JP2015130773A - Power conversion device - Google Patents

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JP2015130773A JP2014002000A JP2014002000A JP2015130773A JP 2015130773 A JP2015130773 A JP 2015130773A JP 2014002000 A JP2014002000 A JP 2014002000A JP 2014002000 A JP2014002000 A JP 2014002000A JP 2015130773 A JP2015130773 A JP 2015130773A
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祐樹 藤田
Yuki Fujita
祐樹 藤田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small and light power conversion device.SOLUTION: A power conversion device 1 includes an inverter circuit 12 for converting DC power to AC power. A filter circuit 15 is disposed in a single phase three-wire circuit 1b disposed between the inverter circuit 12 and a system AC end 1a, and smooths the AC power output from the inverter circuit 12. A high frequency transformer 14 is disposed between the inverter circuit 12 and the filter circuit 15, has a single phase three-wire output on the side of the filter circuit 15, and converts power at a switching frequency of the inverter circuit 12. The power conversion device 1 further includes a self-contained output circuit 16 disposed between the filter circuit 15 and the system AC end 1a, and branches from the single phase three-wire circuit 1b. The self-contained output circuit 16 provides a self-contained output AC end 16a. The self-contained output circuit 16 permits a voltage line output (200 V) and a neutral line output (100 V).

Description

ここに開示される発明は、系統連系のための単相三線の交流端と、自立出力のための低電圧の交流端とを有する電力変換装置に関する。   The invention disclosed herein relates to a power conversion device having a single-phase three-wire AC terminal for grid connection and a low-voltage AC terminal for independent output.

特許文献1は、単相三線の交流端と、単相二線の交流端とを有する電力変換装置を開示する。この装置は、単相三線の端子をもつトランスを用いている。この装置のトランスは、交流端に直接的に接続されており、交流端における電力の周波数に対応した低周波トランスである。   Patent document 1 discloses a power converter having a single-phase three-wire AC terminal and a single-phase two-wire AC terminal. This device uses a transformer having a single-phase three-wire terminal. The transformer of this device is a low-frequency transformer that is directly connected to the AC end and corresponds to the frequency of power at the AC end.

特開平5−93746号公報JP-A-5-93746

従来技術の構成では、単相三線の端子をもつ低周波トランスが用いられる。しかし、低周波トランスは、体格、重量が大きい。このため、装置が大型化する、装置の重量が重くなるといった課題を有している。また、装置の価格が高くなるという課題も有している。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換装置にはさらなる改良が求められている。   In the configuration of the prior art, a low-frequency transformer having a single-phase three-wire terminal is used. However, low-frequency transformers are large and heavy. For this reason, it has the subject that an apparatus enlarges and the weight of an apparatus becomes heavy. In addition, there is a problem that the price of the device becomes high. In view of the above or other aspects not mentioned, there is a need for further improvements in power conversion devices.

発明の目的のひとつは、系統連系のための単相三線の交流端と、自立出力のための低電圧の交流端とを有し、自立出力において多様な電圧を取り出すことができる小型軽量な電力変換装置を提供することである。   One of the objects of the invention is a small and light weight that has a single-phase three-wire AC terminal for grid connection and a low-voltage AC terminal for independent output, and can extract various voltages at the independent output. It is to provide a power conversion device.

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。   The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the invention. .

開示される発明のひとつにより電力変換装置が提供される。発明は、系統(2)に接続される単相3線式の系統用交流端(1a)へ交流電力を出力可能な電力変換装置において、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(12)と、インバータ回路と系統用交流端との間に設けられた単相3線回路(1b)と、単相3線回路に設けられ、インバータ回路から出力される交流電力を平滑化するフィルタ回路(15、215)と、インバータ回路とフィルタ回路との間に設けられ、フィルタ回路側に単相3線出力を有し、インバータ回路のスイッチング周波数において電力変換する高周波トランス(14、214)と、フィルタ回路と系統用交流端との間に設けられ、単相3線回路から分岐することにより系統を経由することなく電圧線間出力および中性線間出力が可能な自立出力回路(16)とを備えることを特徴とする。   A power converter is provided by one of the disclosed inventions. The invention relates to an inverter circuit (12) for converting DC power to AC power in a power converter capable of outputting AC power to a single-phase three-wire AC terminal (1a) connected to the grid (2). A single-phase three-wire circuit (1b) provided between the inverter circuit and the system AC terminal, and a filter circuit (15) provided in the single-phase three-wire circuit for smoothing the AC power output from the inverter circuit 215), a high-frequency transformer (14, 214) provided between the inverter circuit and the filter circuit, having a single-phase three-wire output on the filter circuit side and converting power at the switching frequency of the inverter circuit, and a filter circuit A self-supporting output circuit (16) provided between the power supply and the AC terminal for the system and capable of outputting between the voltage line and the neutral line without going through the system by branching from the single-phase three-wire circuit. Characterized in that it obtain.

この構成によると、インバータ回路が交流電力を出力するとき、高周波トランスによって単相3線方式による交流電力が得られる。このため、系統の交流電力の周波数のような低周波において電力変換する低周波トランスに比べて、小型、軽量の電力変換装置が提供される。また、安価な電力変換装置を提供できることもある。さらに、単相3線回路から分岐する自立出力回路が設けられている。自立出力回路は、電圧線間出力による電圧(例えば200V)の交流電力と、中性線間出力による電圧(例えば100V)の交流電力とを供給することができる。これにより、複数の電圧の交流電力を供給することができる。   According to this configuration, when the inverter circuit outputs AC power, AC power by a single-phase three-wire system is obtained by the high-frequency transformer. For this reason, compared with the low frequency transformer which converts electric power in low frequency like the frequency of the alternating current power of a system | strain, a small and lightweight power converter device is provided. In addition, an inexpensive power conversion device may be provided. Further, a self-supporting output circuit that branches from the single-phase three-wire circuit is provided. The self-supporting output circuit can supply AC power having a voltage (for example, 200V) generated by the voltage-line output and AC voltage having a voltage (for example, 100V) generated by the neutral-line output. Thereby, AC power having a plurality of voltages can be supplied.

請求項2に記載の発明は、フィルタ回路(15、215)は、電圧線と中性線との間に設けられた容量素子(15a)を備えることを特徴とする。この構成によると、容量素子によってインバータ回路によってスイッチングされる電力が平滑化される。   According to a second aspect of the present invention, the filter circuit (15, 215) includes a capacitive element (15a) provided between the voltage line and the neutral line. According to this configuration, the power switched by the inverter circuit by the capacitive element is smoothed.

請求項3に記載の発明は、フィルタ回路(15)は、電圧線に設けられた誘導素子(15b)を備えることを特徴とする。この構成によると、容量素子と誘導素子によって電力が平滑化される。   According to a third aspect of the present invention, the filter circuit (15) includes an inductive element (15b) provided on the voltage line. According to this configuration, the electric power is smoothed by the capacitive element and the inductive element.

請求項4に記載の発明は、フィルタ回路(215)は、誘導素子を備えることなく容量素子(15a)を備えることを特徴とする。この構成によると、誘導素子を用いることなく、容量素子によって電力が平滑化される。このとき、高周波トランスの漏れインダクタンスがリアクトルとして機能する。   The invention described in claim 4 is characterized in that the filter circuit (215) includes the capacitive element (15a) without including the inductive element. According to this configuration, electric power is smoothed by the capacitive element without using an inductive element. At this time, the leakage inductance of the high-frequency transformer functions as a reactor.

請求項5に記載の発明は、インバータ回路によりスイッチングされた電力を平滑化するためのリアクトルの一部または全部を提供するように高周波トランスの漏れインダクタンスが設定されていることを特徴とする。この構成によると、リアクトルを提供する誘導素子を小型化、または削除することができる。   The invention according to claim 5 is characterized in that the leakage inductance of the high-frequency transformer is set so as to provide a part or all of the reactor for smoothing the electric power switched by the inverter circuit. According to this configuration, the inductive element that provides the reactor can be reduced in size or eliminated.

請求項6に記載の発明は、単相3線回路における自立出力回路の分岐部分(17)と系統用交流端(1a)との間に設けられ、分岐部分と系統用交流端との間を開閉する遮断器(18)と、系統が停電しているときに遮断器を遮断し、自立出力回路へ交流電力を出力可能とする制御装置(21)とを備えることを特徴とする。この構成によると、系統が停電しているときに系統に影響を与えることなく自立出力回路へ電力を出力できる。   The invention according to claim 6 is provided between the branch part (17) of the self-supporting output circuit and the system AC terminal (1a) in the single-phase three-wire circuit, and between the branch part and the system AC terminal. A circuit breaker (18) that opens and closes and a control device (21) that interrupts the circuit breaker when the system is out of power and enables output of AC power to a self-supporting output circuit. According to this configuration, it is possible to output power to the self-supporting output circuit without affecting the system when the system is interrupted.

請求項7に記載の発明は、さらに、インバータ回路に直流電力を供給する電源機器(11)を備えることを特徴とする。   The invention described in claim 7 further includes a power supply device (11) for supplying DC power to the inverter circuit.

請求項8に記載の発明は、電源機器(11)は、系統からインバータ回路を経由して充電される二次電池であることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is characterized in that the power supply device (11) is a secondary battery charged from the system via an inverter circuit.

発明の第1実施形態に係る電力変換装置のブロック図である。It is a block diagram of the power converter device concerning a 1st embodiment of the invention. 発明の第2実施形態に係る電力変換装置のブロック図である。It is a block diagram of the power converter device which concerns on 2nd Embodiment of invention.

図面を参照しながら、ここに開示される発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については他の形態の説明を参照し適用することができる。   A plurality of modes for carrying out the invention disclosed herein will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. Further, in the following embodiments, the correspondence corresponding to the matters corresponding to the matters described in the preceding embodiments is indicated by adding reference numerals that differ only by one hundred or more, and redundant description may be omitted. . In each embodiment, when only a part of the structure is described, the other parts of the structure can be applied with reference to the description of the other forms.

(第1実施形態)
図1において、電力変換装置1は、系統2に接続される。系統2は、発電施設を含み、複数の負荷に電力を供給可能な電力網である。系統2は、商用電力とも呼ばれる大規模な電力網である。系統2は、住居または事業所などの構内において構築された中小規模の電力網でもよい。系統2は、単相3線式の電力を供給する。この実施形態では、単相3線は、中性線Oと、電圧線U、Vとによって供給される。電圧線U、Vの間に供給される電力は電圧線間出力または相間出力と呼ばれる。電圧線U、Vのひとつと中性線Oとの間に供給される電力は中性線間出力と呼ばれる。この実施形態では、電力線間出力は200Vである。中性線間出力は100Vである。系統2から供給される電力は50Hzまたは60Hzである。系統2は、計画的に、または事故によって停電することがある。
(First embodiment)
In FIG. 1, the power conversion device 1 is connected to a system 2. The system 2 is a power network that includes a power generation facility and can supply power to a plurality of loads. The system 2 is a large-scale power network also called commercial power. The grid 2 may be a small-to-medium power network constructed on the premises such as a residence or a business office. The system 2 supplies single-phase three-wire power. In this embodiment, the single-phase three wires are supplied by the neutral wire O and the voltage wires U and V. The electric power supplied between the voltage lines U and V is called an output between voltage lines or an output between phases. The electric power supplied between one of the voltage lines U and V and the neutral line O is called an output between neutral lines. In this embodiment, the power line output is 200V. The neutral line output is 100V. The electric power supplied from the system 2 is 50 Hz or 60 Hz. The grid 2 may be interrupted in a planned manner or due to an accident.

電力変換装置1は、分散型電源装置を提供する。図中には、ひとつの電力変換装置1が図示されている。系統2には、複数の電力変換装置1が接続されうる。これら複数の電力変換装置1は、系統2から受電するとともに、系統2へ電力を供給することができる。さらに、電力変換装置1は、系統2から離脱して負荷に電力を供給可能である。   The power conversion device 1 provides a distributed power supply device. In the figure, one power converter 1 is shown. A plurality of power conversion devices 1 can be connected to the system 2. The plurality of power conversion devices 1 can receive power from the grid 2 and supply power to the grid 2. Further, the power conversion device 1 can be separated from the grid 2 and supply power to the load.

電力変換装置1は、系統2に接続される単相3線式の系統用交流端1aを有する。電力変換装置1は、系統用交流端1aから交流電力を受電可能である。電力変換装置1は、系統用交流端1aへ交流電力を出力可能である。電力変換装置1は、系統用交流端1aを含む単相3線回路1bを有する。   The power conversion device 1 has a single-phase three-wire system AC terminal 1 a connected to the system 2. The power converter 1 can receive AC power from the AC terminal 1a for the system. The power converter 1 can output AC power to the system AC terminal 1a. The power converter 1 has a single-phase three-wire circuit 1b including a system AC terminal 1a.

電力変換装置1は、電源機器11と接続される直流端1cを有する。電源機器11は、二次電池である。二次電池は、例えばリチウムイオン電池によって提供されうる。電源機器11は、直流端1cに直流電力を供給する。電源機器11は、発電機を含むことができる。この実施形態では、電源機器11は、系統2から供給される電力によって充電される。また、電源機器11は、系統2へ電力を供給できる。さらに、電源機器11は、自立して負荷へ電力を供給できる。   The power conversion device 1 has a DC terminal 1 c connected to the power supply device 11. The power supply device 11 is a secondary battery. The secondary battery can be provided by, for example, a lithium ion battery. The power supply device 11 supplies DC power to the DC terminal 1c. The power supply device 11 can include a generator. In this embodiment, the power supply device 11 is charged with electric power supplied from the system 2. Further, the power supply device 11 can supply power to the grid 2. Furthermore, the power supply device 11 can independently supply power to the load.

電力変換装置1は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(INV)12を備える。インバータ回路12は、系統用交流端1aと直流端1cとの間に設けられている。インバータ回路12は、単相3線回路1bと直流端1cとの間に設けられている。言い換えると、単相3線回路1bは、インバータ回路12と系統用交流端1aとの間に設けられている。インバータ回路12は、複数のスイッチング素子によって構成されたブリッジ回路によって提供されうる。インバータ回路12は、交直変換および直交変換を提供する。インバータ回路12のスイッチング素子は、数kHzから数十kHzの高周波数でスイッチング駆動される。例えば、インバーア回路12が直交変換するとき、交流端12aに現れる波形は、所定の電圧および/または電流を出力するように高い周波数でオンオフされる矩形波状の波形である。   The power converter 1 includes an inverter circuit (INV) 12 that converts DC power into AC power. The inverter circuit 12 is provided between the system AC terminal 1a and the DC terminal 1c. The inverter circuit 12 is provided between the single-phase three-wire circuit 1b and the DC terminal 1c. In other words, the single-phase three-wire circuit 1b is provided between the inverter circuit 12 and the system AC terminal 1a. The inverter circuit 12 can be provided by a bridge circuit configured by a plurality of switching elements. The inverter circuit 12 provides AC / DC conversion and orthogonal conversion. The switching element of the inverter circuit 12 is switching-driven at a high frequency of several kHz to several tens kHz. For example, when the inverse circuit 12 performs orthogonal transform, the waveform appearing at the AC terminal 12a is a rectangular waveform that is turned on and off at a high frequency so as to output a predetermined voltage and / or current.

電力変換装置1は、直流電力の電圧を変換するコンバータ回路(CNV)13を備える。コンバータ回路13は、直流端1cとインバータ回路12との間に設けられている。コンバータ回路13は、双方向型のDCDCコンバータ回路によって提供されうる。コンバータ回路13は、直流端に供給される直流電力の電圧を変換し、インバータ回路12に供給する。コンバータ回路13は、インバータ回路12から供給される直流電力の電圧を変換し、直流端1c、すなわち電源機器11に供給する。   The power conversion device 1 includes a converter circuit (CNV) 13 that converts the voltage of DC power. The converter circuit 13 is provided between the DC terminal 1 c and the inverter circuit 12. The converter circuit 13 can be provided by a bidirectional DCDC converter circuit. The converter circuit 13 converts the voltage of the DC power supplied to the DC terminal and supplies it to the inverter circuit 12. The converter circuit 13 converts the voltage of the DC power supplied from the inverter circuit 12 and supplies it to the DC terminal 1 c, that is, the power supply device 11.

電力変換装置1は、高周波トランス14を備える。高周波トランス14は、インバータ回路12の交流端12aに設けられている。高周波トランス14は、インバータ回路12と単相3線回路1bとの間に設けられている。高周波トランス14は、一次側と二次側とが絶縁された絶縁型のトランスである。高周波トランス14は、単相2線の巻線と、単相3線の巻線とを有する。系統2から電源機器11へ電力が供給されるとき、単相3線の巻線が一次側を提供し、単相2線の巻線が二次側を提供する。電源機器11から電力が供給されるとき、単相2線の巻線が一次側を提供し、単相3線の巻線が二次側を提供する。高周波トランス14は、インバータ回路12の交流端12aに現れる平滑化される前の電力を変換する。高周波トランス14は、インバータ回路12のスイッチング周波数において電力変換する。   The power conversion device 1 includes a high-frequency transformer 14. The high frequency transformer 14 is provided at the AC terminal 12 a of the inverter circuit 12. The high frequency transformer 14 is provided between the inverter circuit 12 and the single-phase three-wire circuit 1b. The high-frequency transformer 14 is an insulating transformer in which the primary side and the secondary side are insulated. The high-frequency transformer 14 has a single-phase two-wire winding and a single-phase three-wire winding. When power is supplied from the system 2 to the power supply device 11, the single-phase three-wire winding provides the primary side, and the single-phase two-wire winding provides the secondary side. When power is supplied from the power supply 11, the single-phase two-wire winding provides the primary side, and the single-phase three-wire winding provides the secondary side. The high-frequency transformer 14 converts the power before smoothing that appears at the AC terminal 12 a of the inverter circuit 12. The high frequency transformer 14 performs power conversion at the switching frequency of the inverter circuit 12.

電力変換装置1は、単相3線回路1bに設けられたフィルタ回路15を備える。フィルタ回路15は、平滑化回路またはノイズ抑制回路とも呼ばれる。フィルタ回路15は、高周波トランス14と系統用交流端1aとの間に設けられている。言い換えると、高周波トランス14は、インバータ回路12とフィルタ回路15との間に設けられている。高周波トランス14は、フィルタ回路15側に単相3線出力を有する。フィルタ回路15は、インバータ回路12から出力される交流電力を平滑化する。フィルタ回路15は、電圧線と中性線との間に設けられた容量素子15aを備える。フィルタ回路15は、電圧線に設けられた誘導素子15bを備える。誘導素子15bは、インバータ回路12から供給される交流電力を平滑化するためのリアクトルを提供する。フィルタ回路15は、相間のキャパシタ15aと、電圧線に設けられたノーマルモードコイル15bとを有するLCフィルタである。   The power conversion device 1 includes a filter circuit 15 provided in the single-phase three-wire circuit 1b. The filter circuit 15 is also called a smoothing circuit or a noise suppression circuit. The filter circuit 15 is provided between the high-frequency transformer 14 and the system AC terminal 1a. In other words, the high-frequency transformer 14 is provided between the inverter circuit 12 and the filter circuit 15. The high-frequency transformer 14 has a single-phase three-wire output on the filter circuit 15 side. The filter circuit 15 smoothes the AC power output from the inverter circuit 12. The filter circuit 15 includes a capacitive element 15a provided between the voltage line and the neutral line. The filter circuit 15 includes an inductive element 15b provided on the voltage line. Inductive element 15b provides a reactor for smoothing the AC power supplied from inverter circuit 12. The filter circuit 15 is an LC filter having an interphase capacitor 15a and a normal mode coil 15b provided on the voltage line.

電力変換装置1は、系統2を経由することなく負荷へ交流電力を供給可能な自立出力回路16を備える。自立出力回路16は、単相3線回路1bから分岐している。自立出力回路16は、フィルタ回路15と系統用交流端1aとの間に設けられた分岐部分17から分岐している。自立出力回路16は、電圧線間出力および中性線間出力が可能である。自立出力回路16は、外部の負荷を接続可能な自立出力用交流端16aを有する。自立出力用交流端16aは、単相3線方式によって提供される。2つの電圧線の間には電圧線間出力である200Vが得られる。2つの電圧線のひとつと、中性線との間には中性線間出力である100Vが得られる。自立出力回路16は、電圧線間出力および中性線間出力を可能とするために、2つの電圧線とひとつの中性線とを含む単相3線方式のための自立出力用交流端16aを備える。   The power conversion device 1 includes a self-supporting output circuit 16 that can supply AC power to a load without going through the grid 2. The independent output circuit 16 branches off from the single-phase three-wire circuit 1b. The self-supporting output circuit 16 branches off from a branch portion 17 provided between the filter circuit 15 and the system AC terminal 1a. The self-supporting output circuit 16 can output between voltage lines and output between neutral lines. The self-supporting output circuit 16 has a self-supporting output AC terminal 16a to which an external load can be connected. The independent output AC terminal 16a is provided by a single-phase three-wire system. Between the two voltage lines, 200 V which is an output between the voltage lines is obtained. A neutral line output of 100 V is obtained between one of the two voltage lines and the neutral line. The self-sustained output circuit 16 has a self-sustained output AC terminal 16a for a single-phase three-wire system including two voltage lines and one neutral line in order to enable output between voltage lines and output between neutral lines. Is provided.

自立出力用交流端16aは、系統2が停電しているときに使用することが求められる負荷を接続するための接続端子、例えばコンセントを備えることができる。自立出力用交流端16aは、図示されるように、電圧線間出力と中性線間出力とのいずれか一方を許容する3つの接続端子によって提供することができる。自立出力用交流端16aは、電圧線間出力と中性線間出力とを同時に許容するために、複数組の接続端子に並列接続されてもよい。例えば、自立出力用交流端16aは、電圧線間出力のための少なくとも一組の接続端子、例えばコンセントと、中性線間出力のための少なくとも一組の接続端子、例えばコンセントとを有することができる。   The AC terminal 16a for self-sustained output can include a connection terminal, for example, an outlet, for connecting a load that is required to be used when the system 2 has a power failure. As shown in the figure, the independent output AC terminal 16a can be provided by three connection terminals that allow either one of the output between the voltage lines and the output between the neutral lines. The AC terminal 16a for self-supporting output may be connected in parallel to a plurality of sets of connection terminals in order to allow simultaneous output between voltage lines and output between neutral lines. For example, the AC terminal 16a for independent output may have at least one set of connection terminals for output between voltage lines, for example, an outlet, and at least one set of connection terminals for output between neutral lines, for example, an outlet. it can.

電力変換装置1は、単相3線回路1bに設けられた遮断器18を有する。遮断器18は、単相3線回路1bにおける自立出力回路16のための分岐部分17と系統用交流端1aとの間に設けられている。言い換えると、分岐部分17は、フィルタ回路15と遮断器18との間に設けられている。この構成は、系統2との接続を遮断しながら、自立出力回路16へ電力を供給する自立的な電力供給を可能とする。遮断器18は、2つの電圧線および中性線を開閉する。この結果、遮断器18は、分岐部分17と系統用交流端1aとの間を開閉する。   The power converter 1 has the circuit breaker 18 provided in the single-phase three-wire circuit 1b. The circuit breaker 18 is provided between the branch portion 17 for the self-supporting output circuit 16 in the single-phase three-wire circuit 1b and the system AC terminal 1a. In other words, the branch portion 17 is provided between the filter circuit 15 and the circuit breaker 18. This configuration enables a self-supporting power supply that supplies power to the self-supporting output circuit 16 while cutting off the connection with the system 2. The circuit breaker 18 opens and closes two voltage lines and a neutral line. As a result, the circuit breaker 18 opens and closes between the branch portion 17 and the system AC terminal 1a.

電力変換装置1は、制御装置(CTL)21を備える。制御装置21は、インバータ回路12、コンバータ回路13、および遮断器18を制御する。制御装置21は、系統2からの受電制御と、系統2への逆潮流制御とを提供する。制御装置21は、電力変換装置1を系統連系機能を有するパワーコンディショナとして機能させる。さらに、制御装置21は、系統2が停電しているときに自立出力回路16へ電力を供給するための自立制御を提供する。   The power conversion device 1 includes a control device (CTL) 21. The control device 21 controls the inverter circuit 12, the converter circuit 13, and the circuit breaker 18. The control device 21 provides power reception control from the system 2 and reverse power flow control to the system 2. The control device 21 causes the power conversion device 1 to function as a power conditioner having a grid connection function. Furthermore, the control device 21 provides self-sustained control for supplying power to the self-sustained output circuit 16 when the system 2 is out of power.

制御装置21は、電子制御装置(Electronic Control Unit)である。制御装置は、少なくともひとつの演算処理装置(CPU)と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置(MMR)とを有する。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置は、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するための手段と呼ぶことができ、別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成的なブロック、またはモジュールと呼ぶことができる。   The control device 21 is an electronic control device. The control device has at least one arithmetic processing unit (CPU) and at least one memory device (MMR) as a storage medium for storing programs and data. The control device is provided by a microcomputer including a computer-readable storage medium. The storage medium stores a computer-readable program non-temporarily. The storage medium can be provided by a semiconductor memory or a magnetic disk. The controller can be provided by a computer or a set of computer resources linked by a data communication device. The program is executed by the control device to cause the control device to function as the device described in this specification and to cause the control device to perform the method described in this specification. The control device provides various elements. At least some of those elements can be referred to as a means for performing functions, and in another aspect, at least some of those elements can be referred to as constituent blocks or modules.

受電制御において、制御装置21は、系統2から供給される電力によって電源機器11である二次電池を充電するようにインバータ回路12とコンバータ回路13とを制御する。このとき、電源機器11である二次電池は、系統2からインバータ回路12を経由して充電される。逆潮流制御において、制御装置21は、電源機器11から供給される電力によって系統2へ電力を供給するようにインバータ回路12とコンバータ回路13とを制御する。   In the power reception control, the control device 21 controls the inverter circuit 12 and the converter circuit 13 so as to charge the secondary battery that is the power supply device 11 with the power supplied from the system 2. At this time, the secondary battery as the power supply device 11 is charged from the system 2 via the inverter circuit 12. In the reverse power flow control, the control device 21 controls the inverter circuit 12 and the converter circuit 13 so as to supply power to the grid 2 with the power supplied from the power supply device 11.

自立制御において、制御装置21は、電源機器11から供給される電力によって自立出力用交流端16aへ電力を供給するようにインバータ回路12とコンバータ回路13と遮断器18とを制御する。制御装置21は、系統2が停電しているときに遮断器18を開き、自立出力回路16へ交流電力を出力可能とする。自立制御において、系統2が停電状態であっても系統2の健全性が確認される場合には、系統2への逆潮流と、自立出力回路16への出力との両方を可能とするように遮断器18を閉じてもよい。例えば、電力変換装置1が接続されている系統2の一部分だけが健全であって、系統2の他の部分から遮断されている場合には、系統の一部分に接続された負荷と、自立出力回路16に接続された負荷とに給電することができる。逆潮流制御と自立制御とにおいて、電源機器11は、インバータ回路12に直流電力を供給する。   In the self-sustained control, the control device 21 controls the inverter circuit 12, the converter circuit 13, and the circuit breaker 18 so as to supply power to the self-sustained output AC terminal 16a with the power supplied from the power supply device 11. The control device 21 opens the circuit breaker 18 when the system 2 is out of power and enables AC power to be output to the self-supporting output circuit 16. In the self-sustained control, when the soundness of the system 2 is confirmed even when the system 2 is in a power failure state, both the reverse power flow to the system 2 and the output to the self-supporting output circuit 16 are enabled. The circuit breaker 18 may be closed. For example, when only a part of the system 2 to which the power conversion device 1 is connected is healthy and is disconnected from other parts of the system 2, a load connected to a part of the system and a self-supporting output circuit Power can be supplied to the load connected to 16. In reverse power flow control and self-sustained control, the power supply device 11 supplies DC power to the inverter circuit 12.

この構成によると、逆潮流制御および/または自立制御において、高周波トランス14によって単相3線方式による交流電力が得られる。このため、系統2の交流電力の周波数のような低周波において電力変換する低周波トランスに比べて、小型、軽量の電力変換装置1が提供される。また、安価な電力変換装置を提供できることもある。   According to this configuration, in the reverse power flow control and / or the self-sustaining control, the high-frequency transformer 14 can obtain AC power by a single-phase three-wire system. For this reason, compared with the low frequency transformer which carries out power conversion in the low frequency like the frequency of the alternating current power of the system | strain 2, the small and lightweight power converter device 1 is provided. In addition, an inexpensive power conversion device may be provided.

さらに、単相3線回路1bから分岐する自立出力回路16が設けられている。自立出力回路16は、電圧線間出力による電圧(200V)の交流電力と、中性線間出力による電圧(100V)の交流電力とを供給することができる。これにより、複数の電圧の交流電力を供給することができる。   Further, a self-supporting output circuit 16 that branches from the single-phase three-wire circuit 1b is provided. The self-supporting output circuit 16 can supply AC power having a voltage (200V) generated by the voltage line output and AC voltage having a voltage (100V) generated by the neutral line output. Thereby, AC power having a plurality of voltages can be supplied.

系統2が停電している自立制御においては、系統2との接続を遮断器18によって遮断することができる。よって、系統2へ影響を与えることなく、自立出力回路16へ複数の電圧の交流電力を供給することができる。   In the self-sustained control in which the system 2 has a power failure, the connection with the system 2 can be interrupted by the circuit breaker 18. Therefore, a plurality of voltages of AC power can be supplied to the independent output circuit 16 without affecting the system 2.

この実施形態では、単相3線式によって供給される200Vと、単相2線式によって供給される100Vとを自立出力回路16の自立出力用交流端16aに供給できる。よって、系統2が停電しているときにも多様な負荷へ給電することができる。例えば、100Vを定格とする通常の負荷と、200Vを定格とする比較的消費電力が大きい負荷とに選択的に、または同時に電力を供給できるから、住宅または事業所において高い利便性を提供できる。   In this embodiment, 200 V supplied by a single-phase three-wire system and 100 V supplied by a single-phase two-wire system can be supplied to the independent output AC terminal 16 a of the independent output circuit 16. Therefore, it is possible to supply power to various loads even when the system 2 is out of power. For example, since power can be supplied selectively or simultaneously to a normal load rated at 100 V and a load with a relatively large power consumption rated at 200 V, high convenience can be provided in a house or business establishment.

さらに、この実施形態では、絶縁型の高周波トランス14が用いられるから、高周波トランス14においてノイズを遮断することができる。例えば、系統2および/または自立出力回路16からの外部ノイズの進入が抑制される。また、インバータ回路12および/またはコンバータ回路13から外部へのノイズの放出が抑制される。   Furthermore, in this embodiment, since the insulating high-frequency transformer 14 is used, noise can be blocked in the high-frequency transformer 14. For example, the entry of external noise from the system 2 and / or the independent output circuit 16 is suppressed. Further, noise emission from the inverter circuit 12 and / or the converter circuit 13 to the outside is suppressed.

(第2実施形態)
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、フィルタ回路15の誘導素子15bによってリアクトルが提供される。これに代えて、この実施形態では、高周波トランス14の漏れインダクタンスによってリアクトルが提供される。
(Second Embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the reactor is provided by the inductive element 15 b of the filter circuit 15. Instead, in this embodiment, a reactor is provided by the leakage inductance of the high-frequency transformer 14.

図2に図示されるように、この実施形態のフィルタ回路215は、誘導素子15bを備えることなく容量素子15aだけを備える。この構成では、インバータ回路12により高い周波数でスイッチングされた電力を平滑化するためのリアクトルの全部を提供するように高周波トランス214の漏れインダクタンスが設定されている。この構成によると、リアクトルを提供する誘導素子15bを設けることなく電力変換装置を提供することができる。なお、単相3線回路1bは、ノーマルコイル、コモンモードコイルなどノイズ防止用の誘導素子を備えていてもよい。   As illustrated in FIG. 2, the filter circuit 215 of this embodiment includes only the capacitive element 15a without including the inductive element 15b. In this configuration, the leakage inductance of the high-frequency transformer 214 is set so as to provide all of the reactor for smoothing the electric power switched at a high frequency by the inverter circuit 12. According to this structure, a power converter device can be provided without providing the induction element 15b that provides the reactor. The single-phase three-wire circuit 1b may include an inductive element for noise prevention such as a normal coil or a common mode coil.

(他の実施形態)
ここに開示される発明は、その発明を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示される発明の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
(Other embodiments)
The invention disclosed herein is not limited to the embodiments for carrying out the invention, and can be implemented with various modifications. The disclosed invention is not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented in various combinations. Embodiments can have additional parts. The portion of the embodiment may be omitted. The parts of the embodiments can be replaced or combined with the parts of the other embodiments. The structure, operation, and effect of the embodiment are merely examples. The technical scope of the disclosed invention is not limited to the description of the embodiments. Some technical scope of the disclosed invention is indicated by the description of the claims, and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims. It is.

例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。   For example, the means and functions provided by the control device can be provided by software only, hardware only, or a combination thereof. For example, the control device may be configured by an analog circuit.

また、高周波トランスの漏れインダクタンスは、インバータ回路12によりスイッチングされた電力を平滑化するためのリアクトルの一部だけを提供するように設定されてもよい。この構成によると、リアクトルを提供するための誘導素子を小型化および/または軽量化することができる。   Further, the leakage inductance of the high frequency transformer may be set so as to provide only a part of the reactor for smoothing the electric power switched by the inverter circuit 12. According to this configuration, the induction element for providing the reactor can be reduced in size and / or weight.

1 電力変換装置、
1a 系統用交流端、 1b 単相3線回路、 1c 直流端、
2 系統、
11 電源機器、 12 インバータ回路、 12a 交流端、
13 コンバータ回路、
14、214 高周波トランス、
15、215 フィルタ回路、 15a 容量素子、 15b 誘導素子、
16 自立出力回路、 16a 自立出力用交流端、
17 分岐部分、 18 遮断器、
21 制御装置。
1 power converter,
1a AC terminal for system, 1b Single-phase three-wire circuit, 1c DC terminal,
2 systems,
11 power supply equipment, 12 inverter circuit, 12a AC terminal,
13 Converter circuit,
14, 214 high frequency transformer,
15, 215 filter circuit, 15a capacitive element, 15b inductive element,
16 independent output circuit, 16a AC terminal for independent output,
17 branch part, 18 circuit breaker,
21 Control device.

Claims (8)

系統(2)に接続される単相3線式の系統用交流端(1a)へ交流電力を出力可能な電力変換装置において、
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(12)と、
前記インバータ回路と前記系統用交流端との間に設けられた単相3線回路(1b)と、
前記単相3線回路に設けられ、前記インバータ回路から出力される交流電力を平滑化するフィルタ回路(15、215)と、
前記インバータ回路と前記フィルタ回路との間に設けられ、前記フィルタ回路側に単相3線出力を有し、前記インバータ回路のスイッチング周波数において電力変換する高周波トランス(14、214)と、
前記フィルタ回路と前記系統用交流端との間に設けられ、前記単相3線回路から分岐することにより前記系統を経由することなく電圧線間出力および中性線間出力が可能な自立出力回路(16)とを備えることを特徴とする電力変換装置。
In a power converter capable of outputting AC power to a single-phase three-wire system AC terminal (1a) connected to the system (2),
An inverter circuit (12) for converting DC power into AC power;
A single-phase three-wire circuit (1b) provided between the inverter circuit and the system AC terminal;
A filter circuit (15, 215) that is provided in the single-phase three-wire circuit and smoothes the AC power output from the inverter circuit;
A high-frequency transformer (14, 214) provided between the inverter circuit and the filter circuit, having a single-phase three-wire output on the filter circuit side and performing power conversion at a switching frequency of the inverter circuit;
A self-supporting output circuit which is provided between the filter circuit and the AC terminal for the system, and can branch out from the single-phase three-wire circuit and output between the voltage lines and between the neutral lines without going through the system (16). A power conversion device comprising:
前記フィルタ回路(15、215)は、電圧線と中性線との間に設けられた容量素子(15a)を備えることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein the filter circuit (15, 215) includes a capacitive element (15a) provided between a voltage line and a neutral line. 前記フィルタ回路(15)は、前記電圧線に設けられた誘導素子(15b)を備えることを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。   The said filter circuit (15) is provided with the induction | guidance | derivation element (15b) provided in the said voltage line, The power converter device of Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記フィルタ回路(215)は、前記誘導素子を備えることなく前記容量素子(15a)を備えることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 3, wherein the filter circuit (215) includes the capacitive element (15a) without including the inductive element. 前記インバータ回路によりスイッチングされた電力を平滑化するためのリアクトルの一部または全部を提供するように前記高周波トランスの漏れインダクタンスが設定されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の電力変換装置。   5. The leakage inductance of the high-frequency transformer is set so as to provide a part or all of a reactor for smoothing the electric power switched by the inverter circuit. The power conversion apparatus of crab. 前記単相3線回路における前記自立出力回路の分岐部分(17)と前記系統用交流端(1a)との間に設けられ、前記分岐部分と前記系統用交流端との間を開閉する遮断器(18)と、
前記系統が停電しているときに前記遮断器を遮断し、前記自立出力回路へ交流電力を出力可能とする制御装置(21)とを備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の電力変換装置。
Circuit breaker provided between the branch part (17) of the self-sustained output circuit and the system AC terminal (1a) in the single-phase three-wire circuit, and opens and closes between the branch part and the system AC terminal. (18)
6. The control device according to claim 1, further comprising: a controller (21) that interrupts the circuit breaker when the system is out of power and enables AC power to be output to the self-supporting output circuit. The power conversion apparatus of crab.
さらに、前記インバータ回路に直流電力を供給する電源機器(11)を備えることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 1 to 6, further comprising a power supply device (11) for supplying DC power to the inverter circuit. 前記電源機器(11)は、前記系統から前記インバータ回路を経由して充電される二次電池であることを特徴とする請求項7に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 7, wherein the power supply device (11) is a secondary battery charged from the system via the inverter circuit.
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