JP2014166119A - Power conversion circuit - Google Patents
Power conversion circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014166119A JP2014166119A JP2013038197A JP2013038197A JP2014166119A JP 2014166119 A JP2014166119 A JP 2014166119A JP 2013038197 A JP2013038197 A JP 2013038197A JP 2013038197 A JP2013038197 A JP 2013038197A JP 2014166119 A JP2014166119 A JP 2014166119A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- terminal
- switch element
- power conversion
- conversion circuit
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、交流と直流を双方向に変換する電力変換回路に関する。 The present invention relates to a power conversion circuit that converts alternating current and direct current bidirectionally.
蓄電池や太陽光発電パネル等から供給される直流電力を交流電力に変換して商用電源に供給したり、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池等に蓄えたりする電力変換器が普及している。このような電力変換器では、電力を変換する際に電力の損失が幾らか発生する。そのため、できる限り高い電力変換効率を有する電力変換器が求められる。 Power conversion that converts DC power supplied from storage batteries or solar power generation panels into AC power and supplies it to commercial power supplies, or converts AC power supplied from commercial power supplies into DC power and stores it in storage batteries, etc. The vessel is widespread. In such a power converter, some power loss occurs when converting power. Therefore, a power converter having as high a power conversion efficiency as possible is required.
特許文献1には、入力された直流電力を交流電力に変換する電力変換回路の一例が開示されている。
特許文献1に記載されている電力変換回路では、出力側に直列に配置されている2つのキャパシタの中点が、入力側のDC母線と接続されている。このため、交流電力を出力する際、出力側のキャパシタとリアクトルが並列に接続されているように見えてしまう。これにより整流素子の中点からの電流は、リアクトルを介して流れる電流と、キャパシタを介して流れる電流に分流される。これにより、特許文献1に記載されている電力変換回路では、キャパシタとリアクトルが本来のLCフィルタとしての機能を果たせず、電力変換効率を悪化させてしまう。
In the power conversion circuit described in
本発明の目的は、上記問題に鑑み、電力変換効率をさらに向上させる電力変換回路を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a power conversion circuit that further improves power conversion efficiency.
本発明によれば、
直流電源の正極端子に接続される第1端子と、
前記直流電源の負極端子に接続される第2端子と、
一端が前記第1端子に接続される第1スイッチ素子と、
一端が前記第2端子に接続される第2スイッチ素子と、
同一方向に互いに直列に接続されており、前記第1スイッチ素子の他端と前記第2スイッチ素子の他端との間に接続される第1及び第2整流素子と、
互いに直列に接続されており、前記第1及び第2整流素子に並列に接続される第3及び第4スイッチ素子と、
交流電源に接続される第3端子と、
一端が前記第3及び第4スイッチ素子の間に接続され、他端が前記第3端子に接続される第1リアクトルと、
前記第1スイッチ素子の他端と前記第1整流素子との接続点と、前記第3端子との間に配置されるLC回路と、
を備えるユニット回路と、
互いに直列に接続されており、前記第1及び第2端子の間に接続される第1及び第2キャパシタと、
を有し、
前記第1及び第2キャパシタの間は、前記第1及び第2整流素子の間と接続され、前記LC回路に直接接続していない、
電力変換回路が提供される。
According to the present invention,
A first terminal connected to the positive terminal of the DC power supply;
A second terminal connected to the negative terminal of the DC power supply;
A first switch element having one end connected to the first terminal;
A second switch element having one end connected to the second terminal;
First and second rectifier elements connected in series in the same direction and connected between the other end of the first switch element and the other end of the second switch element;
Third and fourth switch elements connected in series to each other and connected in parallel to the first and second rectifying elements;
A third terminal connected to an AC power source;
A first reactor having one end connected between the third and fourth switch elements and the other end connected to the third terminal;
An LC circuit disposed between a connection point between the other end of the first switch element and the first rectifier element, and the third terminal;
A unit circuit comprising:
First and second capacitors connected in series with each other and connected between the first and second terminals;
Have
The first and second capacitors are connected between the first and second rectifier elements and are not directly connected to the LC circuit.
A power conversion circuit is provided.
本発明によれば、電力変換時の効率を向上させることができる。 According to the present invention, the efficiency during power conversion can be improved.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態における電力変換回路10の構成例を示す図である。電力変換回路10は、第1端子102、第2端子104、第1スイッチ素子106、第2スイッチ素子108、第1整流素子110、第2整流素子112、第3スイッチ素子114、第4スイッチ素子116、第3端子118、第1リアクトル120、及びLC回路122を備えるユニット回路と、第1キャパシタ124と、第2キャパシタ126とを有する。第1乃至第4スイッチ素子106、108、114、116には、例えば、バイポーラ型のトランジスタやMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等を用いることができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a
第1端子102は、直流電源(不図示)の正極端子に接続されている。第2端子104は、直流電源の負極端子に接続されている。第1スイッチ素子106の一端は第1端子102に接続されており、第2スイッチ素子108の一端は第2端子104に接続されている。第1整流素子110及び第2整流素子112は、互いに直列に接続されている。第1整流素子110及び第2整流素子112は、第1スイッチ素子106の他端と第2スイッチ素子108の他端の間に接続されている。第1整流素子110は第1スイッチ素子106の他端に接続されており、第2整流素子112は第2スイッチ素子108の他端に接続されている。第3スイッチ素子114及び第4スイッチ素子116は、互いに直列に接続されている。第3スイッチ素子114及び第4スイッチ素子116は、第1整流素子110及び第2整流素子112に、並列に接続されている。第3端子118は、交流電源(不図示)に接続されている。第1リアクトル120の一端は、第3スイッチ素子114及び第4スイッチ素子116の間に接続されている。また、第1リアクトル120の他端は、第3端子118に接続されている。
The
LC回路122は、第1スイッチ素子106及び第1整流素子110の接続点と、第3端子118との間に配置される。図1では、第1整流素子110及び第2整流素子112と、第3スイッチ素子114及び第4スイッチ素子116との間に配置される例を示す。図1において、LC回路122は、第2リアクトル128と、第3キャパシタ130とにより構成される。また、図1において、第2リアクトル128の一端は、第1スイッチ素子106と第1整流素子110との間に接続される。また、第3キャパシタ130の一端は第2スイッチ素子108と第2整流素子112との間に接続され、他端は第2リアクトル128の他端と接続される。
The
図1に示されるように、入力側に配置される第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126の中点は、LC回路122に直接接続されない。これによって、LC回路122は本来のLCフィルタとしての機能を果たすことができ、電力変換効率の悪化を防ぐことができる。
As shown in FIG. 1, the midpoint of the
次に、電力変換回路10の動作について説明する。直流電源の電圧をVin[V]とすると、入力電圧は、図1に示されるように、第1キャパシタ124と第2キャパシタ126によって、Vin/2[V]ずつに分圧される。これにより、電力変換回路10は、Vin[V]、Vin/2[V]、0[V]の3つのレベルの電圧を生成することができる。詳細には、電力変換回路10は、第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108のON/OFF状態を、図2に示すように切り替えることで、3つのレベルの電圧をそれぞれ使い分ける。図2は、第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108を切り替えることによって変化する電力変換回路10の状態を説明するための図である。図2(A)は、第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108が共にON状態の場合であり、この場合、入力電圧はVin[V]になる。図2(B)は、第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108が共にOFF状態の場合であり、この場合、入力電圧は0[V]になる。図2(C)は、第2スイッチ素子108のみがON状態の場合であり、この場合、入力電圧はVin/2[V]になる。図2(D)は、第1スイッチ素子106のみがON状態の場合であり、この場合、入力電圧はVin/2[V]になる。
Next, the operation of the
図3は、電力変換回路10が第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108を切り替えることによって半波を生成する流れを説明するための図である。電力変換回路10は、生成する半波の電圧の瞬時値が、Vin/2[V]より大きいか否かに応じて、図2(A)〜(D)に示される各状態を切り替える。
FIG. 3 is a diagram for explaining a flow in which the
詳細には、図3の領域(a)に示される、半波の電圧の瞬時値がVin/2[V]以下の領域では、電力変換回路10は、図2(B)と図2(C)との間、又は、図2(B)と図2(D)と間で状態を切り替える。図2(B)と図2(C)との間で切り替える場合は、第2キャパシタ126に蓄積された電荷が放出される。図2(B)と図2(D)との間で切り替える場合は、第1キャパシタ124に蓄積された電荷が放出される。また、電力変換回路10は、図2(C)又は図2(D)の状態となる時間の長さと、図2(B)の状態となる時間の長さとを調整することにより、電圧の瞬時値が0[V]〜Vin/2[V]の部分に対応するPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成する。このPWM信号を用いて、(a)の領域の半波が生成される。
Specifically, in the region where the instantaneous value of the half-wave voltage shown in region (a) of FIG. 3 is equal to or less than V in / 2 [V], the
また、図3の領域(b)に示される、半波の電圧の瞬時値がVin/2[V]を超える領域では、電力変換回路10は、図2(A)と図2(C)との間、又は、図2(A)と図2(D)と間で状態を切り替える。図2(A)と図2(C)との間で切り替える場合は、第2キャパシタ126に蓄積された電荷が放出される。図2(A)と図2(D)との間で切り替える場合は、第1キャパシタ124に蓄積された電荷が放出される。また、電力変換回路10は、図2(C)又は図2(D)の状態となる時間の長さと、図2(A)の状態となる時間の長さとを調整することにより、電圧の瞬時値がVin/2[V]〜Vin[V]の部分に対応するPWM信号を生成する。このPWM信号を用いて、(b)の領域の半波が生成される。
Further, in the region shown in the region (b) of FIG. 3 where the instantaneous value of the half-wave voltage exceeds V in / 2 [V], the
ここで、第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126のうちの一方のみを使い続けると、第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126間の電圧のバランスが崩れてしまう。具体的には、第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126は、入力電圧を分圧しているため、一方のキャパシタに蓄積された電荷が放出され、その電圧が低くなった場合、他方のキャパシタの電圧は高くなる。この電圧アンバランスは、出力波形が歪む原因となる。そのため、電力変換回路10は、第1キャパシタ124と第2キャパシタ126の電圧のバランスが過剰に崩れないように制御する。例えば、電力変換回路10は、第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126の電圧を監視しておき、現在使用しているキャパシタの電圧が所定の閾値電圧以下となった場合に、使用するキャパシタを他方のキャパシタに切り替えるように制御する。この閾値電圧は、第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126の特性等を考慮して、適切な値に設定される。
Here, if only one of the
電力変換回路10は、第3スイッチ素子114及び第4スイッチ素子116を用いて、半波の極性を一部反転させて正弦波を生成する。例えば、ここで生成された正弦波は、交流電力として、第3端子118を介して出力される。なお、第1リアクトル120は、交流電源から出力される電圧と、電力変換回路10から出力される電圧とを分離する役割を果たす。電力変換回路10は、第1リアクトル120を介して、電力変換回路10から出力される電圧と、交流電源の電圧とをそれぞれ計測し、電力変換回路10から出力される電圧の位相を調整することにより、交流電源に変換した電力を供給できる。
The
以上、本実施形態によれば、入力側に配置される第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126の中点が、LC回路122に直接接続されず、第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108をどのように切り替えても、LC回路122と直接接続されない。これにより、電力変換効率が悪化することを防止できる。ここで、10kW(DC:400V、AC:200V)出力時の効率は、特許文献1に記載された従来方式では97.7%であった。一方、同条件において、本実施形態の電力変換回路10を用いた新方式では、その効率が98.1%となることを確認した。この新方式を、例えばメガソーラー等のメガワット級の電力を扱うシステムに採用すれば、扱う電力の母数が大きくなるため、より顕著な効果が期待できる。
As described above, according to the present embodiment, the midpoints of the
(第1実施形態の変形例)
LC回路122は、例えば、図4に示すような位置に配置することができる。図4は、第1実施形態の変形例における電力変換回路10の構成を示す図である。
(Modification of the first embodiment)
The
図4において、LC回路122は、第3スイッチ素子114及び第4スイッチ素子116の接続点と、第3端子118との間に配置される。また、図4において、LC回路122は、第1リアクトル120と、第3キャパシタ130とにより構成される。図4において、第1リアクトル120は、図1に示される第2リアクトル128の役割を兼ねており、第3キャパシタ130と共にLCフィルタとして機能する。
In FIG. 4, the
以上、本変形例においても、LC回路122を構成するリアクトルとキャパシタが並列に接続されているように見えることはなく、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本変形例によれば、リアクトルの個数が図1に示される電力変換回路10よりも少なくなるため、リアクトルによる導通損を低減させ、電力変換効率をさらに向上できる。
As described above, also in this modified example, the reactor and the capacitor constituting the
(第2実施形態)
本実施形態は、以下の点を除き、第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
This embodiment is the same as the first embodiment except for the following points.
図5は、第2実施形態の電力変換回路10の構成を示す図である。図5において、電力変換回路10は、第5スイッチ素子132と、第6スイッチ素子134と、第4端子136とを更に有する。本構成により、本実施形態における電力変換回路10は、直流電力から変換された交流電力を、単相交流電源に供給することができる。なお、第5スイッチ素子132及び第6スイッチ素子134には、第1乃至第4スイッチ素子106、108、114、116と同様に、バイポーラ型のトランジスタやMOSFET等を用いることができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the
第5スイッチ素子132及び第6スイッチ素子134は、互いに直列に接続されている。第5スイッチ素子132及び第6スイッチ素子134は、第1整流素子110及び第2整流素子112、並びに、第3スイッチ素子114及び第4スイッチ素子116と並列に接続されている。第4端子136は、第5スイッチ素子132及び第6スイッチ素子134の間に接続されている。また、第4端子136は、第3端子118と共に単相交流電源(不図示)に接続されている。
The
本実施形態における電力変換回路10では、第1実施形態と同様に生成された半波の一部の極性が、第1乃至第4スイッチ素子106、108、132、134で反転され、正弦波が生成される。具体的には、半波の極性を反転させる場合は、第3スイッチ素子114及び第6スイッチ素子134がOFF状態となり、第4スイッチ素子116及び第5スイッチ素子132がON状態となる。また、半波の極性を反転させない場合は、第3スイッチ素子114及び第6スイッチ素子134がON状態となり、第4スイッチ素子116及び第5スイッチ素子132がOFF状態となる。この動作を、生成された半波に対して、1つおきに実行することにより、正弦波が生成される。
In the
以上、本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態によれば、第1実施形態の構成を用いて直流電力から変換された交流電力を、単相交流電源に供給できる。 As described above, according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, according to the present embodiment, AC power converted from DC power using the configuration of the first embodiment can be supplied to the single-phase AC power supply.
(第2実施形態の第1変形例)
本実施形態においても、第1実施形態と同様に、LC回路122の配置を変更することができる。LC回路122は、例えば、図6に示すような位置に配置することができる。図6は、第2実施形態の第1変形例における電力変換回路10の構成を示す図である。図6において、第3キャパシタ130の他端は、第5スイッチ素子132及び第6スイッチ素子134の接続点と、第4端子136との間に接続されている。
(First Modification of Second Embodiment)
Also in the present embodiment, the arrangement of the
本変形例においても、第1実施形態の変形例で説明した効果と同様の効果を得ることができる。 Also in this modification, the effect similar to the effect demonstrated in the modification of 1st Embodiment can be acquired.
(第2実施形態の第2変形例)
電力変換回路10を適用した装置全体の経路を考慮すると、電力変換回路10は図7に示すような構成とすることもできる。図7は、第2実施形態の第2変形例における電力変換回路10の構成を示す図である。
(Second Modification of Second Embodiment)
Considering the path of the entire apparatus to which the
図7において、電力変換回路10は、第3リアクトル138をさらに有する。ここで、第1リアクトル120を介して第3端子118から出力された電流は、交流負荷(不図示)を経由して第4端子136に戻り、第3リアクトル138を通ることになる。すなわち、第1リアクトル120と第3リアクトル138との合成リアクタンスの値が、図6の第1リアクトルのリアクタンスの値と同じであれば、同様の効果を得ることができる。
In FIG. 7, the
以上、本変形例においても、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第3リアクトル138を更に設けることにより、コモンモードを除去するコモンモードフィルタとして機能させることが出来、装置のノイズ品質の向上を得ることができる。
As described above, also in this modification, the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Further, by further providing the
また、第2実施形態の第1変形例を本変形例に適応し、電力変換回路10を図8のような構成とすることもできる。図8は、第2実施形態の第1及び第2変形例を合わせたときの電力変換回路10の構成を示す図である。このようにすれば、第2実施形態の第1及び第2変形例を合わせた効果を得ることできる。
Moreover, the 1st modification of 2nd Embodiment is applied to this modification, and the
(第3実施形態)
本実施形態は、以下の点を除き、第1実施形態と同様である。
(Third embodiment)
This embodiment is the same as the first embodiment except for the following points.
図9は、第3実施形態の電力変換回路10の構成を示す図である。図9において、電力変換回路10は、3つのユニット回路100U、100V、及び100Wを有する。各ユニット回路100U、100V及び100Wは、第1実施形態の図1で説明した電力変換回路10内に配置されるユニット回路と同じである。図10は、第3実施形態における電力変換回路10に用いられるユニット回路100の構成を示す図である。図10において、ユニット回路100U、100V及び100Wは、正極直流端子140、負極直流端子142、交流端子144、及び中間端子146を有する。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the
図9では、ユニット回路100U、100V及び100Wのそれぞれの正極直流端子140は、第1端子102に接続されている。また、ユニット回路100U、100V及び100Wのそれぞれの負極直流端子142は、第2端子104に接続されている。また、ユニット回路100U、100V及び100Wのそれぞれの交流端子144は、3相交流電源(不図示)に接続されている。ユニット回路100U、100V及び100Wのうちの1つは、交流端子144を介して第1相の電圧を出力する。また、ユニット回路100U、100V及び100Wのうちの他の1つは、交流端子144を介して第2相の電圧を出力する。また、ユニット回路100U、100V及び100Wのうちの最後の1つは、交流端子144を介して第3相の電圧を出力する。なお、ユニット回路100U、100V及び100Wのうち、どのユニット回路からどの相の電圧が出力されるかについて、その組み合わせは任意であり、特に限定されない。また、ユニット回路100U、100V、及び100Wのそれぞれの中間端子146は、第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126の間に接続されている。これにより、ユニット回路100U、100V、及び100Wのそれぞれにおいて、第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126の間と、第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108の間が接続される。
In FIG. 9, the
本実施形態における電力変換回路10において、各ユニット回路100U、100V及び100Wでは、第1実施形態で説明したように正弦波が生成され、当該正弦波がそれぞれの交流端子144を介して出力される。ここで、ユニット回路100U、100V及び100Wのうち、第1相の電圧を出力するユニット回路では、第1実施形態と同様に半波が生成され、その半波から正弦波が生成される。また、ユニット回路100U、100V及び100Wのうち、第2相の電圧を出力するユニット回路では、第1相で生成した半波に対して、位相が120度ずれた半波が生成され、その半波から正弦波が生成される。第2相の電圧を出力するユニット回路は、第1相の電圧を出力するユニット回路に対して、第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108のON/OFF状態を切り替えるタイミングをずらすことにより、位相が120度ずれた矩形波を生成することができる。そして、第2相の電圧を出力するユニット回路は、位相が120度ずれた矩形波を用いて、位相が120度ずれた半波を生成する。また、ユニット回路100U、100V及び100Wのうち、第3相の電圧を出力するユニット回路では、第1相で生成した半波に対して、位相が240度ずれた半波が生成され、その半波から正弦波が生成される。第3相の電圧を出力するユニット回路は、第2相の電圧を出力するユニット回路と同様に、位相が240度ずれた矩形波を生成し、その矩形波から位相が240度ずれた半波を生成する。
In the
以上、本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態によれば、3相交流電力を用いる場合にも適用することができる。 As described above, according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, according to this embodiment, it can be applied to the case of using three-phase AC power.
(第3実施形態の変形例)
第3実施形態の変形例として、第1実施形態の変形例で説明したユニット回路を用いることもできる。図11は、第3実施形態の変形例における電力変換回路10の構成を示す図である。
(Modification of the third embodiment)
As a modification of the third embodiment, the unit circuit described in the modification of the first embodiment can also be used. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the
図11において、電力変換回路10は、3つのユニット回路100U'、100V'、及び100W'を有する。各ユニット回路100U'、100V'、及び100W'は、第1実施形態の図4で説明した電力変換回路10内に配置されるユニット回路と同じである。そして、図11において、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'のそれぞれの第3キャパシタ130の他端同士が接続されている。図12は、第3実施形態の変形例における電力変換回路10に用いられるユニット回路100'の構成を示す図である。図12において、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'は、図10に示されるユニット回路100と同様に、正極直流端子140、負極直流端子142、交流端子144、及び中間端子146を有する。
In FIG. 11, the
図12では、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'のそれぞれの正極直流端子140は、第1端子102に接続されている。また、ユニット回路100U'、100V'及び100W'のそれぞれの負極直流端子142は、第2端子104に接続されている。また、ユニット回路100U'、100V'及び100W'のそれぞれの交流端子144は、3相交流電源(不図示)に接続されている。また、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'のうちの1つは、交流端子144を介して第1相の電圧を出力する。また、100U'、100V'、及び100W'のうちの他の1つは、交流端子144を介して第2相の電圧を出力する。また、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'のうちの最後の1つは、交流端子144を介して第3相の電圧を出力する。なお、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'のうち、どのユニット回路からどの相の電圧が出力されるかについて、その組み合わせは任意であり、特に限定されない。また、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'のそれぞれの中間端子146は、第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126の間に接続されている。これにより、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'のそれぞれにおいて、第1キャパシタ124及び第2キャパシタ126の間と、第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108の間が接続される。
In FIG. 12, the
本変形例における電力変換回路10において、各ユニット回路100U'、100V'、及び100W'では、第1実施形態で説明したように正弦波が生成され、当該正弦波がそれぞれの交流端子144を介して出力される。ここで、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'のうち、第1相の電圧を出力するユニット回路では、第1実施形態と同様に半波が生成され、その半波から正弦波が生成される。また、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'のうち、第2相の電圧を出力するユニット回路では、第1相で生成した半波に対して、位相が120度ずれた半波が生成され、その半波から正弦波が生成される。第2相の電圧を出力するユニット回路は、第1相の電圧を出力するユニット回路に対して、第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108のON/OFF状態を切り替えるタイミングをずらすことにより、位相が120度ずれた矩形波を生成することができる。そして、第2相の電圧を出力するユニット回路は、位相が120度ずれた矩形波を用いて、位相が120度ずれた半波を生成する。また、ユニット回路100U'、100V'、及び100W'のうち、第3相の電圧を出力するユニット回路では、第1相で生成した半波に対して、位相が240度ずれた半波が生成され、その半波から正弦波が生成される。第3相の電圧を出力するユニット回路は、第2相の電圧を出力するユニット回路と同様に、位相が240度ずれた矩形波を生成し、その矩形波から位相が240度ずれた半波を生成する。
In the
以上、本変形例によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本変形例によれば、3相交流電力を用いる場合にも適用することができる。また、本変形例によれば、リアクトルの個数が図9に示される電力変換回路10よりも少なくなるため、リアクトルによる導通損を低減させ、電力変換効率をさらに向上できる。
As described above, according to this modification, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment. Furthermore, according to this modification, it is applicable also when using three-phase alternating current power. Moreover, according to this modification, since the number of reactors is smaller than that of the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、上述の各実施形態や各変形例は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, each above-mentioned embodiment and each modification can be combined in the range which the content does not conflict. Moreover, these are illustrations of the present invention, and various configurations other than those described above can be employed.
例えば、図13に示されるように、第1整流素子110及び第2整流素子112のそれぞれに、スイッチ素子が並列に接続され、第1乃至第4スイッチ素子106、108、114、及び116のそれぞれに、整流素子が並列に接続されていてもよい。図13は、双方向に電力を変換する電力変換回路10の構成例を示す図である。このようにすることで、交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換することもできる。第3実施形態のように、3相交流電源に接続される場合は、図13に示される電力変換回路10内に配置されるユニット回路を、図9又は図11に示される電力変換回路10に適用すればよい。
For example, as shown in FIG. 13, a switch element is connected in parallel to each of the
また、単相交流電源に接続する場合は、図14のような構成とすれば、双方向に電力を変換することができる。図14は、単相交流電源に接続され双方向に電力を変換する電力変換回路10の構成例を示す図である。図14では、第1整流素子110及び第2整流素子112のそれぞれに、スイッチ素子が並列に接続され、第1乃至第6スイッチ素子106、108、114、116、132、及び134のそれぞれに、整流素子が並列に接続される。
Moreover, when connecting to a single phase alternating current power supply, if it is set as a structure like FIG. 14, electric power can be converted bidirectionally. FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a
ここで、例として、図14(c)に示される電力変換回路10を用いて交流電力を直流電力に変換する方法について説明する。図15は、交流電力を直流電力に変換する方法を説明するための図である。
Here, as an example, a method for converting AC power into DC power using the
電力変換回路10は、図15のA及びBのパターンを繰り返すことにより、交流電圧を直流電圧に変換する。図14において、交流側に配置される第3乃至第6スイッチ素子114、116、132、及び134は整流器として機能する。交流電源から入力される交流電力は、第3乃至第6スイッチ素子114、116、132、及び134それぞれ並列に接続される整流素子によって整流され、半波となる。そして、第3乃至第6スイッチ素子114、116、132、及び134を介して生成された半波を入力として、第1スイッチ素子106及び第2スイッチ素子108のON/OFF状態を切り替えることにより、矩形波が生成される。この矩形波を平均化及び昇圧させて、直流電圧を生成する。なお、直流電圧の昇圧比は、図15のA及びパターンの比に応じて決定される。
The
10 電力変換回路
100U ユニット回路
100V ユニット回路
100W ユニット回路
100U' ユニット回路
100V' ユニット回路
100W' ユニット回路
102 第1端子
104 第2端子
106 第1スイッチ素子
108 第2スイッチ素子
110 第1整流素子
112 第2整流素子
114 第3スイッチ素子
116 第4スイッチ素子
118 第3端子
120 第1リアクトル
122 LC回路
124 第1キャパシタ
126 第2キャパシタ
128 第2リアクトル
130 第3キャパシタ
132 第5スイッチ素子
134 第6スイッチ素子
136 第4端子
138 第3リアクトル
140 正極直流端子
142 負極直流端子
144 交流端子
146 中間端子
10
Claims (10)
前記直流電源の負極端子に接続される第2端子と、
一端が前記第1端子に接続される第1スイッチ素子と、
一端が前記第2端子に接続される第2スイッチ素子と、
同一方向に互いに直列に接続されており、前記第1スイッチ素子の他端と前記第2スイッチ素子の他端との間に接続される第1及び第2整流素子と、
互いに直列に接続されており、前記第1及び第2整流素子に並列に接続される第3及び第4スイッチ素子と、
交流電源に接続される第3端子と、
一端が前記第3及び第4スイッチ素子の間に接続され、他端が前記第3端子に接続される第1リアクトルと、
前記第1スイッチ素子の他端と前記第1整流素子との接続点と、前記第3端子との間に配置されるLC回路と、
を備えるユニット回路と、
互いに直列に接続されており、前記第1及び第2端子の間に接続される第1及び第2キャパシタと、
を有し、
前記第1及び第2キャパシタの間は、前記第1及び第2整流素子の間と接続され、前記LC回路に直接接続していない、
電力変換回路。 A first terminal connected to the positive terminal of the DC power supply;
A second terminal connected to the negative terminal of the DC power supply;
A first switch element having one end connected to the first terminal;
A second switch element having one end connected to the second terminal;
First and second rectifier elements connected in series in the same direction and connected between the other end of the first switch element and the other end of the second switch element;
Third and fourth switch elements connected in series to each other and connected in parallel to the first and second rectifying elements;
A third terminal connected to an AC power source;
A first reactor having one end connected between the third and fourth switch elements and the other end connected to the third terminal;
An LC circuit disposed between a connection point between the other end of the first switch element and the first rectifier element, and the third terminal;
A unit circuit comprising:
First and second capacitors connected in series with each other and connected between the first and second terminals;
Have
The first and second capacitors are connected between the first and second rectifier elements and are not directly connected to the LC circuit.
Power conversion circuit.
前記第1及び第2整流素子と、前記第3及び第4スイッチ素子との間に配置され、
一端が前記第1スイッチ素子の前記他端と前記第1整流素子との間に接続される第2リアクトルと、
一端が前記第2スイッチ素子の他端と前記第2整流素子との間に接続され、他端が前記第2リアクトルの他端に接続される第3キャパシタと、により構成される、
請求項1に記載の電力変換回路。 The LC circuit
Arranged between the first and second rectifier elements and the third and fourth switch elements;
A second reactor having one end connected between the other end of the first switch element and the first rectifying element;
A third capacitor having one end connected between the other end of the second switch element and the second rectifying element and the other end connected to the other end of the second reactor;
The power conversion circuit according to claim 1.
前記第3及び第4スイッチ素子の接続点と、前記第3端子との間に配置され、
前記第1リアクトルと、
一端が前記第1リアクトルの他端と前記第3端子との間に接続される第3キャパシタと、により構成される、
請求項1に記載の電力変換回路。 The LC circuit
Between the connection point of the third and fourth switch elements and the third terminal;
The first reactor;
A third capacitor connected at one end between the other end of the first reactor and the third terminal;
The power conversion circuit according to claim 1.
前記第5及び第6スイッチ素子との間に接続される第4端子と、
を更に有する、
請求項2に記載の電力変換回路。 Fifth and sixth switch elements connected in series with each other, connected in parallel with the first and second rectifier elements, and the third and fourth switch elements;
A fourth terminal connected between the fifth and sixth switch elements;
Further having
The power conversion circuit according to claim 2.
前記第5及び第6スイッチ素子との間に接続される第4端子と、
を更に有し、
前記第3キャパシタの他端は、前記第5及び第6スイッチ素子の接続点と前記第4端子との間に接続される、
請求項3に記載の電力変換回路。 Fifth and sixth switch elements connected in series with each other, connected in parallel with the first and second rectifier elements, and the third and fourth switch elements;
A fourth terminal connected between the fifth and sixth switch elements;
Further comprising
The other end of the third capacitor is connected between a connection point of the fifth and sixth switch elements and the fourth terminal.
The power conversion circuit according to claim 3.
請求項4又は5に記載の電力変換回路。 A third reactor having one end connected between the fifth and sixth switch elements and the other end connected to the fourth terminal;
The power conversion circuit according to claim 4 or 5.
前記3つのユニット回路は、
それぞれの前記第1端子が、前記直流電源の正極端子に接続され、
それぞれの前記第2端子が、前記直流電源の負極端子に接続され、
それぞれの前記第3端子が、3相交流電源に接続され、1つは第1相の電圧、他の1つは第2相の電圧、最後の1つは第3相の電圧を印加され、
前記第1及び第2キャパシタの間は、前記3つのユニット回路それぞれの前記第1及び第2スイッチ素子の間と接続される、
請求項2に記載の電力変換回路。 Having three unit circuits,
The three unit circuits are:
Each of the first terminals is connected to a positive terminal of the DC power source,
Each said 2nd terminal is connected to the negative electrode terminal of the said DC power supply,
Each of the third terminals is connected to a three-phase AC power source, one is applied with a first phase voltage, the other is applied with a second phase voltage, and the last is applied with a third phase voltage.
The first and second capacitors are connected between the first and second switch elements of the three unit circuits, respectively.
The power conversion circuit according to claim 2.
前記3つのユニット回路は、
それぞれの前記第1端子が、前記直流電源の正極端子に接続され、
それぞれの前記第2端子が、前記直流電源の負極端子に接続され、
それぞれの前記第3端子が、3相交流電源に接続され、1つは第1相の電圧、他の1つは第2相の電圧、最後の1つは第3相の電圧を印加され、
それぞれの前記第3キャパシタの他端同士が接続され、
前記第1及び第2キャパシタの間は、前記3つのユニット回路それぞれの前記第1及び第2スイッチ素子の間と接続される、
請求項3に記載の電力変換回路。 Having three unit circuits,
The three unit circuits are:
Each of the first terminals is connected to a positive terminal of the DC power source,
Each said 2nd terminal is connected to the negative electrode terminal of the said DC power supply,
Each of the third terminals is connected to a three-phase AC power source, one is applied with a first phase voltage, the other is applied with a second phase voltage, and the last is applied with a third phase voltage.
The other ends of the third capacitors are connected to each other,
The first and second capacitors are connected between the first and second switch elements of the three unit circuits, respectively.
The power conversion circuit according to claim 3.
前記第1乃至第4スイッチ素子のそれぞれに、整流素子が並列に接続される、
請求項1乃至3、7及び8のいずれか1項に記載の電力変換回路。 A switch element is connected in parallel to each of the first and second rectifying elements,
A rectifier element is connected in parallel to each of the first to fourth switch elements.
The power conversion circuit according to any one of claims 1 to 3, 7, and 8.
前記第1乃至第6スイッチ素子のそれぞれに、整流素子が並列に接続される、
請求項4乃至6のいずれか1項に記載の電力変換回路。 A switch element is connected in parallel to each of the first and second rectifying elements,
A rectifier element is connected in parallel to each of the first to sixth switch elements.
The power conversion circuit according to any one of claims 4 to 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013038197A JP2014166119A (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Power conversion circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013038197A JP2014166119A (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Power conversion circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014166119A true JP2014166119A (en) | 2014-09-08 |
Family
ID=51616243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013038197A Pending JP2014166119A (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Power conversion circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014166119A (en) |
-
2013
- 2013-02-28 JP JP2013038197A patent/JP2014166119A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8223517B2 (en) | Power converting apparatus with main converter and sub-converter | |
US20090244936A1 (en) | Three-phase inverter | |
US8963616B2 (en) | Circuit topology for a phase connection of an inverter | |
JP5680764B2 (en) | Power converter | |
CA2844939C (en) | Power conversion system and method | |
JP5072097B2 (en) | Three-phase voltage type inverter system | |
JP6140007B2 (en) | Power converter | |
JP7008222B2 (en) | Power conversion system | |
JP5060962B2 (en) | Method and inverter for converting DC voltage to three-phase AC output | |
JP2012191761A (en) | Ac-dc conversion circuit | |
KR20190115364A (en) | Single and three phase combined charger | |
JP5910333B2 (en) | 5 level power converter | |
JP2013055753A (en) | Multilevel power converter | |
US20200228028A1 (en) | Inverter system | |
JP2013240203A (en) | Inverter device and photovoltaic system | |
JP2014166119A (en) | Power conversion circuit | |
JP5423264B2 (en) | Power converter | |
JP5811806B2 (en) | Multi-level power converter | |
CN108306543B (en) | Multifunctional AC/DC conversion circuit and control method thereof | |
KR101826609B1 (en) | Pwm control apparatus for 3-phase 3-level power converting apparatus | |
JP2007236088A (en) | Three-phase rectifier | |
JP5879705B2 (en) | Power converter | |
JP4811786B2 (en) | Power conversion device for distributed power supply | |
JP2005137165A (en) | Power converter | |
Percy et al. | Design and implementation of multilevel type full-bridge converter for telecom power supplies |