースイッチに直列に接続し、前記第5ダイオードの陽極と、前記第3ダイオードの陽極と、前記第1直流電源の負極と、前記第2直流電源の負極と、を接続し、
前記第6パワースイッチを前記第1ダイオードの陽極と前記第4ダイオードの陽極の間に接続し、前記第6パワースイッチと前記第4パワースイッチの接続部を第1出力端とし、前記第1出力端および前記第2出力端により前記交流出力電圧を出力し、
前記第7ダイオードの陽極を前記第6ダイオードの陰極に接続し、前記第7パワースイッチを前記第2パワースイッチに直列に接続し、さらに前記第2パワースイッチを前記第3パワースイッチに直列に接続して第2経路を形成し、前記第2経路を前記第2直流電源に並列に接続し、
前記第8ダイオードの陽極と前記第6ダイオードの陽極を接続し、前記第8ダイオードの陰極と、前記第7ダイオードの陰極と、前記第2直流電源の正極と、を接続し、
前記第9ダイオードの陰極と、前記第1ダイオードの陰極と、前記第4ダイオードの陰極とを接続し、前記第9ダイオードの陽極を前記第1直流電源の正極に接続して、前記第1経路が前記第9ダイオードを通じて、前記第1直流電源に並列に接続する、
請求項6に記載の混合型直流交流変換システムの制御方法。 - 前記第1出力端および前記第2出力端と、前記負荷との間に接続し、第1コイル、第2コイルおよびコンデンサを含むフィルタをさらに備え、
前記第2直流入力電圧は、前記第1直流入力電圧をブーストコンバータにより昇圧して生成され、
前記第1直流電源の正極と負極を、それぞれ第1バイパスコンデンサの両端と接続して前記第1直流入力電圧の大きさを維持し、
前記第2直流電源の正極と負極を、それぞれ第2バイパスコンデンサの両端と接続して前記第2直流入力電圧の大きさを維持する、
請求項7に記載の混合型直流交流変換システムの制御方法。 - 前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧以下であって、前記フィルタの前記第1コイルと前記第2コイルが充電動作期間である場合、前記第1直流入力電圧を前記負荷への電力として供給し、
前記交流出力電圧がプラスである場合、前記第1直流電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1直流電源、前記第9ダイオード、前記第4パワースイッチ、前記第1コイル、前記負荷、前記第2コイル、前記第3パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧がマイナスである場合、前記第1直流電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1直流電源、前記第9ダイオード、前記第1パワースイッチ、前記第2パワースイッチ、前記第2コイル、前記負荷、前記第1コイル、前記第5パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧以下であって、前記フィルタの前記第1コイルと前記第2コイルが放電動作期間である場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給し、
前記交流出力電圧がプラスである場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1コイル、前記負荷、前記第2コイル、前記第2ダイオード、前記第6パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧がマイナスである場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1コイル、前記第6ダイオード、前記第2パワースイッチ、前記第2コイル、前記負荷の順に接続して形成される、
請求項8に記載の混合型直流交流変換システムの制御方法。 - 前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧より大きくて、前記フィルタの前記第1コイルと前記第2コイルが充電動作期間である場合、前記第2直流入力電圧を前記負荷への電力として供給し、
前記交流出力電圧がプラスである場合、前記第2直流電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第2直流電源、前記第8パワースイッチ、前記第1コイル、前記負荷、前記第2コイル、前記第3パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧がマイナスである場合、前記第2直流電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、第2直流電源、前記第7パワースイッチ、前記第2パワースイッチ、前記第2コイル、前記負荷、前記第1コイル、前記第5パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧の絶対値が前記外部基準電圧より大きくて、前記フィルタの前記第1コイルと前記第2コイルが放電動作期間である場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給し、
前記交流出力電圧がプラスである場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1コイル、前記負荷、前記第2コイル、前記第3パワースイッチ、前記第9ダイオード、前記第4パワースイッチの順に接続して形成され、
前記交流出力電圧がマイナスである場合、前記第1コイルおよび前記第2コイルの充電電圧を前記負荷への電力として供給する電流回路は、前記第1コイル、前記第5パワースイッチ、前記第9ダイオード、前記第1パワースイッチ、前記第2パワースイッチ、前記第2コイル、前記負荷の順に接続して形成される、
請求項8に記載の混合型直流交流変換システムの制御方法。
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