JP2014158376A - 電力変換装置及び電力変換方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1次側変換回路10と、1次側変換回路10と変圧器400で磁気結合する2次側変換回路20とを備え、1次側変換回路10の第1及び第2のポートと2次側変換回路20の第3及び第4のポートとを合わせた4つのポートのうち、任意の2つのポート間で、1次側変換回路10及び2次側変換回路20それぞれに構成されるフルブリッジ回路によって電力を変換することが可能な、電力変換装置であって、前記フルブリッジ回路それぞれに構成される複数のアーム回路207,211,307,311のうち故障したアーム回路とは別のアーム回路によって、前記第1及び第2のポート間且つ前記第3及び第4のポート間で電力を変換する、ことを特徴とする、電力変換装置。
【選択図】図1
Description
1次側回路と、前記1次側回路と変圧器で磁気結合する2次側回路とを備え、
前記1次側回路の第1及び第2のポートと前記2次側回路の第3及び第4のポートとを合わせた4つのポートのうち、任意の2つのポート間で、前記1次側回路及び前記2次側回路それぞれに構成される電力変換部によって電力を変換することが可能な、電力変換装置であって、
前記電力変換部それぞれに構成される複数の電力変換回路部のうち故障した電力変換回路部とは別の電力変換回路部によって、前記第1及び第2のポート間且つ前記第3及び第4のポート間で電力を変換する、ことを特徴とする、電力変換装置を提供するものである。
1次側回路の第1及び第2のポートと前記1次側回路と変圧器で磁気結合する2次側回路の第3及び第4のポートとを合わせた4つのポートのうち、任意の2つのポート間で、前記1次側回路及び前記2次側回路それぞれに構成される電力変換部によって電力を変換する、電力変換方法であって、
前記電力変換部それぞれに構成される複数の電力変換回路部のいずれかが故障した場合、前記複数の電力変換回路部のうち故障した電力変換回路部とは別の電力変換回路部によって、前記第1及び第2のポート間且つ前記第3及び第4のポート間で電力を変換する、ことを特徴とする、電力変換方法を提供するものである。
図1は、電力変換回路10を備える電力変換回路システム100を示す図である。電力変換回路システム100は、電力変換回路10と制御回路50(図2参照。詳細説明は後述)とを含んで構成された電力変換装置である。電力変換回路10は、4つの入出力ポートのうちから任意の2つの入出力ポートを選択し、当該2つの入出力ポートの間で電力変換を行う機能を有する。電力変換回路10は、1次側変換回路20と、2次側変換回路30とを含んで構成される。なお、1次側変換回路20と2次側変換回路30とは、変圧器400(センタータップ式変圧器)で磁気結合されている。
上記電力変換回路システム100の動作について、図1を用いて説明する。例えば、電力変換回路10の電力変換モードをモードFとして動作させることを要求する外部信号が入力されてきた場合には、制御回路50の電力変換モード決定処理部502は、電力変換回路10の電力変換モードをモードFとして決定する。このとき、第2入出力ポートPCに入力された電圧が1次側変換回路20の昇圧機能によって昇圧され、その昇圧された電圧が電力変換回路10のDC−DCコンバータ回路としての機能によって第3入出力ポートPB側へと伝送され、さらに、2次側変換回路30の降圧機能によって降圧されて第4入出力ポートPDから出力される。
故障検出部512は、1次側フルブリッジ回路200及び2次側フルブリッジ回路300それぞれに構成される複数のアーム回路のいずれにも故障が検出されない場合、故障非検出信号(正常信号)を出力する。短絡処理部514は、故障非検出信号が出力された場合、変圧器400に構成されるコイルの両端が短絡されないように、1次側迂回回路220及び2次側迂回回路320を動作させる。例えば、短絡処理部514は、1次側コイル202の両端が短絡されないように、1次側第1短絡制御素子X1及び1次側第2短絡制御素子Y1を共にオフ状態にする。同様に、短絡処理部514は、2次側コイル302の両端が短絡されないように、2次側第1短絡制御素子X2及び2次側第2短絡制御素子Y2を共にオフ状態にする。
1次側変換回路20の昇降圧比
=第2入出力ポートPCの電圧/第1入出力ポートPAの電圧
=δ1/T=α/T
2次側変換回路30の昇降圧比
=第4入出力ポートPDの電圧/第3入出力ポートPBの電圧
=δ2/T=α/T
と表される。つまり、1次側変換回路20と2次側変換回路30の昇降圧比は互いに同じ値(=α/T)である。
1次側変換回路20の昇降圧比
=第2入出力ポートPCの電圧/第1入出力ポートPAの電圧
=δ1/T=γ/T
2次側変換回路30の昇降圧比
=第4入出力ポートPDの電圧/第3入出力ポートPBの電圧
=δ2/T=β/T
と表される(β,γは、時間値を表す)。
20 1次側変換回路
30 2次側変換回路
50 制御回路
70 電圧モニタ部
100 電力変換回路システム
200 1次側フルブリッジ回路
202 1次側コイル
204 1次側磁気結合リアクトル
207 1次側第1アーム回路
211 1次側第2アーム回路
207m,211m 中点
220 1次側迂回回路
298 1次側正極母線
299 1次側負極母線
300 2次側フルブリッジ回路
302 2次側コイル
304 2次側磁気結合リアクトル
307 2次側第1アーム回路
311 2次側第2アーム回路
307m,311m 中点
320 2次側迂回回路
398 2次側正極母線
399 2次側負極母線
400 変圧器
PA 第1入出力ポート
PB 第3入出力ポート
PC 第2入出力ポート
PD 第4入出力ポート
U*,V* 上アーム
/U*,/V* 下アーム
X1,X2,Y1,Y2 短絡制御素子
Claims (11)
- 1次側回路と、前記1次側回路と変圧器で磁気結合する2次側回路とを備え、
前記1次側回路の第1及び第2のポートと前記2次側回路の第3及び第4のポートとを合わせた4つのポートのうち、任意の2つのポート間で、前記1次側回路及び前記2次側回路それぞれに構成される電力変換部によって電力を変換することが可能な、電力変換装置であって、
前記電力変換部それぞれに構成される複数の電力変換回路部のうち故障した電力変換回路部とは別の電力変換回路部によって、前記第1及び第2のポート間且つ前記第3及び第4のポート間で電力を変換する、ことを特徴とする、電力変換装置。 - 前記1次側回路と前記2次側回路との間で電力変換部の故障時に電力を伝送することを停止する、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記変圧器に構成されるコイルの両端を短絡することによって、前記故障時に電力を伝送することを停止する、請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記第1及び第2のポート間と前記第3及び第4のポート間との少なくとも一方のポート間の変圧比を小さくする、請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記第1及び第2のポート間と前記第3及び第4のポート間のうち所定電圧値以下のポートを含むポート間の変圧比を小さくする、請求項1から4のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記第1及び第2のポート間と前記第3及び第4のポート間のうち外部電源が接続されるポートを含むポート間の変圧比を小さくする、請求項1から5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記電力変換部は、フルブリッジ回路である、請求項1から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記複数の電力変換回路部は、前記フルブリッジ回路に構成される複数のアーム回路である、請求項7に記載の電力変換装置。
- 前記複数のアーム回路の中で故障したアーム回路が存在する前記フルブリッジ回路は、前記故障したアーム回路と対になるアーム回路によって、電力を変換する、請求項8に記載の電力変換装置。
- 前記故障したアーム回路に構成される故障したスイッチング素子と対になるスイッチング素子がオフする、請求項9に記載の電力変換装置。
- 1次側回路の第1及び第2のポートと前記1次側回路と変圧器で磁気結合する2次側回路の第3及び第4のポートとを合わせた4つのポートのうち、任意の2つのポート間で、前記1次側回路及び前記2次側回路それぞれに構成される電力変換部によって電力を変換する、電力変換方法であって、
前記電力変換部それぞれに構成される複数の電力変換回路部のいずれかが故障した場合、前記複数の電力変換回路部のうち故障した電力変換回路部とは別の電力変換回路部によって、前記第1及び第2のポート間且つ前記第3及び第4のポート間で電力を変換する、ことを特徴とする、電力変換方法。
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