JP2015154691A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】インバータに起因する高周波電流が装置内外を循環するのを確実かつ容易に阻止することができる電力変換装置を提供する。【解決手段】ＤＣ電源２とＡＣ電源３とがインバータ５を介して直列に接続され、インバータと並列に接続されて負荷９にＤＣ電圧を供給するＤＣ電圧供給回路６を有する。ＤＣ電圧供給回路は、ＡＣラインにおけるＡＣ電源から入力されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するダイオードブリッジ７と、ＤＣラインにおけるＤＣ電源から入力されるＤＣ電圧を所定電圧に変換して負荷に供給するスイッチングレギュレータ８とを備え、ＡＣラインにおけるＡＣ電源とダイオードブリッジとの間に配置されて、インバータ動作時に、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオフし、インバータ停止時に、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオンするリレー部１０を備えている。【選択図】図１
Description
本発明は、ＤＣ電源とＡＣ電源とがインバータを介して直列に接続され、インバータと並列に接続された回路を有してＤＣ電圧を供給する電力変換装置に関する。
従来から、太陽電池や燃料電池のようなＤＣ電源と商用電源のようなＡＣ電源とが、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換するインバータを介して直列に接続されて系統連系する電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１）。
この電力変換装置において、インバータと並列に設けられて、ＡＣラインにおけるＡＣ電源から入力されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するダイオードブリッジを含む回路を有することも知られている。この場合、ダイオードブリッジを介してＡＣラインとＤＣラインが接続されており、夜間時などにＤＣラインに設けられたスイッチングレギュレータにＤＣ電圧が供給され、所定電圧に変換されたうえで負荷などに供給される。
ところで、一般にインバータをユニポーラスイッチング駆動等させる場合、出力や入力側に接地相電位に対して高周波の方形波状の電圧がノイズとして重畳することがある。上記電力変換装置において、このインバータに、ダイオードブリッジを含むＤＣ電圧供給回路を接続すると、ＡＣライン側から高周波のスパイク状の漏洩電流が流れ込んで装置内外を循環する場合がある。
そうすると、通信機器への電磁ノイズや、他の機器への電磁的な影響などのＥＭＣ(Electromagnetic Compatibility：電磁適合性)に悪影響を与える問題や、ダイオードブリッジへの入力電圧が上昇してダイオードの破損などの問題が発生する場合がある。
一方、高周波の漏洩電流の循環を防ぐには、スイッチングレギュレータを絶縁型にすることも想定されるが、その場合、ＡＣラインとＤＣラインの両方または片方に絶縁型スイッチングレギュレータを設ける必要があり、絶縁型スイッチングレギュレータが２個となる場合もあって装置が大型化するとともに、絶縁型スイッチングレギュレータからのノイズに対するフィルタを設ける必要もあり、構成が煩雑となる。
本発明は、前記の問題点を解決して、ＤＣ電源とＡＣ電源がインバータを介して直列に接続され、インバータと並列に接続された回路を有してＤＣ電圧を供給する場合に、インバータに起因する高周波電流が装置内外を循環するのを確実かつ容易に阻止することができる電力変換装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の一構成に係る電力変換装置は、ＤＣ電源とＡＣ電源とがインバータを介して直列に接続され、前記インバータと並列に接続されてＤＣ電圧を供給するＤＣ電圧供給回路を有する。前記ＤＣ電圧供給回路は、ＡＣラインにおけるＡＣ電源から入力されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するダイオードブリッジと、ＤＣラインにおけるＤＣ電源から入力されるＤＣ電圧を所定電圧に変換するスイッチングレギュレータとを備え、さらに、ＡＣラインにおけるＡＣ電源とダイオードブリッジとの間に配置されて、前記インバータ動作時に、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオフし、前記インバータ停止時に、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオンするリレー部を備えている。
この構成によれば、リレー部が、インバータ動作時に、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオフするので、インバータから発生する高周波（スパイク）電流が装置内外を循環するのを阻止することができ、インバータ停止時には、インバータから高周波電流が発生しないので、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオンしても循環しない。これにより、高周波電流が装置内外を循環するのを確実かつ容易に阻止して、スイッチングレギュレータにＤＣ電圧を供給することができる。
本発明は、前記ＤＣ電源と前記インバータとの間に、ＤＣ電圧を昇圧する昇圧回路が設けられていることが好ましい。この場合、ＤＣ電圧を所望電圧に昇圧してインバータに入力することができる。
本発明は、リレー部が、インバータ動作時に、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオフして高周波（スパイク）電流が装置内外を循環するのを阻止し、インバータ停止時には、インバータから高周波電流が発生しないのでＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオンしても循環しないことにより、高周波電流が装置内外を循環するのを確実かつ容易に阻止して、スイッチングレギュレータにＤＣ電圧を供給することができる。
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる電力変換装置を示す回路構成図である。図１のように、この電力変換装置１は、太陽電池や燃料電池のようなＤＣ電源２と商用電源のようなＡＣ電源３とがインバータ５を介して直列に接続され、インバータ５と並列に接続されてスイッチングレギュレータ８にＤＣ電圧を供給するＤＣ電圧供給回路６を有する。ＤＣ電源２とインバータ５との間に、ＤＣ電圧を昇圧する昇圧回路４が設けられている。
前記インバータ５は、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換するもので、例えばＭＯＳ−ＦＥＴのようなユニポーラ型のスイッチング素子のブリッジにより構成されている。ユニポーラ型のスイッチング素子は、バイポーラ型に比べて変換効率がよい。ＤＣ電源２の余剰電力は、図示しない制御部の制御によってＡＣ電源３に系統連系される。
前記ＤＣ電圧供給回路６は、ＡＣライン１３におけるＡＣ電源３から入力されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するダイオードブリッジ７と、ＤＣライン１２におけるＤＣ電源２から入力されるＤＣ電圧を所定電圧に変換して負荷９に供給するスイッチングレギュレータ８とを備えている。
ここで、ＤＣライン１２は、ＤＣ電源２からインバータ５まで、およびＤＣ電圧供給回路６におけるＤＣ電源２側の接続点１４からダイオードブリッジ７までの配線をいう。ＡＣライン１３は、ＡＣ電源３からインバータ５まで、およびＤＣ電圧供給回路６におけるＡＣ電源３側の接続点１５からダイオードブリッジ７までの配線をいう。つまり、インバータ５と並列に接続されて負荷９にＤＣ電圧を供給するＤＣ電圧供給回路６において、ＤＣライン１２とＡＣライン１３とがダイオードブリッジ７を介して接続されている。
また、負荷９は主として家庭用の負荷であり、また、スイッチングレギュレータ８は、５Ｖ〜２４Ｖの低電圧の直流低電圧電源装置であり、ミニコンピュータやリモートコントローラなどの供給電源として使用される。
ＤＣ電圧供給回路６では、ＤＣ電源２が太陽電池の場合、昼間にスイッチングレギュレータ８を介して負荷９へＤＣ電圧を供給するとともに、夜間にＤＣ電圧を供給できないので、商用電源であるＡＣ電源３からダイオードブリッジ７を介してＤＣ電圧が供給される。ＤＣ電源２が燃料電池の場合、昼夜を問わずＤＣ電圧を供給するとともに、ＡＣ電源３が停電時であっても、ＤＣ電圧の供給が可能となる。これらの動作は図示しない制御部により自動的に制御される。
電力変換装置１は、さらに、ＡＣ電源３とダイオードブリッジ７との間に配置されて、インバータ動作時に、ＡＣ電源３とダイオードブリッジ７の間をリレーオフし、インバータ停止時に、ＡＣ電源３とダイオードブリッジ７の間をリレーオンするリレー部１０を備えている。
すなわち、リレー部１０は、インバータ動作時にリレーオフすることにより、ＡＣ電源３とダイオードブリッジ７の間を切り離し、ＤＣ電源２側からスイッチングレギュレータ８にＤＣ電圧を供給する。インバータ停止時にリレーオンするとき、ＡＣ電源３側からスイッチングレギュレータ８にダイオードブリッジ７により変換されたＤＣ電圧を供給する。したがって、ＤＣ電源２またはＡＣ電源３から常時、ＤＣ電圧をスイッチングレギュレータ８に供給することができる。
リレー部１０が、インバータ動作時に、ＡＣ電源３とダイオードブリッジ７との間を切り離すので、インバータ５から発生する高周波の漏洩（スパイク）電流が循環するのを阻止することができ、インバータ停止時には、インバータ５から元々高周波電流が発生しないので、ＡＣ電源３とダイオードブリッジ７とをリレーオンしても循環しない。これにより、高周波電流が装置内外を循環するのを阻止して、スイッチングレギュレータ８にＤＣ電圧を供給することができる。
図２は、シミュレータによるシミュレーションの結果を示す特性図である。この図では、リレー部１０がリレーオンの状態であり、高周波のスパイク状の漏洩電流が発生している。図の上側が−の漏洩電流であり、下側が＋の漏洩電流である。リレー部１０をリレーオフとすることにより、この高周波の漏洩電流が発生しなくなることが、シミュレーションの結果、確認された。
そうすると、通信機器への電磁ノイズや、他の機器への電磁的な影響などのＥＭＣ(電磁適合性)に悪影響を与える問題がなくなり、また、ダイオードブリッジ７への入力電圧の上昇が抑制されてダイオードの破損などの問題もなくなる。
こうして、本発明は、リレー部が、インバータ動作時に、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオフするので、インバータから発生する高周波（スパイク）電流が装置内外を循環するのを阻止することができ、インバータ停止時には、インバータから高周波電流が発生しないので、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオンしても循環しない。これにより、高周波電流が装置内外を循環するのを確実かつ容易に阻止して、スイッチングレギュレータにＤＣ電圧を供給することができる。
なお、この実施形態では、ＤＣ電圧供給回路６のＤＣ電源２側の接続点１４を昇圧回路４とインバータ５との間に設けているが、ＤＣ電源２と昇圧回路４との間に設けてもよい。また、必要に応じて、昇圧回路４を省略してもよい。
また、この実施形態では、ＤＣ電源２を１つとしているが、ＤＣ電源２を並列に複数設けるようにしてもよい。
１：電力変換装置
２：ＤＣ電源
３：ＡＣ電源
４：昇圧回路
５：インバータ
６：ＤＣ電圧供給回路
７：ダイオードブリッジ
８：スイッチングレギュレータ
９：負荷
１０：リレー部
２：ＤＣ電源
３：ＡＣ電源
４：昇圧回路
５：インバータ
６：ＤＣ電圧供給回路
７：ダイオードブリッジ
８：スイッチングレギュレータ
９：負荷
１０：リレー部
Claims (2)
- ＤＣ電源とＡＣ電源とがインバータを介して直列に接続され、前記インバータと並列に接続されてＤＣ電圧を供給するＤＣ電圧供給回路を有する電力変換装置であって、
前記ＤＣ電圧供給回路は、
ＡＣラインにおけるＡＣ電源から入力されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するダイオードブリッジと、ＤＣラインにおけるＤＣ電源から入力されるＤＣ電圧を所定電圧に変換するスイッチングレギュレータとを備え、
さらに、ＡＣラインにおけるＡＣ電源とダイオードブリッジとの間に配置されて、前記インバータ動作時に、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオフし、前記インバータ停止時に、ＡＣ電源とダイオードブリッジとをリレーオンするリレー部を備えている、電力変換装置。 - 請求項１において、
前記ＤＣ電源と前記インバータとの間に、ＤＣ電圧を昇圧する昇圧回路が設けられている、電力変換装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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| WO2012176477A1 (ja) * | 2011-06-22 | 2012-12-27 | 京セラ株式会社 | パワーコンディショナ、制御方法および発電システム |
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