JP2017028982A - Power conversion device and control method for the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device capable of reducing the difference between an instruction value and actual output power when small power is instructed, and a control method for the same.SOLUTION: A controller 12 of a power conversion device 1 having an AC/DC converter 11 and a DC/DC converter 10 compares the absolute value of an AC voltage target value based on an AC voltage with a DC voltage target value based on a DC power supply voltage. On the basis of its magnitude relationship, a control system is executed in which a period of executing a voltage step-up operation based on a switching operation in which one of the AC/DC converter 11 and the DC/DC converter 10 serves as a subject, and a period of executing a voltage step-down operation based on the switching operation in which the other serves as a subject appear alternately. In addition, when a period during which current becomes discontinuous under the state that an electrical conduction passage is secured in only one direction of a DC reactor 16 within the DC/DC converter 10 appears, at least the period secures an electrical conduction passage in both the directions of the DC reactor 16 within the DC/DC converter 10.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、電力変換装置及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a power conversion device and a control method thereof.

太陽光発電パネルによって発電された電力、又は、蓄電池に蓄えられた電力を、電力系統に接続された負荷に提供するための電力変換装置は、太陽光発電パネルの出力電圧又は蓄電池の端子間電圧を昇圧するDC/DC変換部と、直流を交流に変換するインバータとを備えている。
この場合、DC/DC変換部は、太陽光発電パネル又は蓄電池から入力された電圧を、高周波のスイッチングにより、必要とする交流の波高値以上の一定電圧まで昇圧してDCバスに出力する。インバータは、この一定電圧を高周波のスイッチングにより交流波形に変換して出力する。
The power conversion device for providing the power generated by the photovoltaic power generation panel or the power stored in the storage battery to the load connected to the power system is the output voltage of the photovoltaic power generation panel or the terminal voltage of the storage battery. And a DC / DC converter for boosting the voltage and an inverter for converting direct current into alternating current.
In this case, the DC / DC converter boosts the voltage input from the photovoltaic power generation panel or the storage battery to a constant voltage equal to or higher than the required AC peak value by high-frequency switching and outputs the boosted voltage to the DC bus. The inverter converts this constant voltage into an AC waveform by high-frequency switching and outputs it.

ここで、上記の電力変換装置では、DC/DC変換部及びインバータが、常時、高周波のスイッチングを行っている。高周波のスイッチングにより、相応のスイッチング損失が生じ、これが、変換効率を悪くする原因となる。このようなスイッチング損失を低減して変換効率を高めるには、例えば、DC/DC変換部とインバータとを交流1周期内で交互にスイッチング動作させる制御方式を適用することができる(例えば、特許文献1参照。)。この場合、電力変換装置全体としてのスイッチング回数が低減される。   Here, in the above power conversion device, the DC / DC conversion unit and the inverter always perform high-frequency switching. High frequency switching causes a corresponding switching loss, which causes the conversion efficiency to deteriorate. In order to reduce the switching loss and increase the conversion efficiency, for example, it is possible to apply a control method in which the DC / DC conversion unit and the inverter are alternately switched within one AC cycle (for example, Patent Documents). 1). In this case, the switching frequency as the whole power converter is reduced.

特開2014−241714号公報JP 2014-241714 A

しかしながら、上記の制御方式を採用した電力変換装置においては、指示した通りの出力が得られない場合があることがわかってきた。特に、可能な出力電力の範囲内で、小出力電力を指示した場合に、指令値と実際の出力電力との間に差が出る傾向が見られる。そのため、受電点を超えて系統側に逆電力を供給しないように蓄電池の電力を制御する際に、指令値と実際の出力値との差を考慮して蓄電池の出力を抑制する等の煩雑な運用をしなければならない。これは、特に支障を来す問題ではないが、さらに高品質な電力変換装置とするには、改善の余地がある。   However, it has been found that there is a case where the output as instructed cannot be obtained in the power conversion device adopting the above control method. In particular, when a small output power is instructed within the range of possible output power, there is a tendency that a difference appears between the command value and the actual output power. Therefore, when controlling the power of the storage battery so that the reverse power is not supplied to the system side beyond the power receiving point, it is complicated to suppress the output of the storage battery in consideration of the difference between the command value and the actual output value. Must operate. This is not particularly a problem, but there is room for improvement in order to obtain a higher quality power converter.

かかる課題に鑑み、本発明は、小電力を指示した場合に、指令値と実際の出力電力との差を縮めることができる電力変換装置及びその制御方法を提供することを目的とする。   In view of this problem, an object of the present invention is to provide a power conversion device and a control method thereof that can reduce the difference between a command value and actual output power when a small power is instructed.

本発明は、物としての一表現によれば、交流電路に接続された負荷と直流電源との間に設けられる電力変換装置であって、前記交流電路の交流電圧を検出する電圧センサと、前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、前記DCバスに接続されたコンデンサと、前記DCバスと前記直流電源との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部と、前記直流リアクトルに流れる電流を検出する電流センサと、前記直流電源の両端電圧を直流電源電圧として検出する電圧センサと、前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記直流電源電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御方式を実行し、かつ、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向にのみ通電経路を確保した状態では電流が不連続になる期間が発生する場合、少なくとも当該期間は、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する制御部と、を備えている電力変換装置である。   According to one expression as an object, the present invention is a power conversion device provided between a load connected to an AC circuit and a DC power source, the voltage sensor detecting the AC voltage of the AC circuit, An AC / DC converter provided between a load and a DC bus; a capacitor connected to the DC bus; a DC reactor provided between the DC bus and the DC power supply; and the DC reactor A high-side switch having a parallel diode provided between the DC reactor and the high potential side circuit of the DC bus, and a parallel diode provided between the DC reactor and the low potential side circuit of the DC bus. A DC / DC converter including a low-side switch, a current sensor that detects a current flowing through the DC reactor, and a voltage across the DC power supply as a DC power supply voltage. The absolute value of the AC voltage target value based on the AC voltage and the DC voltage target value based on the DC power supply voltage are compared with each other, and based on the magnitude relationship, the AC / DC converter and the DC A control method in which a period in which boosting is performed by a switching operation mainly using one of the DC / DC converters and a period in which voltage lowering is performed by a switching operation mainly using the other is executed, and When a period in which current is discontinuous occurs in a state in which a current-carrying path is ensured only in one direction of the DC reactor in the DC / DC conversion unit, at least the period includes both of the DC reactors in the DC / DC conversion unit. And a control unit that secures an energization path in the direction.

また、本発明は、方法としての一表現によれば、交流電路に接続された負荷と直流電源との間に設けられ、前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、前記DCバスと前記直流電源との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部とを備える電力変換装置の制御方法であって、前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記直流電源電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御を実行し、かつ、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向にのみ通電経路を確保した状態では電流が不連続になる期間が発生する場合、少なくとも当該期間は、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する、電力変換装置の制御方法である。   Moreover, according to one expression as the method, the present invention is provided between a load connected to an AC circuit and a DC power supply, and an AC / DC conversion unit provided between the load and a DC bus; A high-side switch having a parallel diode, provided between the DC bus and the DC power supply, provided between the DC reactor, and the DC reactor and the high potential side electric circuit of the DC bus; A method for controlling a power converter comprising: a DC / DC conversion unit including a low-side switch having a parallel diode provided between the DC reactor and a low-potential side circuit of the DC bus, the AC voltage The absolute value of the AC voltage target value based on DC and the DC voltage target value based on the DC power supply voltage are compared with each other, and based on the magnitude relationship, the AC / DC converter and the DC / D Performing a control in which a period in which boosting is performed by a switching operation mainly using one of the converters and a period in which a voltage lowering is performed by a switching operation mainly using the other are performed, and the DC / DC When a period in which current is discontinuous occurs in a state where an energization path is ensured only in one direction of the DC reactor in the conversion unit, at least the period is energized in both directions of the DC reactor in the DC / DC conversion unit. This is a method for controlling a power conversion device that secures a route.

なお、上記電力変換装置及びその制御方法について、交流電路には電力系統(商用電力系統)が接続され、また、直流電源は蓄電池であるとすれば、それぞれ以下のようにも表現できる。   In addition, about the said power converter device and its control method, if a power system (commercial power system) is connected to an alternating current circuit, and direct-current power supply is a storage battery, it can also respectively express as follows.

すなわち、本発明は、物としての他の表現によれば、電力系統及び電力系統に接続された負荷と蓄電池との間に設けられる電力変換装置であって、前記電力系統の交流電圧を検出する電圧センサと、前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、前記DCバスに接続されたコンデンサと、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部と、前記直流リアクトルに流れる電流を検出する電流センサと、前記蓄電池の両端電圧を蓄電池電圧として検出する電圧センサと、前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記蓄電池電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御方式を実行し、かつ、前記直流リアクトルに所定値より大きい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向に通電経路を確保し、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する制御部と、を備えている電力変換装置である。   That is, according to another expression as an object, the present invention is a power conversion device provided between a power system and a load connected to the power system and a storage battery, and detects an AC voltage of the power system. A voltage sensor; an AC / DC converter provided between the load and the DC bus; a capacitor connected to the DC bus; a DC reactor provided between the DC bus and the storage battery; and A high side switch having a parallel diode provided between the DC reactor and the high potential side circuit of the DC bus, and provided between the DC reactor and the low potential side circuit of the DC bus. A DC / DC converter including a low-side switch having a parallel diode, a current sensor for detecting a current flowing through the DC reactor, and a voltage across the storage battery A voltage sensor to detect as a voltage, an absolute value of an AC voltage target value based on the AC voltage and a DC voltage target value based on the storage battery voltage are compared with each other, and based on the magnitude relationship, the AC / DC converter and Executing a control method in which a period in which boosting is performed by a switching operation mainly using any one of the DC / DC converters and a period in which voltage reduction is performed by a switching operation mainly using the other appear alternately; and When a current larger than a predetermined value flows through the DC reactor, an energization path is secured in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, and when a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, the DC reactor A DC / DC converter, and a controller that secures a current-carrying path in both directions of the DC reactor.

また、本発明は、方法としての他の表現によれば、電力系統及び電力系統に接続された負荷と蓄電池との間に設けられ、前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部とを備える電力変換装置の制御方法であって、前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記蓄電池電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御を実行し、かつ、前記直流リアクトルに所定値より大きい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向に通電経路を確保し、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する、電力変換装置の制御方法である。   Further, according to another expression of the present invention, the AC / DC provided between the power system and the load connected to the power system and the storage battery, and provided between the load and the DC bus, A high-side switch having a parallel diode provided between the converter and the DC bus and the storage battery, and provided between the DC reactor and the DC reactor and the high potential side electric circuit of the DC bus; And a DC / DC conversion unit including a low-side switch having a parallel diode provided between the DC reactor and a low-potential side electric circuit of the DC bus, The absolute value of the AC voltage target value based on the AC voltage and the DC voltage target value based on the storage battery voltage are compared with each other, and based on the magnitude relationship, the AC / DC converter and the Executing a control in which a period in which boosting is performed by a switching operation mainly using any one of the C / DC conversion units and a period in which a voltage lowering is performed by a switching operation mainly by the other appear alternately; and When a current larger than a predetermined value flows through the DC reactor, an energization path is secured in one direction of the DC reactor within the DC / DC converter, and when a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, the DC / DC It is the control method of a power converter device which ensures an energization path in both directions of the direct-current reactor in a conversion part.

本発明によれば、指令値と実際の出力電力との差を縮めることができる。   According to the present invention, the difference between the command value and the actual output power can be reduced.

本発明の一実施形態に係る電力変換装置を備えた充放電システムの一例を示す単線接続図である。It is a single line connection figure showing an example of a charge and discharge system provided with a power converter concerning one embodiment of the present invention. 電力変換装置の詳細な回路図の一例である。It is an example of the detailed circuit diagram of a power converter device. 電力変換装置が蓄電池の充電中である場合の動作を概念的に示した電圧波形の図である。It is the figure of the voltage waveform which showed notionally the operation | movement in case the power converter device is charging the storage battery. 電力変換装置が蓄電池を放電させている場合の動作を概念的に示した電圧波形の図である。It is the figure of the voltage waveform which showed notionally the operation | movement in case the power converter device is discharging the storage battery. 電力変換装置を含む計測システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the measurement system containing a power converter device. スイッチの一方がオフのスイッチング方式で、出力電力の指令値を2000W、出力電流目標値10Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result when the command value of output electric power is 2000W and the output current target value is 10A by the switching system with one of the switches off. 常時相補スイッチング方式で、出力電力の指令値を2000W、出力電流目標値10Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows a simulation result when the command value of output electric power is set to 2000 W and the output current target value is 10 A in the always complementary switching method. 本実施形態の、切り替え方式で、出力電力の指令値を2000W、出力電流目標値10A、直流リアクトルの電流の「所定値」を1Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result when the command value of output electric power is 2000 W, the output current target value is 10 A, and the “predetermined value” of the direct current of the DC reactor is 1 A in the switching method of the present embodiment. スイッチの一方がオフのスイッチング方式で、出力電力の指令値を200W、出力電流目標値1Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result when the command value of output electric power is set to 200W and output current target value 1A by the switching system which one side of a switch is OFF. 常時相補スイッチング方式で、出力電力の指令値を200W、出力電流目標値1Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows a simulation result when the command value of output electric power is set to 200 W and the output current target value is 1 A in the always complementary switching method. 本実施形態の、切り替え方式で、出力電力の指令値を200W、出力電流目標値1A、直流リアクトルの電流の「所定値」を1Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result when the command value of output electric power is 200 W, the output current target value is 1 A, and the “predetermined value” of the DC reactor current is 1 A in the switching method of the present embodiment. 図9における、縦軸の電流値のスケールを拡大した図である。It is the figure which expanded the scale of the electric current value of the vertical axis | shaft in FIG. 図10における、縦軸の電流値のスケールを拡大した図である。It is the figure which expanded the scale of the electric current value of the vertical axis | shaft in FIG. 図11における、縦軸の電流値のスケールを拡大した図である。It is the figure which expanded the scale of the electric current value of the vertical axis | shaft in FIG.

[実施形態の要旨]
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
[Summary of Embodiment]
The gist of the embodiment of the present invention includes at least the following.

(1)これは、交流電路に接続された負荷と直流電源との間に設けられる電力変換装置であって、前記交流電路の交流電圧を検出する電圧センサと、前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、前記DCバスに接続されたコンデンサと、前記DCバスと前記直流電源との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部と、前記直流リアクトルに流れる電流を検出する電流センサと、前記直流電源の両端電圧を直流電源電圧として検出する電圧センサと、制御部とを備えたものである。制御部は、前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記直流電源電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御方式を実行し、かつ、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向にのみ通電経路を確保した状態では電流が不連続になる期間が発生する場合、少なくとも当該期間は、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する。   (1) This is a power conversion device provided between a load connected to an AC circuit and a DC power supply, between the voltage sensor for detecting the AC voltage of the AC circuit, and the load and the DC bus. An AC / DC converter provided in the DC bus, a capacitor connected to the DC bus, a DC reactor, and a high potential of the DC reactor and the DC bus. A DC including a high-side switch having a parallel diode provided between the DC circuit and a low-side switch having a parallel diode provided between the DC reactor and the low-potential side circuit of the DC bus. A DC / DC converter, a current sensor that detects a current flowing through the DC reactor, a voltage sensor that detects a voltage across the DC power supply as a DC power supply voltage, and a control It is those with a door. The control unit compares the absolute value of the AC voltage target value based on the AC voltage with the DC voltage target value based on the DC power supply voltage, and based on the magnitude relationship, the AC / DC conversion unit and the DC / DC A control method is executed in which a period in which boosting is performed by a switching operation mainly using one of the DC converters and a period in which voltage reduction is performed by a switching operation mainly by the other appear alternately, and the DC When a current discontinuous period occurs in a state where an energization path is ensured only in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, at least the period is bidirectional of the DC reactor in the DC / DC converter. Secure the energization path.

このような電力変換装置では、AC/DC変換部及びDC/DC変換部のいずれか一方により昇圧を行わせる期間と、他方により降圧を行わせる期間とが交互に出現することで、全体としてのスイッチング回数を低減する「最小スイッチング変換方式」を実行する。この場合、DC/DC変換部内の直流リアクトルに流れる電流が脈流になることがわかっている。脈流には、スイッチングによる高周波のインダクタリプルが含まれる。インダクタリプルを含む脈流が0に近づくと、インダクタリプルの振れ幅により電流値はマイナス領域に入ろうとする。ところが、ここで、DC/DC変換部内で直流リアクトルの一方向にのみ通電経路を確保した状態では、電流が不連続になる期間が発生することになる。電流が不連続になると、その本来の平均値を正確に検出することができない。そこで、この電力変換装置では、DC/DC変換部内で直流リアクトルの一方向にのみ通電経路を確保した状態では電流が不連続になる期間が発生する場合、少なくとも当該期間は、DC/DC変換部内で直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する。これにより、一方向では不連続になりそうな電流(小電流)が直流リアクトルに流れるときは、直流リアクトル内で双方向の電流の流れが可能となる。その結果、出力電力の指令値が相対的に小さいときに、電力変換装置の出力電力と指令値との差を縮小することができる。   In such a power conversion device, the period in which the voltage is boosted by one of the AC / DC converter and the DC / DC converter and the period in which the voltage is decreased by the other appear alternately, Execute the “minimum switching conversion method” to reduce the number of switching. In this case, it is known that the current flowing through the DC reactor in the DC / DC conversion section becomes a pulsating flow. The pulsating flow includes high-frequency inductor ripple due to switching. When the pulsating flow including the inductor ripple approaches 0, the current value tends to enter a minus region due to the fluctuation width of the inductor ripple. However, in the state where the energization path is secured only in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, a period in which the current is discontinuous occurs. When the current becomes discontinuous, the original average value cannot be detected accurately. Therefore, in this power conversion device, when a period in which the current is discontinuous occurs in a state where the energization path is ensured only in one direction of the DC reactor in the DC / DC conversion unit, at least the period is in the DC / DC conversion unit. In order to secure an energization path in both directions of the DC reactor. As a result, when a current (small current) that is likely to be discontinuous in one direction flows through the DC reactor, bidirectional current flow is possible in the DC reactor. As a result, when the command value of output power is relatively small, the difference between the output power of the power converter and the command value can be reduced.

(2)また、(1)の電力変換装置において、前記直流電源から出力させ、前記DC/DC変換部を昇圧動作させる場合の前記制御部は、前記不連続になる期間が発生しないときは前記ハイサイドスイッチをオフに保持して前記ローサイドスイッチを動作させ、前記不連続になる期間が発生するときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを相補的に動作させ、
前記直流電源から出力させ、前記DC/DC変換部を昇圧動作させない場合の前記制御部は、前記不連続になる期間が発生しないときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを共にオフに保持し、前記不連続になる期間が発生するときは前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持する。
この場合、直流電源放電時の電力変換装置の出力電力と指令値との差を縮小することができる。
(2) Further, in the power conversion device of (1), when the DC / DC conversion unit is output from the DC power source and the DC / DC conversion unit is boosted, the control unit does not generate the discontinuous period. Hold the high side switch off to operate the low side switch, when the discontinuous period occurs, operate the high side switch and the low side switch in a complementary manner,
When the DC power supply is output from the DC power supply and the DC / DC converter is not boosted, the control unit holds both the high-side switch and the low-side switch off when the discontinuous period does not occur. When the discontinuous period occurs, the high side switch is kept on and the low side switch is kept off.
In this case, it is possible to reduce the difference between the output power of the power converter and the command value when the DC power source is discharged.

(3)また、(1)の電力変換装置において、前記DC/DC変換部を降圧動作させ、前記直流電源を充電する場合の前記制御部は、前記不連続になる期間が発生しないときは前記ローサイドスイッチをオフに保持して前記ハイサイドスイッチを動作させ、前記不連続になる期間が発生するときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを相補的に動作させ、
前記DC/DC変換部を降圧動作させずに前記直流電源を充電する場合の前記制御部は、前記不連続になる期間が発生しないときは前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持し、前記不連続になる期間が発生するときも前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持する。
この場合、直流電源充電時の電力変換装置への入力電力と指令値との差を縮小することができる。
(3) Moreover, in the power converter of (1), when the DC / DC converter is stepped down and the DC power supply is charged, the control unit does not generate the discontinuous period. Hold the low side switch off to operate the high side switch, and when the discontinuous period occurs, operate the high side switch and the low side switch in a complementary manner,
When charging the DC power supply without causing the DC / DC converter to step down, the control unit keeps the high-side switch on and the low-side switch off when the discontinuous period does not occur Even when the discontinuous period occurs, the high-side switch is kept on and the low-side switch is kept off.
In this case, the difference between the input power to the power conversion device and the command value during charging of the DC power supply can be reduced.

(4)一方、他の観点からは、交流電路に接続された負荷と直流電源との間に設けられ、前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、前記DCバスと前記直流電源との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部とを備える電力変換装置の制御方法である。この制御方法では、前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記直流電源電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御を実行し、かつ、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向にのみ通電経路を確保した状態では電流が不連続になる期間が発生する場合、少なくとも当該期間は、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する。   (4) On the other hand, from another point of view, an AC / DC converter provided between a load connected to an AC circuit and a DC power supply, and provided between the load and a DC bus, and the DC bus And the DC power supply, a DC reactor, a high-side switch having a parallel diode provided between the DC reactor and the high potential side circuit of the DC bus, and the DC reactor, And a DC / DC converter including a low-side switch having a parallel diode provided between the DC bus and a low-potential side electric circuit. In this control method, the absolute value of the AC voltage target value based on the AC voltage and the DC voltage target value based on the DC power supply voltage are compared with each other, and based on the magnitude relationship, the AC / DC converter and the DC A control is performed in which a period in which boosting is performed by a switching operation mainly using one of the DC / DC converters, and a period in which voltage reduction is performed by a switching operation mainly by the other appear alternately. When a current discontinuous period occurs in a state where an energization path is ensured only in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, at least the period is bidirectional of the DC reactor in the DC / DC converter. Secure the energization path.

このような電力変換装置の制御方法では、AC/DC変換部及びDC/DC変換部のいずれか一方により昇圧を行わせる期間と、他方により降圧を行わせる期間とが交互に出現することで、全体としてのスイッチング回数を低減する「最小スイッチング変換方式」を実行する。この場合、DC/DC変換部内の直流リアクトルに流れる電流が脈流になることがわかっている。脈流には、スイッチングによる高周波のインダクタリプルが含まれる。インダクタリプルを含む脈流が0に近づくと、インダクタリプルの振れ幅により電流値はマイナス領域に入ろうとする。ところが、ここで、DC/DC変換部内で直流リアクトルの一方向にのみ通電経路を確保した状態では、電流が不連続になる期間が発生することになる。電流が不連続になると、その本来の平均値を正確に検出することができない。そこで、この電力変換装置では、DC/DC変換部内で直流リアクトルの一方向にのみ通電経路を確保した状態では電流が不連続になる期間が発生する場合、少なくとも当該期間は、DC/DC変換部内で直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する。これにより、一方向では不連続になりそうな電流(小電流)が直流リアクトルに流れるときは、直流リアクトル内で双方向の電流の流れが可能となる。その結果、出力電力の指令値が相対的に小さいときに、電力変換装置の出力電力と指令値との差を縮小することができる。   In such a control method for a power conversion device, a period in which boosting is performed by one of the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit and a period in which stepping down is performed by the other appear alternately. The “minimum switching conversion method” is executed to reduce the number of switching operations as a whole. In this case, it is known that the current flowing through the DC reactor in the DC / DC conversion section becomes a pulsating flow. The pulsating flow includes high-frequency inductor ripple due to switching. When the pulsating flow including the inductor ripple approaches 0, the current value tends to enter a minus region due to the fluctuation width of the inductor ripple. However, in the state where the energization path is secured only in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, a period in which the current is discontinuous occurs. When the current becomes discontinuous, the original average value cannot be detected accurately. Therefore, in this power conversion device, when a period in which the current is discontinuous occurs in a state where the energization path is ensured only in one direction of the DC reactor in the DC / DC conversion unit, at least the period is in the DC / DC conversion unit. In order to secure an energization path in both directions of the DC reactor. As a result, when a current (small current) that is likely to be discontinuous in one direction flows through the DC reactor, bidirectional current flow is possible in the DC reactor. As a result, when the command value of output power is relatively small, the difference between the output power of the power converter and the command value can be reduced.

なお、上記(1)〜(4)について、交流電路には電力系統(商用電力系統)が接続され、また、直流電源は蓄電池であるとすれば、それぞれ以下の(5)〜(8)のようにも表現できる。   In addition, about said (1)-(4), if an electric power system (commercial power system) is connected to an alternating current circuit, and direct-current power supply is a storage battery, respectively of the following (5)-(8) It can be expressed as follows.

(5)これは、電力系統及び電力系統に接続された負荷と蓄電池との間に設けられる電力変換装置であって、前記電力系統の交流電圧を検出する電圧センサと、前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、前記DCバスに接続されたコンデンサと、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部と、前記直流リアクトルに流れる電流を検出する電流センサと、前記蓄電池の両端電圧を蓄電池電圧として検出する電圧センサと、制御部とを備えたものである。制御部は、前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記蓄電池電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御方式を実行し、かつ、前記直流リアクトルに所定値より大きい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向に通電経路を確保し、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する。
なお、所定値より大きい電流が流れるとき、とは、不連続になる期間が発生しないときの一例であり、所定値より小さい電流が流れるとき、とは、不連続になる期間が発生するときの一例である。すなわち、所定値は、不連続になるかならないかの境界に設定すればよい。
(5) This is a power conversion device provided between a power system and a load connected to the power system and a storage battery, a voltage sensor for detecting an AC voltage of the power system, the load and a DC bus, An AC / DC converter provided between the DC bus, the capacitor connected to the DC bus, the DC bus and the storage battery, a direct current reactor, and a high level of the direct current reactor and the DC bus. A high-side switch having a parallel diode provided between the potential-side electric circuit and a low-side switch having a parallel diode provided between the DC reactor and the low-potential-side electric circuit of the DC bus. A DC / DC converter, a current sensor that detects a current flowing through the DC reactor, a voltage sensor that detects a voltage across the storage battery as a storage battery voltage, It is obtained by a control unit. The control unit compares the absolute value of the AC voltage target value based on the AC voltage with the DC voltage target value based on the storage battery voltage, and based on the magnitude relationship, the AC / DC conversion unit and the DC / DC A control method is executed in which a period in which boosting is performed by a switching operation mainly using one of the conversion units and a period in which voltage reduction is performed by a switching operation mainly by the other appear alternately, and the DC reactor When a current larger than a predetermined value flows through the DC / DC converter, an energization path is secured in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, and when a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, Thus, an energization path is secured in both directions of the DC reactor.
Note that when a current larger than a predetermined value flows is an example when a period of discontinuity does not occur. When a current smaller than a predetermined value flows, the period when a period of discontinuity occurs. It is an example. That is, the predetermined value may be set at the boundary of whether or not it becomes discontinuous.

このような電力変換装置では、AC/DC変換部及びDC/DC変換部のいずれか一方により昇圧を行わせる期間と、他方により降圧を行わせる期間とが交互に出現することで、全体としてのスイッチング回数を低減する。また、このような電力変換装置では、直流リアクトルに所定値より大きい電流が流れるときはDC/DC変換部内で直流リアクトルの一方向に通電経路を確保し、直流リアクトルに所定値より小さい電流が流れるときはDC/DC変換部内で直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する。これにより、直流リアクトルに所定値より小さい電流が流れるときは、直流リアクトル内で双方向の電流の流れが可能となる。従って、所定値より小さい電流の符号が逆極性に転じて逆方向電流となっても、その電流は直流リアクトルに流れる。その結果、出力電力の指令値が小さいときに、電力変換装置の出力電力と指令値との差を縮小することができる。   In such a power conversion device, the period in which the voltage is boosted by one of the AC / DC converter and the DC / DC converter and the period in which the voltage is decreased by the other appear alternately, Reduce the number of switching. Moreover, in such a power converter, when a current larger than a predetermined value flows through the DC reactor, an energization path is secured in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, and a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor. In some cases, an energization path is secured in both directions of the DC reactor in the DC / DC converter. As a result, when a current smaller than a predetermined value flows through the DC reactor, bidirectional current can flow in the DC reactor. Therefore, even if the sign of the current smaller than the predetermined value changes to the reverse polarity and becomes the reverse current, the current flows to the DC reactor. As a result, when the command value of output power is small, the difference between the output power of the power converter and the command value can be reduced.

(6)また、(5)の電力変換装置において、前記蓄電池を放電させ、前記DC/DC変換部を昇圧動作させる場合の前記制御部は、前記直流リアクトルに前記所定値より大きい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチをオフに保持して前記ローサイドスイッチを動作させ、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを相補的に動作させ、
前記蓄電池を放電させ、前記DC/DC変換部を昇圧動作させない場合の前記制御部は、前記直流リアクトルに前記所定値より大きい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを共にオフに保持し、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持する。
この場合、蓄電池放電時の電力変換装置の出力電力と指令値との差を縮小することができる。
(6) In the power converter of (5), when the storage battery is discharged and the DC / DC converter is boosted, the control unit causes a current larger than the predetermined value to flow through the DC reactor. Holds the high side switch off to operate the low side switch, and when a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, operates the high side switch and the low side switch in a complementary manner,
When the storage battery is discharged and the DC / DC converter is not boosted, the controller holds both the high-side switch and the low-side switch off when a current larger than the predetermined value flows through the DC reactor. When a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, the high side switch is turned on and the low side switch is held off.
In this case, the difference between the output power of the power conversion device and the command value when discharging the storage battery can be reduced.

(7)また、(5)の電力変換装置において、前記DC/DC変換部を降圧動作させ、前記蓄電池を充電する場合の前記制御部は、前記直流リアクトルに前記所定値より大きい電流が流れるときは前記ローサイドスイッチをオフに保持して前記ハイサイドスイッチを動作させ、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを相補的に動作させ、
前記DC/DC変換部を降圧動作させずに前記蓄電池を充電する場合の前記制御部は、前記直流リアクトルに前記所定値より大きい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持し、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときも前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持する。
この場合、蓄電池充電時の電力変換装置への入力電力と指令値との差を縮小することができる。
(7) Moreover, in the power converter of (5), when the DC / DC converter is stepped down to charge the storage battery, the controller is configured to cause a current larger than the predetermined value to flow through the DC reactor. Holds the low side switch off to operate the high side switch, and when a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, the high side switch and the low side switch are operated in a complementary manner,
When charging the storage battery without stepping down the DC / DC converter, the controller turns on the high-side switch and turns off the low-side switch when a current larger than the predetermined value flows through the DC reactor. And when the current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, the high-side switch is turned on and the low-side switch is held off.
In this case, the difference between the input power to the power conversion device and the command value when charging the storage battery can be reduced.

(8)一方、他の観点からは、電力系統及び電力系統に接続された負荷と蓄電池との間に設けられ、前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部とを備える電力変換装置の制御方法である。この制御方法では、前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記蓄電池電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御を実行し、かつ、前記直流リアクトルに所定値より大きい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向に通電経路を確保し、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する。   (8) On the other hand, from another point of view, an AC / DC conversion unit provided between the power system and a load connected to the power system and the storage battery, and provided between the load and a DC bus; A DC reactor provided between the DC bus and the storage battery; a high-side switch having a parallel diode provided between the DC reactor and the high-potential side circuit of the DC bus; and the DC reactor. And a DC / DC conversion unit including a low-side switch having a parallel diode provided between the DC bus and a low potential side electric circuit of the DC bus. In this control method, the absolute value of the AC voltage target value based on the AC voltage and the DC voltage target value based on the storage battery voltage are compared with each other, and based on the magnitude relationship, the AC / DC conversion unit and the DC / DC Performing a control in which a period in which boosting is performed by a switching operation mainly using one of the DC converters and a period in which a voltage lowering is performed by a switching operation mainly using the other are performed, and the DC reactor When a current larger than a predetermined value flows through the DC / DC converter, an energization path is secured in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, and when a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, Thus, an energization path is secured in both directions of the DC reactor.

このような電力変換装置の制御方法では、AC/DC変換部及びDC/DC変換部のいずれか一方により昇圧を行わせる期間と、他方により降圧を行わせる期間とが交互に出現することで、全体としてのスイッチング回数を低減する。また、このような制御方法では、直流リアクトルに所定値より大きい電流が流れるときはDC/DC変換部内で直流リアクトルの一方向に通電経路を確保し、直流リアクトルに所定値より小さい電流が流れるときはDC/DC変換部内で直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する。これにより、直流リアクトルに所定値より小さい電流が流れるときは、直流リアクトル内で双方向の電流の流れが可能となる。従って、所定値より小さい電流の符号が逆極性に転じて逆方向電流となっても、その電流は直流リアクトルに流れる。その結果、出力電力の指令値が小さいときに、電力変換装置の出力電力と指令値との差を縮小することができる。   In such a control method for a power conversion device, a period in which boosting is performed by one of the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit and a period in which stepping down is performed by the other appear alternately. Reduce the overall switching frequency. Further, in such a control method, when a current larger than a predetermined value flows in the DC reactor, an energization path is secured in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, and a current smaller than the predetermined value flows in the DC reactor. Secures an energization path in both directions of the DC reactor in the DC / DC converter. As a result, when a current smaller than a predetermined value flows through the DC reactor, bidirectional current can flow in the DC reactor. Therefore, even if the sign of the current smaller than the predetermined value changes to the reverse polarity and becomes the reverse current, the current flows to the DC reactor. As a result, when the command value of output power is small, the difference between the output power of the power converter and the command value can be reduced.

[実施形態の詳細]
<充放電システム>
図1は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置を備えた充放電システムの一例を示す単線接続図である。図において、電力変換装置1の一端には直流電源2が接続され、他端には交流電路3が接続されている。直流電源2は例えば蓄電池である(以下、蓄電池2という。)。この充放電システムは、交流電路3から供給される交流電力を電力変換装置1により直流電力に変換し、蓄電池2に充電する運転を行う。また、その逆に、蓄電池2を放電させて、その直流電力を電力変換装置1により交流電力に変換し、交流電路3に給電することができる。
[Details of the embodiment]
<Charging / Discharging System>
FIG. 1 is a single-line connection diagram illustrating an example of a charge / discharge system including a power conversion device according to an embodiment of the present invention. In the figure, a DC power source 2 is connected to one end of the power converter 1, and an AC circuit 3 is connected to the other end. The DC power source 2 is, for example, a storage battery (hereinafter referred to as storage battery 2). This charging / discharging system converts the AC power supplied from the AC power circuit 3 into DC power by the power converter 1 and charges the storage battery 2. Conversely, the storage battery 2 can be discharged, the DC power can be converted into AC power by the power conversion device 1, and power can be supplied to the AC circuit 3.

電力変換装置1は、主な構成要素として、蓄電池2側に設けられたDC/DC変換部10と、交流電路3側に設けられたAC/DC変換部11と、これら2つの変換部の動作を制御する制御部12とを備えている。
制御部12は例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア(コンピュータプログラム)をコンピュータが実行することで、2つの変換部(10,11)に対して必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部12の記憶装置(図示せず。)に格納される。但し、コンピュータを含まないハードウェアのみの回路で制御部12を構成することも可能ではある。
The power conversion device 1 includes, as main components, a DC / DC conversion unit 10 provided on the storage battery 2 side, an AC / DC conversion unit 11 provided on the AC circuit 3 side, and operations of these two conversion units. And a control unit 12 for controlling.
The control unit 12 includes, for example, a computer, and realizes a necessary control function for the two conversion units (10, 11) when the computer (computer program) is executed. The software is stored in a storage device (not shown) of the control unit 12. However, it is also possible to configure the control unit 12 with a hardware-only circuit that does not include a computer.

<電力変換装置>
《回路構成》
図2は、電力変換装置1の詳細な回路図の一例である。
図において、電力変換装置1は、蓄電池2と、交流電路3との間に設けられている。交流電路3には、需要家の負荷3L及び、負荷3Lに接続された電力系統(商用電力系統)3Sが含まれている。DC/DC変換部10の低電位側(図の左側)には、電圧センサ14、電流センサ17、及び、平滑用のコンデンサ15が設けられている。電圧センサ14は蓄電池2と並列接続され、蓄電池2の両端電圧を検出する。検出された電圧の情報は、制御部12に提供される。電流センサ17は、DC/DC変換部10の直流リアクトル16に流れる電流を検出する。検出された電流の情報は、制御部12に提供される。
<Power conversion device>
<Circuit configuration>
FIG. 2 is an example of a detailed circuit diagram of the power conversion device 1.
In the figure, a power conversion device 1 is provided between a storage battery 2 and an alternating current circuit 3. The AC circuit 3 includes a consumer load 3L and a power system (commercial power system) 3S connected to the load 3L. A voltage sensor 14, a current sensor 17, and a smoothing capacitor 15 are provided on the low potential side (left side in the figure) of the DC / DC converter 10. The voltage sensor 14 is connected in parallel with the storage battery 2 and detects the voltage across the storage battery 2. Information on the detected voltage is provided to the control unit 12. The current sensor 17 detects a current flowing through the DC reactor 16 of the DC / DC conversion unit 10. Information on the detected current is provided to the control unit 12.

DC/DC変換部10は、直流リアクトル16と、スイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q2とを備え、直流チョッパ回路を構成している。各スイッチング素子Q1,Q2としては、例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)を使用することができる。MOSFETのスイッチング素子Q1,Q2はそれぞれ、並列に、ダイオード(ボディダイオード)d1,d2を有している。各スイッチング素子Q1,Q2は、制御部12により制御される。
以下、DC/DC変換部10内にあるアーム内上側のスイッチング素子Q1をハイサイドスイッチQ1、アーム内下側のスイッチング素子Q2をローサイドスイッチQ2と称する。
The DC / DC conversion unit 10 includes a DC reactor 16, a switching element Q1, and a switching element Q2, and constitutes a DC chopper circuit. As each of the switching elements Q1 and Q2, for example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) can be used. The MOSFET switching elements Q1, Q2 have diodes (body diodes) d1, d2 in parallel, respectively. Each switching element Q1, Q2 is controlled by the control unit 12.
Hereinafter, the upper switching element Q1 in the arm in the DC / DC conversion unit 10 is referred to as a high side switch Q1, and the lower switching element Q2 in the arm is referred to as a low side switch Q2.

AC/DC変換部11とDC/DC変換部10とを繋ぐDCバス18には、平滑用のコンデンサ19が接続されている。このコンデンサ19は、小容量(μFレベル)であり、高周波(例えば20kHz)でスイッチングされた電圧に対して平滑作用を発揮するが、商用周波数の2倍程度の周波数(100Hz又は120Hz)で変化する電圧に対しては平滑作用を発揮しない。   A smoothing capacitor 19 is connected to the DC bus 18 that connects the AC / DC converter 11 and the DC / DC converter 10. The capacitor 19 has a small capacity (μF level) and exhibits a smoothing action on a voltage switched at a high frequency (for example, 20 kHz), but changes at a frequency (100 Hz or 120 Hz) about twice the commercial frequency. It does not exert a smoothing effect on voltage.

AC/DC変換部11は、フルブリッジ回路を構成するスイッチング素子Q3〜Q6を備えている。これらスイッチング素子Q3〜Q6は、例えば、MOSFETである。MOSFETの場合は、スイッチング素子Q3〜Q6がそれぞれ、ダイオード(ボディダイオード)d3〜d6を有している。各スイッチング素子Q3〜Q6は、制御部12により制御される。   The AC / DC converter 11 includes switching elements Q3 to Q6 that constitute a full bridge circuit. These switching elements Q3 to Q6 are, for example, MOSFETs. In the case of a MOSFET, the switching elements Q3 to Q6 have diodes (body diodes) d3 to d6, respectively. The switching elements Q3 to Q6 are controlled by the control unit 12.

AC/DC変換部11と交流電路3との間には、フィルタ回路21が設けられている。フィルタ回路21は、交流リアクトル22と、交流リアクトル22より交流電路3側(図の右側)に設けられた平滑用のコンデンサ23とを備えている。フィルタ回路21は、AC/DC変換部11で発生する高周波ノイズが交流電路3側へ漏れ出ないように、通過を阻止している。また、交流リアクトル22に流れる電流を検出する電流センサ24が設けられている。電流センサ24によって検出された電流の情報は、制御部12に提供される。   A filter circuit 21 is provided between the AC / DC converter 11 and the AC circuit 3. The filter circuit 21 includes an AC reactor 22 and a smoothing capacitor 23 provided on the AC circuit 3 side (right side in the drawing) from the AC reactor 22. The filter circuit 21 prevents passage of high-frequency noise generated in the AC / DC converter 11 so as not to leak to the AC circuit 3 side. In addition, a current sensor 24 that detects a current flowing through the AC reactor 22 is provided. Information on the current detected by the current sensor 24 is provided to the control unit 12.

また、コンデンサ23、負荷4、電力系統3Sと並列に、電圧センサ25が設けられている。一方、電流センサ26は、負荷3Lと電力変換装置1とを接続する電路に設けられている。電圧センサ25によって検出された電圧の情報、及び、電流センサ26によって検出された電流の情報は、それぞれ、制御部12に提供される。   A voltage sensor 25 is provided in parallel with the capacitor 23, the load 4, and the power system 3S. On the other hand, the current sensor 26 is provided in an electric circuit connecting the load 3L and the power conversion device 1. Information on the voltage detected by the voltage sensor 25 and information on the current detected by the current sensor 26 are respectively provided to the control unit 12.

《充放電動作の概要》
上記のように構成された電力変換装置1は、電力系統3Sの電力により、蓄電池2を充電する動作、及び、蓄電池2の放電電力により、負荷3Lに電力を供給する動作、の双方向動作が可能である。充電・放電いずれの場合も、交流1/2サイクルの間に、AC/DC変換部11及びDC/DC変換部10が交代でスイッチング動作する。
<Overview of charge / discharge operation>
The power conversion device 1 configured as described above has a bidirectional operation of an operation of charging the storage battery 2 with the power of the power system 3S and an operation of supplying power to the load 3L with the discharge power of the storage battery 2. Is possible. In both cases of charging and discharging, the AC / DC conversion unit 11 and the DC / DC conversion unit 10 perform switching operations alternately during the AC 1/2 cycle.

蓄電池2を充電する場合、AC/DC変換部11が交流リアクトル22と協働して昇圧を行い、DC/DC変換部10は、電圧・電流を単に通過させるだけの「スルー」機能を発揮する状態と、AC/DC変換部11が単に整流のみを行い、DC/DC変換部10は、降圧を行う状態とがある。なお、AC/DC変換部11が昇圧を行う場合の交流リアクトル22は、AC/DC変換部11の一部である。
一方、蓄電池2を放電させる場合には、DC/DC変換部10が昇圧を行い、AC/DC変換部11は周期的な極性反転のみを行う状態と、DC/DC変換部10は「スルー」機能を発揮して、AC/DC変換部11が降圧のインバータ機能(極性反転も含む。)を発揮する状態と、がある。
When charging the storage battery 2, the AC / DC converter 11 performs boosting in cooperation with the AC reactor 22, and the DC / DC converter 10 exhibits a “through” function that simply allows the voltage / current to pass therethrough. There are a state and a state where the AC / DC conversion unit 11 merely performs rectification, and the DC / DC conversion unit 10 performs a step-down operation. Note that the AC reactor 22 when the AC / DC conversion unit 11 performs boosting is a part of the AC / DC conversion unit 11.
On the other hand, when discharging the storage battery 2, the DC / DC conversion unit 10 boosts the voltage, the AC / DC conversion unit 11 performs only periodic polarity reversal, and the DC / DC conversion unit 10 is “through”. There is a state in which the AC / DC converter 11 exhibits a function and exhibits a step-down inverter function (including polarity reversal).

《電圧波形図で見た充電動作》
図3は、上記のように構成された電力変換装置1が、例えば、蓄電池2の充電中である場合の動作を概念的に示した電圧波形の図である。
(a)は、交流電圧目標値Vinv*の絶対値(ピーク値約141V,実効値約100V)、及び、直流電圧目標値Vg’(約48V)を示す。交流電圧目標値Vinv*とは、交流電圧Vaに基づいて、理想的にはこれよりも数度位相が遅れた状態を狙った、充電動作時におけるAC/DC変換部11の入力端での電圧となるべき値である。交流リアクトル22のインピーダンスを無視すれば、Vinv*=Vaである。直流電圧目標値Vg’とは、蓄電池電圧Vgに直流リアクトル16の電圧降下を考慮した値である。直流リアクトル16のインピーダンスを無視すれば、Vg’=Vgである。
なお、ここで言う電圧値は一例に過ぎない。制御部12は、これら2つの電圧を比較し、比較結果に基づいてAC/DC変換部11及びDC/DC変換部10を制御する。
<Charging operation as seen from the voltage waveform diagram>
FIG. 3 is a voltage waveform diagram conceptually showing the operation of the power conversion device 1 configured as described above when, for example, the storage battery 2 is being charged.
(A) shows the absolute value (peak value about 141 V, effective value about 100 V) and DC voltage target value Vg ′ (about 48 V) of the AC voltage target value Vinv *. The AC voltage target value Vinv * is a voltage at the input end of the AC / DC converter 11 during the charging operation, which is ideally aimed at a state where the phase is delayed several degrees from this based on the AC voltage Va. It is a value that should be. If the impedance of the AC reactor 22 is ignored, Vinv * = Va. The DC voltage target value Vg ′ is a value in consideration of the voltage drop of the DC reactor 16 with respect to the storage battery voltage Vg. If the impedance of the DC reactor 16 is ignored, Vg ′ = Vg.
In addition, the voltage value said here is only an example. The control unit 12 compares these two voltages and controls the AC / DC conversion unit 11 and the DC / DC conversion unit 10 based on the comparison result.

ここで、
(α)時刻t0〜t1,t2〜t3,t4〜t5の期間では、交流電圧目標値Vinv*の絶対値が直流電圧目標値Vg’より小さくなる(又はVg’以下になる)。
(β)また、例えば、時刻t1〜t2,t3〜t4の期間では、交流電圧目標値Vinv*の絶対値が直流電圧目標値Vg’以上となる(又は、Vg’より大きくなる)。
そこで、(α)か(β)かの場合分けにより、主にスイッチング動作する変換部を交代させる。
なお、Vg’=|Vinv*|の場合は、(α)、(β)のいずれか一方に含めればよいので、以下、交流電圧目標値Vinv*の絶対値が直流電圧目標値Vg’より小さい場合と、交流電圧目標値Vinv*の絶対値が直流電圧目標値Vg’より大きい場合とに着目して説明する。
here,
(Α) In the period from time t0 to t1, t2 to t3, t4 to t5, the absolute value of the AC voltage target value Vinv * is smaller than (or less than Vg ′) the DC voltage target value Vg ′.
(Β) Also, for example, in the period of time t1 to t2, t3 to t4, the absolute value of the AC voltage target value Vinv * is equal to or greater than the DC voltage target value Vg ′ (or larger than Vg ′).
Therefore, the conversion unit mainly performing the switching operation is changed according to the case of (α) or (β).
In the case of Vg ′ = | Vinv * |, the absolute value of the AC voltage target value Vinv * is smaller than the DC voltage target value Vg ′ since it may be included in either one of (α) and (β). The case will be described focusing on the case where the absolute value of the AC voltage target value Vinv * is larger than the DC voltage target value Vg ′.

まず、(b)に示すように、交流電圧目標値Vinv*の絶対値が直流電圧目標値Vg’より小さい期間(t0〜t1,t2〜t3,t4〜t5)では、制御部12は、AC/DC変換部11をスイッチング動作させ、交流リアクトル22との協働による昇圧を行わせる。なお、ここで言うスイッチングとは、例えば20kHz程度の高周波スイッチングを意味し、同期整流を行う程度(商用周波数の2倍)の低周波なスイッチングのことではない(以下同様)。   First, as shown in (b), in a period (t0 to t1, t2 to t3, t4 to t5) in which the absolute value of the AC voltage target value Vinv * is smaller than the DC voltage target value Vg ′, the control unit 12 The DC / DC converter 11 is switched to perform boosting in cooperation with the AC reactor 22. In addition, the switching said here means the high frequency switching of about 20 kHz, for example, and is not the low frequency switching of the grade which performs synchronous rectification (twice the commercial frequency) (the following is the same).

一方、これらの期間(t0〜t1,t2〜t3,t4〜t5)においてDC/DC変換部10はローサイドスイッチQ2がオフ、ハイサイドスイッチQ1がオンの状態となり、電圧・電流をそのままスルー(通過)させる状態となっている。なお、(b)に示す縦縞模様は、実際にはPWM(Pulse Width Modulation)パルス列であり、直流電圧目標値Vg’まで昇圧させるための電位差に応じてデューティが異なる。この結果、DCバス18に現れる電圧は、(c)に示すような波形となる。   On the other hand, in these periods (t0 to t1, t2 to t3, t4 to t5), the DC / DC converter 10 is in a state in which the low side switch Q2 is off and the high side switch Q1 is on, and the voltage / current is directly passed (passed). ). The vertical stripe pattern shown in (b) is actually a PWM (Pulse Width Modulation) pulse train, and the duty varies depending on the potential difference for boosting to the DC voltage target value Vg ′. As a result, the voltage appearing on the DC bus 18 has a waveform as shown in (c).

また、交流電圧目標値Vinv*の絶対値が直流電圧目標値Vg’より大きい期間(t1〜t2,t3〜t4)では、制御部12は、AC/DC変換部11のスイッチング動作を停止させ、代わりに、DC/DC変換部10をスイッチング動作させ、降圧を行わせる。スイッチング動作を停止したAC/DC変換部11は、ダイオードd1〜d4による全波整流を行う状態となる。
(d)に示す縦縞模様は、実際にはPWMパルス列であり、交流電圧目標値Vinv*の絶対値と直流電圧目標値Vg’との電位差に応じてデューティが異なる。降圧の結果、(e)に示す所望の直流電圧目標値Vg’が得られ、これにより、蓄電池2を充電することができる。
Further, in a period (t1 to t2, t3 to t4) in which the absolute value of the AC voltage target value Vinv * is greater than the DC voltage target value Vg ′, the control unit 12 stops the switching operation of the AC / DC conversion unit 11, Instead, the DC / DC converter 10 is switched to perform step-down. The AC / DC converter 11 that has stopped the switching operation is in a state of performing full-wave rectification by the diodes d1 to d4.
The vertical stripe pattern shown in (d) is actually a PWM pulse train, and the duty varies depending on the potential difference between the absolute value of the AC voltage target value Vinv * and the DC voltage target value Vg ′. As a result of the step-down, a desired DC voltage target value Vg ′ shown in (e) is obtained, whereby the storage battery 2 can be charged.

以上のように、AC/DC変換部11とDC/DC変換部10とが、交互にスイッチング動作し、一方がスイッチング動作するときは他方はスイッチング動作を停止している。すなわちAC/DC変換部11及びDC/DC変換部10のそれぞれに、スイッチング動作の停止期間が生じる。こうして、2つの変換部が常にスイッチング動作する制御方式と比べて、この制御方式では、電力変換装置1全体としてのスイッチング損失を大幅に低減することができる。   As described above, the AC / DC conversion unit 11 and the DC / DC conversion unit 10 perform the switching operation alternately, and when one of them performs the switching operation, the other stops the switching operation. That is, the AC / DC converter 11 and the DC / DC converter 10 each have a switching operation stop period. Thus, compared with a control method in which the two conversion units always perform switching operation, this control method can significantly reduce the switching loss of the power conversion device 1 as a whole.

《充電時の制御の仕様》
ここで、電力変換装置1における諸量を、以下のように定義する。
Ia*:電力系統3Sからの電流目標値
Iin:DC/DC変換部10の直流電流検出値(電流センサ17)
Iin*:DC/DC変換部10の電流目標値
Iinv*:AC/DC変換部11の交流電流目標値
Ig*:蓄電池2の直流電流目標値
Ic:コンデンサ19に流れる電流
Ica:コンデンサ23に流れる電流
<Control specifications during charging>
Here, various quantities in the power conversion device 1 are defined as follows.
Ia *: target current value from the power system 3S Iin: DC current detection value of the DC / DC converter 10 (current sensor 17)
Iin *: target current value of the DC / DC converter 10 Iinv *: target AC current of the AC / DC converter 11 Ig *: target DC current of the storage battery 2 Ic: current flowing through the capacitor 19 Ica: current flowing through the capacitor 23 Current

Va:交流電圧
Vg:蓄電池電圧
Vinv*:AC/DC変換部11の交流電圧目標値
Vo*:DC/DC変換部10のDCバス18側での電圧目標値
Pin:蓄電池2への入力電力
LOSS:電力変換装置1の電力損失
η:電力変換装置1の電力変換効率
Va: AC voltage Vg: Battery voltage Vinv *: AC voltage target value of the AC / DC converter 11 Vo *: Voltage target value on the DC bus 18 side of the DC / DC converter 10 Pin: Input power to the battery 2 P LOSS : power loss of power converter 1 η: power conversion efficiency of power converter 1

蓄電池2への入力電力Pinの平均値〈Pin〉は、
〈Pin〉=〈Iin×Vg〉 ・・・(1)
である。なお、記号〈 〉は、平均値を表すものとする(以下同様)。
また、電力系統3Sからの電流目標値の平均値〈Ia*〉は、
〈Ia*〉=〈Ig*×Vg〉/(η×〈Va〉) ・・・(2)
である。ここで、ηは、電力変換装置1の変換効率を表す定数である。
また、電流目標値Ia*は、
Ia*=(21/2)×〈Ia*〉×sinωt ・・・(3)
である。
The average value <Pin> of the input power Pin to the storage battery 2 is
<Pin> = <Iin × Vg> (1)
It is. The symbol <> represents an average value (the same applies hereinafter).
Moreover, the average value <Ia *> of the current target values from the power system 3S is
<Ia *> = <Ig * × Vg> / (η × <Va>) (2)
It is. Here, η is a constant representing the conversion efficiency of the power conversion device 1.
The current target value Ia * is
Ia * = (2 1/2 ) × <Ia *> × sin ωt (3)
It is.

一方、AC/DC変換部11に対する交流電流目標値Iinv*は、コンデンサ23のキャパシタンスCaを考慮して、
Iinv*=Ia* − s CaVa ・・・(4)
である。ここで、「s」は、ラプラス演算子である(以下同様。)。
On the other hand, the alternating current target value Iinv * for the AC / DC converter 11 takes into account the capacitance Ca of the capacitor 23.
Iinv * = Ia * −s CaVa (4)
It is. Here, “s” is a Laplace operator (the same applies hereinafter).

また、交流電圧目標値Vinv*は、交流リアクトル22のインピーダンスをZaとすると、
Vinv*=Va−Za Iinv* ・・・(5)
である。
Further, the AC voltage target value Vinv * is set such that the impedance of the AC reactor 22 is Za.
Vinv * = Va−Za Iinv * (5)
It is.

また、DC/DC変換部10への入力電圧目標値Vo*は、
Vo*=Max(Vg+Z Iin,Vinv*の絶対値) ・・・(6)
とすることができる。なお、「Max」は、( )内の大きい方を表す。Zは、直流リアクトル16のインピーダンスである。ここで、(Vg+Z Iin)は、前述の直流電圧目標値Vg’である。
Also, the input voltage target value Vo * to the DC / DC converter 10 is
Vo * = Max (absolute value of Vg + Z Iin, Vinv *) (6)
It can be. “Max” represents the larger one in (). Z is the impedance of the DC reactor 16. Here, (Vg + Z Iin) is the aforementioned DC voltage target value Vg ′.

また、DC/DC変換部電流目標値Iin*は、
Iin*=
{(Iinv*×Vinv*)−(s C Vo*)×Vo*} /
(Vg+ZIin) ・・・(7)
である。
Also, the DC / DC converter current target value Iin * is
Iin * =
{(Iinv * × Vinv *) − (s C Vo *) × Vo *} /
(Vg + ZIin) (7)
It is.

なお、コンデンサ19の静電容量C及び電力損失PLOSSが、(Iinv*×Vinv*)に比べて十分小さい場合、下記式(8)が成立する。この式(8)によって求まるIin*を式(6)、(7)の右辺に含まれるIinとして用いることができる。
Iin*=(Iinv*×Vinv*)/Vg ・・・(8)
In addition, when the electrostatic capacity C and the power loss P LOSS of the capacitor 19 are sufficiently smaller than (Iinv * × Vinv *), the following formula (8) is established. Iin * obtained by this equation (8) can be used as Iin included in the right side of equations (6) and (7).
Iin * = (Iinv * × Vinv *) / Vg (8)

以上のようにして、制御部12は、AC/DC変換部11への交流電圧目標値Vinv*の絶対値が、直流電圧目標値(Vg+Z Iin)よりも高い部分の電圧を出力する際には、DC/DC変換部10を動作させ、また、AC/DC変換部11への交流電圧目標値Vinv*の絶対値が、直流電圧目標値(Vg+Z Iin)よりも低い部分の電圧を出力する際にはAC/DC変換部11を動作させるように制御を行う。こうして、AC/DC変換部11及びDC/DC変換部10のスイッチング損失を低減し、より高効率で直流電力を出力することができる。   As described above, when the control unit 12 outputs the voltage of the portion where the absolute value of the AC voltage target value Vinv * to the AC / DC conversion unit 11 is higher than the DC voltage target value (Vg + Z Iin). When the DC / DC converter 10 is operated and the voltage of the portion where the absolute value of the AC voltage target value Vinv * to the AC / DC converter 11 is lower than the DC voltage target value (Vg + Z Iin) is output. Is controlled so as to operate the AC / DC converter 11. Thus, the switching loss of the AC / DC conversion unit 11 and the DC / DC conversion unit 10 can be reduced, and DC power can be output with higher efficiency.

さらに、DC/DC変換部10及びAC/DC変換部11は、ともに制御部12が設定した目標値に基づいて動作するため、両回路の高周波スイッチング期間が交互に切り替わるように動作を行っても、AC/DC変換部11に入力される交流電流に位相ずれや歪みが生じるのを抑制することができる。   Furthermore, since both the DC / DC conversion unit 10 and the AC / DC conversion unit 11 operate based on the target value set by the control unit 12, even if the operation is performed so that the high-frequency switching periods of both circuits are switched alternately. Further, it is possible to suppress the occurrence of phase shift or distortion in the alternating current input to the AC / DC converter 11.

《電圧波形図で見た放電動作》
図4は、電力変換装置1が、蓄電池2を放電させている場合の動作を概念的に示した電圧波形の図である。
(a)は、交流電圧目標値Vinv*の絶対値(ピーク値約141V,実効値約100V)、及び、直流電圧目標値Vg’(約48V)を示す。交流電圧目標値Vinv*とは、交流電圧Vaに基づいて、理想的にはこれよりも数度位相が進んだ状態を狙った、放電動作時におけるAC/DC変換部11の出力端での電圧となるべき値である。交流リアクトル22のインピーダンスを無視すれば、Vinv*=Vaである。直流電圧目標値Vg’とは、蓄電池電圧Vgに直流リアクトル16の電圧降下を考慮した値である。直流リアクトル16のインピーダンスを無視すれば、Vg’=Vgである。
なお、ここで言う電圧値は一例に過ぎない。制御部12は、これら2つの電圧を比較し、比較結果に基づいてAC/DC変換部11及びDC/DC変換部10を制御する。
<Discharge operation as seen in voltage waveform diagram>
FIG. 4 is a voltage waveform diagram conceptually showing the operation when the power conversion device 1 is discharging the storage battery 2.
(A) shows the absolute value (peak value about 141 V, effective value about 100 V) and DC voltage target value Vg ′ (about 48 V) of the AC voltage target value Vinv *. The AC voltage target value Vinv * is a voltage at the output terminal of the AC / DC conversion unit 11 during the discharge operation, which is ideally aimed at a state where the phase is advanced several degrees more than the AC voltage Va. It is a value that should be. If the impedance of the AC reactor 22 is ignored, Vinv * = Va. The DC voltage target value Vg ′ is a value in consideration of the voltage drop of the DC reactor 16 with respect to the storage battery voltage Vg. If the impedance of the DC reactor 16 is ignored, Vg ′ = Vg.
In addition, the voltage value said here is only an example. The control unit 12 compares these two voltages and controls the AC / DC conversion unit 11 and the DC / DC conversion unit 10 based on the comparison result.

まず、交流電圧目標値Vinv*の絶対値が直流電圧目標値Vg’より大きい期間(t1〜t2,t3〜t4)では、制御部12は、DC/DC変換部10をスイッチング動作させ、昇圧を行わせる(図4の(b))。この結果、DCバス18には(c)に示す電圧が現れる。   First, in a period (t1 to t2, t3 to t4) in which the absolute value of the AC voltage target value Vinv * is greater than the DC voltage target value Vg ′, the control unit 12 switches the DC / DC conversion unit 10 to increase the voltage. This is performed ((b) of FIG. 4). As a result, the voltage shown in (c) appears on the DC bus 18.

一方、交流電圧目標値Vinv*の絶対値が直流電圧目標値Vg’より小さい期間(t0〜t1,t2〜t3,t4〜t5)では、制御部12は、AC/DC変換部11をインバータとしてスイッチング動作させ、降圧を行わせる(図4の(d))。また、このスイッチング動作とは別に、AC/DC変換部11は、電力系統3Sの周波数の2倍に相当する周波数(例えば100Hz)の周期ごとに通電の極性を反転させる。このスイッチング動作は、例えば20kHzのスイッチング動作と比べると極めて低速である。一方、AC/DC変換部11がスイッチング動作を行っている間(t0〜t1,t2〜t3,t4〜t5)、DC/DC変換部10では、ハイサイドスイッチQ1,ローサイドスイッチQ2が共にオフの状態となり、ダイオードd1を通して電圧・電流をそのままスルー(通過)させる状態となっている。
この結果、(e)に示す所望の交流波形が得られる。
On the other hand, in a period (t0 to t1, t2 to t3, t4 to t5) in which the absolute value of the AC voltage target value Vinv * is smaller than the DC voltage target value Vg ′, the control unit 12 uses the AC / DC conversion unit 11 as an inverter. The switching operation is performed and the voltage is lowered ((d) in FIG. 4). Separately from this switching operation, the AC / DC converter 11 inverts the polarity of energization for each cycle of a frequency (for example, 100 Hz) corresponding to twice the frequency of the power system 3S. This switching operation is extremely slow compared to, for example, a 20 kHz switching operation. On the other hand, while the AC / DC converter 11 is performing the switching operation (t0 to t1, t2 to t3, t4 to t5), in the DC / DC converter 10, both the high side switch Q1 and the low side switch Q2 are off. In this state, the voltage / current is directly passed (passed) through the diode d1.
As a result, the desired AC waveform shown in (e) is obtained.

《放電時の制御の仕様》
ここで、充電時と同様に、電力変換装置1における諸量を、以下のように定義する。
Ia*:交流電路3への電流目標値
Iin:DC/DC変換部10の直流電流検出値(電流センサ17)
Iin*:DC/DC変換部10の電流目標値
Iinv*:AC/DC変換部11の交流電流目標値
Ig*:蓄電池2の直流電流目標値
Ic:コンデンサ19に流れる電流
Ica:コンデンサ23に流れる電流
<Control specifications during discharge>
Here, as in the case of charging, various quantities in the power conversion device 1 are defined as follows.
Ia *: target current value to AC circuit 3 Iin: DC current detection value of DC / DC converter 10 (current sensor 17)
Iin *: target current value of the DC / DC converter 10 Iinv *: target AC current of the AC / DC converter 11 Ig *: target DC current of the storage battery 2 Ic: current flowing through the capacitor 19 Ica: current flowing through the capacitor 23 Current

Va:交流電圧
Vg:蓄電池電圧
Vinv*:AC/DC変換部11の交流電圧目標値
Vo*:DC/DC変換部10のDCバス18側での電圧目標値
Pin:蓄電池2からの出力電力(逆の入力電力)
LOSS:電力変換装置1の電力損失
η:電力変換装置1の電力変換効率
Va: AC voltage Vg: Battery voltage Vinv *: AC voltage target value of the AC / DC converter 11 Vo *: Voltage target value on the DC bus 18 side of the DC / DC converter 10 Pin: Output power from the battery 2 ( Reverse input power)
P LOSS : Power loss of power converter 1 η: Power conversion efficiency of power converter 1

蓄電池2からの出力電力Pinの平均値〈Pin〉は、
〈Pin〉=〈Iin×Vg〉 ・・・(1’)
また、交流電路3への電流目標値の平均値〈Ia*〉は、
〈Ia*〉=〈Ig*×Vg〉/(η×〈Va〉) ・・・(2’)
である。ここで、ηは、電力変換装置1の変換効率を表す定数である。
また、電流目標値Ia*は、
Ia*=(21/2)×〈Ia*〉×sinωt ・・・(3’)
である。
The average value <Pin> of the output power Pin from the storage battery 2 is
<Pin> = <Iin × Vg> (1 ′)
Moreover, the average value <Ia *> of the current target value to the AC circuit 3 is
<Ia *> = <Ig * × Vg> / (η × <Va>) (2 ′)
It is. Here, η is a constant representing the conversion efficiency of the power conversion device 1.
The current target value Ia * is
Ia * = (2 1/2 ) × <Ia *> × sin ωt (3 ′)
It is.

一方、AC/DC変換部11に対する交流電流目標値Iinv*は、コンデンサ23のキャパシタンスCaを考慮して、
Iinv*=Ia* + s CaVa ・・・(4’)
である。
On the other hand, the alternating current target value Iinv * for the AC / DC converter 11 takes into account the capacitance Ca of the capacitor 23.
Iinv * = Ia * + s CaVa (4 ′)
It is.

また、交流電圧目標値Vinv*は、交流リアクトル22のインピーダンスをZaとすると、
Vinv*=Va+Za Iinv* ・・・(5’)
である。
Further, the AC voltage target value Vinv * is set such that the impedance of the AC reactor 22 is Za.
Vinv * = Va + Za Iinv * (5 ′)
It is.

また、DC/DC変換部10への入力電圧目標値Vo*は、
Vo*=Max(Vg−Z Iin,Vinv*の絶対値) ・・・(6’)
とすることができる。なお、「Max」は、( )内の大きい方を表す。Zは、直流リアクトル16のインピーダンスである。ここで、(Vg−Z Iin)は、直流電圧目標値Vg’である。
Also, the input voltage target value Vo * to the DC / DC converter 10 is
Vo * = Max (Vg−Z Iin, absolute value of Vinv *) (6 ′)
It can be. “Max” represents the larger one in (). Z is the impedance of the DC reactor 16. Here, (Vg−Z Iin) is the DC voltage target value Vg ′.

また、DC/DC変換部電流目標値Iin*は、
Iin*=
{(Iinv*×Vinv*)+(s C Vo*)×Vo*} /
(Vg−ZIin) ・・・(7’)
である。
Also, the DC / DC converter current target value Iin * is
Iin * =
{(Iinv * × Vinv *) + (s C Vo *) × Vo *} /
(Vg-ZIin) (7 ')
It is.

なお、コンデンサ19の静電容量C及び電力損失PLOSSが、(Iinv*×Vinv*)に比べて十分小さい場合、下記式(8’)が成立する。この式(8’)によって求まるIin*を式(6’)、(7’)の右辺に含まれるIinとして用いることができる。
Iin*=(Iinv*×Vinv*)/Vg ・・・(8’)
In addition, when the electrostatic capacity C and the power loss P LOSS of the capacitor 19 are sufficiently smaller than (Iinv * × Vinv *), the following formula (8 ′) is established. Iin * obtained by this equation (8 ′) can be used as Iin included in the right side of equations (6 ′) and (7 ′).
Iin * = (Iinv * × Vinv *) / Vg (8 ′)

以上のようにして、制御部12は、AC/DC変換部11の交流電圧目標値Vinv*の絶対値が、直流電圧目標値(Vg−Z Iin)よりも高い部分の電圧を出力する際には、DC/DC変換部10を動作させ、また、AC/DC変換部11の交流電圧目標値Vinv*の絶対値が、直流電圧(Vg−Z Iin)よりも低い部分の電圧を出力する際にはAC/DC変換部11を動作させるように制御を行う。こうして、AC/DC変換部11及びDC/DC変換部10のスイッチング損失を低減し、より高効率で直流電力を出力することができる。   As described above, when the control unit 12 outputs a voltage at a portion where the absolute value of the AC voltage target value Vinv * of the AC / DC conversion unit 11 is higher than the DC voltage target value (Vg−Z Iin). Operates the DC / DC converter 10 and outputs a voltage in a portion where the absolute value of the AC voltage target value Vinv * of the AC / DC converter 11 is lower than the DC voltage (Vg−Z Iin). Is controlled so as to operate the AC / DC converter 11. Thus, the switching loss of the AC / DC conversion unit 11 and the DC / DC conversion unit 10 can be reduced, and DC power can be output with higher efficiency.

さらに、DC/DC変換部10及びAC/DC変換部11は、ともに制御部12が設定した目標値に基づいて動作するため、両回路の高周波スイッチング期間が交互に切り替わるように動作を行っても、AC/DC変換部11から出力される交流電流に位相ずれや歪みが生じるのを抑制することができる。   Furthermore, since both the DC / DC conversion unit 10 and the AC / DC conversion unit 11 operate based on the target value set by the control unit 12, even if the operation is performed so that the high-frequency switching periods of both circuits are switched alternately. Further, it is possible to suppress the occurrence of a phase shift or distortion in the alternating current output from the AC / DC converter 11.

《制御の特徴》
上記のような制御(充電・放電)は、DC/DC変換部10及びAC/DC変換部11を常時スイッチング動作させず、交互に休止時間を作ることで全体としてスイッチングを減らす、いわば「最小スイッチング変換方式」である。このような電力変換装置1では、AC/DC変換部11及びDC/DC変換部10のいずれか一方により昇圧を行わせる期間と、他方により降圧を行わせる期間とが交互に出現することで、全体としてのスイッチング回数を低減する。これにより、電力変換装置1としてのスイッチング損失を低減し、電力変換の効率を高めることができる。
<Control features>
The above control (charging / discharging) does not always cause the DC / DC conversion unit 10 and the AC / DC conversion unit 11 to perform a switching operation, but reduces the switching as a whole by alternately creating a pause time. Conversion method ". In such a power conversion device 1, a period in which boosting is performed by one of the AC / DC conversion unit 11 and the DC / DC conversion unit 10 and a period in which stepping down is performed by the other appear alternately. Reduce the overall switching frequency. Thereby, the switching loss as the power converter device 1 can be reduced, and the efficiency of power conversion can be improved.

なお、上記のような最小スイッチング変換方式での制御を行うと、例えば蓄電池2を放電させる際に直流リアクトル16に流れる電流は、脈流になることがわかっている。この脈流の脈動周期は、電力系統3Sの周期の1/2である。すなわち、直流リアクトル16に流れる電流は脈流であり、1周期ごとに0になる。直流リアクトル16に流れる脈流が0になるタイミングは、交流電流のゼロクロスと同じタイミングである。なお、蓄電池2を充電する際に直流リアクトル16に流れる電流も、同様に、脈流になることがわかっている。
以下、この脈流を考慮したDC/DC変換部10の制御に関して具体的に説明する。
In addition, when the control by the above minimum switching conversion systems is performed, it turns out that the electric current which flows into the DC reactor 16 when discharging the storage battery 2, for example, becomes a pulsating flow. The pulsation cycle of this pulsating flow is ½ of the cycle of the power system 3S. That is, the current flowing through the DC reactor 16 is a pulsating flow, and becomes zero every cycle. The timing at which the pulsating flow flowing through the DC reactor 16 becomes 0 is the same timing as the zero crossing of the AC current. In addition, when charging the storage battery 2, it turns out that the electric current which flows into the direct current reactor 16 becomes a pulsating flow similarly.
Hereinafter, the control of the DC / DC conversion unit 10 in consideration of the pulsating flow will be specifically described.

《DC/DC変換部の付加的制御》
次に、DC/DC変換部10についての付加的な制御について説明する。
DC/DC変換部10のスイッチング方式としては、一般に、以下の方式がある。なお、以下の(i)、(ii)の方式は、参考例であり、実施形態ではない。
<< Additional control of DC / DC converter >>
Next, additional control for the DC / DC converter 10 will be described.
As a switching method of the DC / DC conversion unit 10, there are generally the following methods. The following methods (i) and (ii) are reference examples and are not embodiments.

(i)一方がオフのスイッチング方式
昇圧動作時は、ハイサイドスイッチQ1がオフに保持され、ローサイドスイッチQ2がPWM制御によりオン・オフを繰り返す。
降圧動作時は、ローサイドスイッチQ2がオフに保持され、ハイサイドスイッチQ1がPWM制御によりオン・オフを繰り返す。
(I) Switching method in which one is off During the boost operation, the high-side switch Q1 is held off, and the low-side switch Q2 is repeatedly turned on and off by PWM control.
During the step-down operation, the low-side switch Q2 is held off, and the high-side switch Q1 is repeatedly turned on / off by PWM control.

(ii)常時相補スイッチング方式
昇圧動作・降圧動作共に、2つのスイッチQ1,Q2がPWM制御によりオン・オフを繰り返し、ハイサイドスイッチQ1がオンのときローサイドスイッチQ2がオフ、ハイサイドスイッチQ1がオフのときローサイドスイッチQ2がオン、となる常時相補動作を行う。
(Ii) Always complementary switching system In both step-up operation and step-down operation, the two switches Q1 and Q2 are repeatedly turned on and off by PWM control. When the high-side switch Q1 is on, the low-side switch Q2 is off and the high-side switch Q1 is off In this case, a complementary operation is always performed in which the low side switch Q2 is turned on.

本実施形態では、条件に応じて上記(i)、(ii)を切り替えるスイッチングを行う。これを、以下、切り替え方式と称する。
具体的には、制御部12の制御により、直流リアクトル16に所定値より大きい電流が流れるときはDC/DC変換部10内で直流リアクトル16の一方向に通電経路を確保する。一方、直流リアクトル16に所定値より小さい電流が流れるときはDC/DC変換部10内で直流リアクトル16の双方向に通電経路を確保する。通電経路には、ハイサイドスイッチQ1及びその並列ダイオードd1、並びに、ローサイドスイッチQ2が関与する。なお、所定値より大きい電流が流れるとき、とは、直流リアクトル16に流れる電流が不連続になる期間が発生しないときの一例であり、所定値より小さい電流が流れるとき、とは、不連続になる期間が発生するときの一例である。すなわち、所定値は、不連続になるかならないかの境界に設定すればよい。
In the present embodiment, switching is performed to switch (i) and (ii) above according to conditions. This is hereinafter referred to as a switching method.
Specifically, under the control of the control unit 12, when a current larger than a predetermined value flows through the DC reactor 16, an energization path is secured in one direction of the DC reactor 16 in the DC / DC conversion unit 10. On the other hand, when a current smaller than a predetermined value flows through the DC reactor 16, an energization path is secured in both directions of the DC reactor 16 in the DC / DC converter 10. The high-side switch Q1, its parallel diode d1, and the low-side switch Q2 are involved in the energization path. Note that when a current larger than a predetermined value flows is an example when a period in which the current flowing through the DC reactor 16 is discontinuous does not occur. When a current smaller than a predetermined value flows, it is discontinuous. It is an example when a period occurs. That is, the predetermined value may be set at the boundary of whether or not it becomes discontinuous.

上記の一方向とは、例えば蓄電池2を放電させるときは図2の直流リアクトル16を右方向に抜ける電流の方向である。直流リアクトル16に所定値より小さい電流が流れるときは電流が逆極性(逆方向電流)となる場合があるが、直流リアクトル16の双方向に通電経路を確保することで、逆方向の電流も流せる。このように、逆方向の電流を阻止しないことによって、出力電力の指令値(Vinv*×Iinv*)と実際の出力電力との差を縮めることができるという知見が得られた。   For example, when the storage battery 2 is discharged, the above-mentioned one direction is the direction of the current flowing through the DC reactor 16 in FIG. 2 in the right direction. When a current smaller than a predetermined value flows through the DC reactor 16, the current may have a reverse polarity (reverse current). However, by securing a current-carrying path in both directions of the DC reactor 16, a reverse current can also flow. . Thus, the knowledge that the difference between the command value (Vinv * × Iinv *) of the output power and the actual output power can be reduced by not blocking the reverse current is obtained.

上記知見について詳しく説明すると、直流リアクトル16に流れる電流は脈流であり、1周期ごとに0になる。直流リアクトル16に流れる脈流が0になるタイミングは、交流電圧・交流電流のゼロクロスと同じタイミングである。最小スイッチング変換方式では、ゼロクロス及びその前後の近傍で高周波スイッチングを行うのは、AC/DC変換部11である。但し、直流電源側の電圧によっては、DC/DC変換部10も、ゼロクロス近傍の位相でスイッチング動作する。   If the said knowledge is demonstrated in detail, the electric current which flows into the DC reactor 16 will be a pulsating flow, and will be 0 for every period. The timing at which the pulsating flow flowing through the DC reactor 16 becomes 0 is the same timing as the zero cross of the AC voltage / AC current. In the minimum switching conversion method, the AC / DC conversion unit 11 performs high-frequency switching in the vicinity of the zero cross and its front and back. However, depending on the voltage on the DC power supply side, the DC / DC converter 10 also performs a switching operation with a phase in the vicinity of the zero cross.

直流リアクトル16に流れる脈流には、スイッチングによる高周波のインダクタリプルが含まれる。インダクタリプルを含む脈流が0に近づくと、インダクタリプルの振れ幅により電流値はマイナス領域に入ろうとする。ところが、その場合、DC/DC変換部10内で直流リアクトル16の一方向にのみ通電経路を確保した状態では、電流が不連続になる期間が発生することになる。電流が不連続になると、その本来の平均値を正確に検出することができない。そこで、この電力変換装置1では、DC/DC変換部10内で直流リアクトル16の一方向にのみ通電経路を確保した状態では電流が不連続になる期間が発生する場合、少なくとも当該期間は、DC/DC変換部10内で直流リアクトル16の双方向に通電経路を確保する。これにより、一方向では不連続になりそうな電流(小電流)が直流リアクトル16に流れるときは、直流リアクトル16内で双方向の電流の流れが可能となる。その結果、出力電力の指令値が相対的に小さいときに、電力変換装置の出力電力と指令値との差を縮小することができると考えられる。   The pulsating flow that flows through the DC reactor 16 includes high-frequency inductor ripple due to switching. When the pulsating flow including the inductor ripple approaches 0, the current value tends to enter a minus region due to the fluctuation width of the inductor ripple. However, in that case, in a state where the energization path is ensured only in one direction of the DC reactor 16 in the DC / DC conversion unit 10, a period in which the current becomes discontinuous occurs. When the current becomes discontinuous, the original average value cannot be detected accurately. Therefore, in the power conversion device 1, when a period in which the current is discontinuous occurs in the state where the energization path is ensured only in one direction of the DC reactor 16 in the DC / DC conversion unit 10, at least the period is DC. An energization path is ensured in both directions of the DC reactor 16 in the DC converter 10. Thus, when a current (small current) that is likely to be discontinuous in one direction flows through the DC reactor 16, bidirectional current flow is possible in the DC reactor 16. As a result, it is considered that the difference between the output power of the power converter and the command value can be reduced when the output power command value is relatively small.

例えば、直流リアクトル16に流れる電流が大きい場合(例えば10A)は、脈流の振幅が大きく、高周波のインダクタリプルが0レベルから十分に高い電流域で振れているため、電流が逆極性に振れることは無いか又は、僅かに逆極性に振れたとしても電流の検出値に大きな影響は無い。従って、電流センサ17は、精度良く、電流を検出することができる。その結果、制御の精度も良くなると考えられる。   For example, when the current flowing through the DC reactor 16 is large (for example, 10 A), the amplitude of the pulsating current is large, and the high-frequency inductor ripple is swung in a sufficiently high current range from the 0 level, so that the current swings in the reverse polarity. There is no significant influence on the detected current value even if it is slightly reversed. Therefore, the current sensor 17 can detect the current with high accuracy. As a result, it is considered that the control accuracy is improved.

一方、直流リアクトル16に流れる電流が小さい場合(例えば1A)は、脈流の振幅が小さく、高周波のインダクタリプルが0レベルに近いところで振れるため、電流が逆極性にも振れようとする場合がある。その場合、逆極性に振れようとする電流を上記(i)のように遮断してしまうと、電流センサ17は逆極性に振れようとしたときの本来の電流を検出できず、結果的に不連続な波形をサンプリングして検出することになる。そのため、検出値は正確さを欠く。   On the other hand, when the current flowing through the DC reactor 16 is small (for example, 1 A), the amplitude of the pulsating current is small and the high-frequency inductor ripple swings near 0 level. . In that case, if the current that tries to swing in the reverse polarity is interrupted as in (i) above, the current sensor 17 cannot detect the original current when it tries to swing in the reverse polarity, resulting in an inconvenience. A continuous waveform is sampled and detected. For this reason, the detected value lacks accuracy.

逆方向への通電を確保するためには、常時相補的にスイッチング素子Q1をオンにすることが考えられる。しかし、その場合、スイッチング損失を低減しようとする最小スイッチング変換方式の利点を減殺する。
そこで、必要な場合にのみ、相補的スイッチングを行う切り替え方式が好適であるとの結論に至った。
In order to ensure energization in the reverse direction, it is conceivable to always turn on the switching element Q1 in a complementary manner. In that case, however, the advantage of the minimum switching conversion scheme that attempts to reduce the switching loss is reduced.
Thus, it has been concluded that a switching method in which complementary switching is performed only when necessary.

具体的には、蓄電池2を放電させ、DC/DC変換部10を昇圧動作させる場合の制御部12は、直流リアクトル16に所定値より大きい電流が流れるときはハイサイドスイッチQ1をオフに保持してローサイドスイッチQ2を動作させ、直流リアクトル16に所定値より小さい電流が流れるときはハイサイドスイッチQ1及びローサイドスイッチQ2を相補的に動作させる。
また、蓄電池2を放電させ、DC/DC変換部10を昇圧動作させない場合の制御部12は、直流リアクトル16に所定値より大きい電流が流れるときはハイサイドスイッチQ1及びローサイドスイッチQ2を共にオフに保持し、直流リアクトル16に所定値より小さい電流が流れるときはハイサイドスイッチQ1をオン、ローサイドスイッチQ2をオフに保持する。
この場合、蓄電池放電時の電力変換装置1の出力電力と指令値との差を縮小することができる。
Specifically, the control unit 12 in the case of discharging the storage battery 2 and boosting the DC / DC conversion unit 10 holds the high-side switch Q1 off when a current larger than a predetermined value flows through the DC reactor 16. The low side switch Q2 is operated, and when a current smaller than a predetermined value flows through the DC reactor 16, the high side switch Q1 and the low side switch Q2 are operated complementarily.
Further, when the storage battery 2 is discharged and the DC / DC converter 10 is not boosted, the controller 12 turns off both the high-side switch Q1 and the low-side switch Q2 when a current larger than a predetermined value flows through the DC reactor 16. When a current smaller than a predetermined value flows through the DC reactor 16, the high side switch Q1 is kept on and the low side switch Q2 is kept off.
In this case, the difference between the output power of the power converter 1 and the command value when the storage battery is discharged can be reduced.

さらに、DC/DC変換部10を降圧動作させ、蓄電池2を充電する場合の制御部12は、直流リアクトル16に所定値より大きい電流が流れるときはローサイドスイッチQ2をオフに保持してハイサイドスイッチQ1を動作させ、直流リアクトル16に所定値より小さい電流が流れるときはハイサイドスイッチQ1及びローサイドスイッチQ2を相補的に動作させる。
また、DC/DC変換部10を降圧動作させずに蓄電池2を充電する場合の制御部12は、直流リアクトル16に所定値より大きい電流が流れるときはハイサイドスイッチQ1をオン、ローサイドスイッチQ2をオフに保持し、直流リアクトル16に所定値より小さい電流が流れるときもハイサイドスイッチQ1をオン、ローサイドスイッチQ2をオフに保持する。
この場合、蓄電池充電時の電力変換装置1への入力電力と指令値との差を縮小することができる。
Further, when the DC / DC conversion unit 10 is stepped down to charge the storage battery 2, the control unit 12 holds the low side switch Q <b> 2 off when a current larger than a predetermined value flows through the DC reactor 16, and the high side switch When Q1 is operated and a current smaller than a predetermined value flows through the DC reactor 16, the high side switch Q1 and the low side switch Q2 are operated complementarily.
In addition, when charging the storage battery 2 without causing the DC / DC conversion unit 10 to step down, the control unit 12 turns on the high side switch Q1 and turns on the low side switch Q2 when a current larger than a predetermined value flows through the DC reactor 16. The high-side switch Q1 is turned on and the low-side switch Q2 is kept off even when a current smaller than a predetermined value flows through the DC reactor 16 while being kept off.
In this case, the difference between the input power to the power conversion device 1 and the command value when charging the storage battery can be reduced.

《検証》
図5は、電力変換装置1を含む計測システムの概略構成を示す図である。この計測システムにより、例えば蓄電池2を放電させる場合の、指令値と出力電力との関係を調べることができる。図において、電力変換装置1は、その出力電力(例えば1kW)が負荷3L(1kW)で全て消費され電力系統3Sに逆潮流させないよう、制御されている。計測ユニット6は、電流センサ5による電流検出に基づいて逆潮流を監視している。計測ユニット6は、電力変換装置1と、通信線を介して通信し、計測データを取得すると共に、出力電力を指令することができる。計測ユニット6への運転指令は、パソコン7から近距離無線通信等で与えることができる。蓄電池2の充電時は、電流が逆方向となり、電力系統3Sから電力変換装置1を介して充電が行われる。
<Verification>
FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of a measurement system including the power conversion device 1. With this measurement system, for example, the relationship between the command value and the output power when the storage battery 2 is discharged can be examined. In the figure, the power conversion device 1 is controlled so that all of its output power (for example, 1 kW) is consumed by a load 3L (1 kW) and does not flow backward to the power system 3S. The measurement unit 6 monitors the reverse power flow based on the current detection by the current sensor 5. The measurement unit 6 can communicate with the power conversion device 1 via a communication line, acquire measurement data, and command output power. An operation command to the measurement unit 6 can be given from the personal computer 7 by short-range wireless communication or the like. When the storage battery 2 is charged, the current is reversed, and charging is performed from the power system 3 </ b> S via the power conversion device 1.

電力変換装置1に対する出力電力の指令値をマイナス(充電)からプラス(放電)へ直線的に変化させ、実際の出力電力の測定値を調べた結果、大電力では指令値と測定値と良く近似するが、小電力の場合、指令値と測定値との差が大きくなる傾向が見られた。   The command value of the output power for the power converter 1 is linearly changed from minus (charge) to plus (discharge), and the measured value of the actual output power is examined. However, in the case of low power, there was a tendency for the difference between the command value and the measured value to increase.

図6は、前述の(i)すなわち、一方がオフのスイッチング方式で、出力電力の指令値を2000W、出力電流目標値10Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。(a)は、出力電流(50Hz,周期0.02秒)、(b)は直流リアクトル16に流れる電流、(c)はローサイドスイッチQ2のゲート信号、(d)はハイサイドスイッチQ1のゲート信号を、それぞれ示している。一方がオフのスイッチング方式のため、(d)に示すように、ハイサイドスイッチQ1はオフを保持している。
この場合の出力電力(平均)は、2008Wであった。
FIG. 6 is a graph showing a simulation result when the above-mentioned (i), that is, one of the switching methods is OFF, the output power command value is 2000 W, and the output current target value is 10 A. (A) is an output current (50 Hz, period 0.02 seconds), (b) is a current flowing through the DC reactor 16, (c) is a gate signal of the low-side switch Q2, and (d) is a gate signal of the high-side switch Q1. Respectively. Since one of the switching systems is off, the high-side switch Q1 is kept off as shown in (d).
The output power (average) in this case was 2008W.

図7は、前述の(ii)すなわち、常時相補スイッチング方式で、出力電力の指令値を2000W、出力電流目標値10Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。(a)は、出力電流(50Hz,周期0.02秒)、(b)は直流リアクトル16に流れる電流、(c)はローサイドスイッチQ2のゲート信号、(d)はハイサイドスイッチQ1のゲート信号を、それぞれ示している。常時相補スイッチング方式のため、(c)、(d)は互いに1/0が反転したものとなる。
この場合の出力電力(平均)は、2009Wであった。
FIG. 7 is a graph showing a simulation result when the above-mentioned (ii), that is, the always complementary switching method, the output power command value is 2000 W, and the output current target value is 10 A. (A) is an output current (50 Hz, period 0.02 seconds), (b) is a current flowing through the DC reactor 16, (c) is a gate signal of the low-side switch Q2, and (d) is a gate signal of the high-side switch Q1. Respectively. Since they are always complementary switching systems, (c) and (d) are inverted 1/0.
The output power (average) in this case was 2009W.

そして、図8は、本実施形態の、切り替え方式で、出力電力の指令値を2000W、出力電流目標値10A、直流リアクトル16の電流の「所定値」を1Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。(a)は、出力電流(50Hz,周期0.02秒)、(b)は直流リアクトル16に流れる電流、(c)はローサイドスイッチQ2のゲート信号、(d)はハイサイドスイッチQ1のゲート信号を、それぞれ示している。ローサイドスイッチQ2がスイッチング動作を行っている期間は、直流リアクトル16の電流が1Aより大きいため、ハイサイドスイッチQ1はオフを保持している。DC/DC変換部10がスイッチング動作を停止している期間に直流リアクトル16に流れる電流が1Aより小さくなると、ハイサイドスイッチQ1がオンになる。
この場合の出力電力(平均)は、2009Wであった。
FIG. 8 is a graph showing a simulation result when the command value of the output power is 2000 W, the output current target value is 10 A, and the “predetermined value” of the current of the DC reactor 16 is 1 A in the switching method of this embodiment. It is. (A) is an output current (50 Hz, period 0.02 seconds), (b) is a current flowing through the DC reactor 16, (c) is a gate signal of the low-side switch Q2, and (d) is a gate signal of the high-side switch Q1. Respectively. During the period in which the low-side switch Q2 is performing the switching operation, the current in the DC reactor 16 is greater than 1A, so the high-side switch Q1 is kept off. When the current flowing through the DC reactor 16 becomes smaller than 1A during the period when the DC / DC conversion unit 10 stops the switching operation, the high side switch Q1 is turned on.
The output power (average) in this case was 2009W.

図9及び図12は、前述の(i)すなわち、一方がオフのスイッチング方式で、出力電力の指令値を200W、出力電流目標値1Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。図12は、図9における縦軸の電流値のスケールを拡大した図である。図9(又は図12)において、(a)は、出力電流(50Hz,周期0.02秒)、(b)は直流リアクトル16に流れる電流、(c)はローサイドスイッチQ2のゲート信号、(d)はハイサイドスイッチQ1のゲート信号を、それぞれ示している。一方がオフのスイッチング方式のため、(d)に示すように、ハイサイドスイッチQ1はオフを保持している。ここで、注目すべきは、(b)に示す電流が、スイッチング動作中に、0に張り付いている(マイナスになれないため0になっている)箇所がある点である。すなわち、電流の波形は不連続になっている。
この場合の出力電力(平均)は、392Wであった。
FIG. 9 and FIG. 12 are graphs showing the simulation results when the above-mentioned (i), that is, one of the switching methods is OFF, the output power command value is 200 W, and the output current target value is 1A. FIG. 12 is an enlarged view of the current value scale on the vertical axis in FIG. In FIG. 9 (or FIG. 12), (a) is the output current (50 Hz, period 0.02 seconds), (b) is the current flowing through the DC reactor 16, (c) is the gate signal of the low-side switch Q2, (d ) Indicates the gate signal of the high-side switch Q1. Since one of the switching systems is off, the high-side switch Q1 is kept off as shown in (d). Here, it should be noted that there is a portion where the current shown in (b) is stuck to 0 (it is 0 because it cannot be negative) during the switching operation. That is, the current waveform is discontinuous.
The output power (average) in this case was 392W.

図10及び図13は、前述の(ii)すなわち、常時相補スイッチング方式で、出力電力の指令値を200W、出力電流目標値1Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。図13は、図10における縦軸の電流値のスケールを拡大した図である。図10(又は図13)において、(a)は、出力電流(50Hz,周期0.02秒)、(b)は直流リアクトル16に流れる電流、(c)はローサイドスイッチQ2のゲート信号、(d)はハイサイドスイッチQ1のゲート信号を、それぞれ示している。常時相補スイッチング方式のため、(c)、(d)は互いに1/0が反転したものとなる。(b)に示すように、電流はマイナスの領域に入り込んでいる。すなわち、図9のように、0に張り付いてはいない(波形は連続している。)。
この場合の出力電力(平均)は、361Wであった。
FIG. 10 and FIG. 13 are graphs showing the simulation results when the above-mentioned (ii), that is, the always complementary switching method, the output power command value is 200 W, and the output current target value is 1A. FIG. 13 is an enlarged view of the current value scale on the vertical axis in FIG. In FIG. 10 (or FIG. 13), (a) is the output current (50 Hz, period 0.02 seconds), (b) is the current flowing through the DC reactor 16, (c) is the gate signal of the low-side switch Q2, (d ) Indicates the gate signal of the high-side switch Q1. Since they are always complementary switching systems, (c) and (d) are inverted 1/0. As shown in (b), the current enters the negative region. That is, it does not stick to 0 as shown in FIG. 9 (the waveform is continuous).
The output power (average) in this case was 361W.

そして、図11及び図14は、本実施形態の、切り替え方式で、出力電力の指令値を200W、出力電流目標値1A、直流リアクトル16の電流の「所定値」を1Aとしたときのシミュレーション結果を示すグラフである。図14は、図11における縦軸の電流値のスケールを拡大した図である。図11(又は図14)において、(a)は、出力電流(50Hz,周期0.02秒)、(b)は直流リアクトル16に流れる電流、(c)はローサイドスイッチQ2のゲート信号、(d)はハイサイドスイッチQ1のゲート信号を、それぞれ示している。ローサイドスイッチQ2がスイッチング動作を行っている期間のうち、直流リアクトル16の電流が1Aより大きいときは、ハイサイドスイッチQ1はオフを保持しているが、電流が1Aより小さくなると、ハイサイドスイッチQ1がローサイドスイッチQ2と相補的にスイッチング動作を行う。また、DC/DC変換部10がスイッチング動作を停止している期間で直流リアクトル16に流れる電流が1Aより小さいときは、ハイサイドスイッチQ1がオン保持になる。すなわち、ここでも、ハイサイドスイッチQ1がローサイドスイッチQ2と相補的に動作している。(b)に示すように、電流はマイナスの領域に入り込んでいる。すなわち、図9のように、0に張り付いてはいない(波形は連続している。)。
この場合の出力電力(平均)は、361Wであった。
FIG. 11 and FIG. 14 show the simulation results when the command value of the output power is 200 W, the output current target value 1A, and the “predetermined value” of the current of the DC reactor 16 is 1A in the switching method of this embodiment. It is a graph which shows. FIG. 14 is an enlarged view of the current value scale on the vertical axis in FIG. In FIG. 11 (or FIG. 14), (a) is the output current (50 Hz, period 0.02 seconds), (b) is the current flowing through the DC reactor 16, (c) is the gate signal of the low-side switch Q2, (d ) Indicates the gate signal of the high-side switch Q1. During the switching operation of the low side switch Q2, when the current of the DC reactor 16 is larger than 1A, the high side switch Q1 is kept off, but when the current is smaller than 1A, the high side switch Q1 Performs a complementary switching operation to the low-side switch Q2. Further, when the current flowing through the DC reactor 16 is smaller than 1 A during the period in which the DC / DC conversion unit 10 stops the switching operation, the high-side switch Q1 is kept on. That is, also here, the high side switch Q1 operates complementarily to the low side switch Q2. As shown in (b), the current enters the negative region. That is, it does not stick to 0 as shown in FIG. 9 (the waveform is continuous).
The output power (average) in this case was 361W.

《検証のまとめ》
電力の指令値が2000Wという大電力の指令値の際は、3方式ともに、2008W若しくは2009Wという指令値に近い値が出ている。一方、電力の指令値が200Wという小電力の指令値の際は、3方式とも誤差が出るが、(i)の方式に比べて、常時相補スイッチング方式及び、本実施形態の切り替え方式は、誤差が小さくなり、指令値に近づいている。常時相補スイッチング方式と、本実施形態の切り替え方式とでは、数値に差が無いが、図10の(d)と図11の(d)との比較によっても明らかなように、本実施形態の切り替え方式は、スイッチング回数が少ない。従って、常時相補スイッチング方式よりもスイッチング損失が低減され、駆動電力が低減される。
<Summary of verification>
When the command value of power is 2000 W, the command value of 2000 W is close to the command value of 2008 W or 2009 W for all three methods. On the other hand, when the power command value is a low power command value of 200 W, there is an error in all three methods. However, compared with the method (i), the always complementary switching method and the switching method of this embodiment are different in error. Is getting smaller and approaching the command value. There is no difference in numerical values between the constant complementary switching method and the switching method of this embodiment, but as is apparent from a comparison between FIG. 10 (d) and FIG. 11 (d), the switching of this embodiment is performed. The method has few switching times. Accordingly, the switching loss is reduced and the driving power is reduced as compared with the always complementary switching method.

このように、本実施形態の電力変換装置1及びその制御方法によれば、最小スイッチング変換方式による高効率を実現しつつ、電力を指令値に近づけることができる。また、電力を指令値に近づけるためのスイッチング損失は、常時相補スイッチング方式より少ない。但し、高効率を最優先しない場合には、常時相補スイッチング方式を行うことも、排除しない。   As described above, according to the power conversion device 1 and the control method thereof according to the present embodiment, the power can be brought close to the command value while realizing high efficiency by the minimum switching conversion method. In addition, the switching loss for bringing the electric power close to the command value is less than that of the always complementary switching method. However, if high efficiency is not given the highest priority, it is not excluded to always perform the complementary switching method.

《その他》
なお、上記実施形態では、直流電源2は蓄電池であるとして説明したが、直流電源2は蓄電池以外であってもよい。例えば、直流電源が太陽光発電パネルであってもよい。その場合、電力変換装置1は、充電方向への変換動作をすることはできないが、太陽光発電パネルの出力を交流に変換して負荷3Lに供給し、また、負荷3Lに供給してもなお余る電力は、電力系統3と系統連系して売電することができる。そして、この場合も、上述の切り替え方式により、電力変換の制御精度を高めることができる。なお、直流リアクトル16の双方向通電を確保した場合、太陽光発電パネル自体には電流の流入はないが、この場合の電流は、コンデンサ15に流すことができる。
<Others>
In the above embodiment, the DC power supply 2 is described as a storage battery, but the DC power supply 2 may be other than the storage battery. For example, the DC power source may be a solar power generation panel. In this case, the power conversion device 1 cannot perform the conversion operation in the charging direction, but converts the output of the photovoltaic power generation panel into an alternating current and supplies it to the load 3L, and even if supplied to the load 3L The surplus power can be sold by being connected to the power system 3. In this case as well, the control accuracy of power conversion can be increased by the switching method described above. Note that when bidirectional energization of the DC reactor 16 is ensured, no current flows into the photovoltaic power generation panel itself, but the current in this case can flow through the capacitor 15.

また、上記実施形態では、電力系統3Sを含む交流電路3に接続されている電力変換装置1を示したが、これに限らず、電力系統3Sとは接続されていない自立電源システムに用いる電力変換装置1であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the power converter device 1 connected to the alternating current circuit 3 containing the electric power grid | system 3S was shown, it is not restricted to this, The electric power conversion used for the stand-alone power supply system not connected with the electric power grid | system 3S The device 1 may be used.

《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
《Supplementary Note》
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 電力変換装置
2 直流電源(例えば蓄電池)
3 交流電路
3L 負荷
3S 電力系統
5 電流センサ
6 計測ユニット
7 パソコン
10 DC/DC変換部
11 AC/DC変換部
12 制御部
14 電圧センサ
15 コンデンサ
16 直流リアクトル
17 電流センサ
18 DCバス
21 フィルタ回路
22 交流リアクトル
23 コンデンサ
24 電流センサ
25 電圧センサ
26 電流センサ
d1〜d6 ダイオード
Q1 スイッチング素子/ハイサイドスイッチ
Q2 スイッチング素子/ローサイドスイッチ
Q3〜Q6 スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter device 2 DC power supply (for example, storage battery)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 AC circuit 3L Load 3S Power system 5 Current sensor 6 Measurement unit 7 Personal computer 10 DC / DC conversion part 11 AC / DC conversion part 12 Control part 14 Voltage sensor 15 Capacitor 16 DC reactor 17 Current sensor 18 DC bus 21 Filter circuit 22 AC Reactor 23 Capacitor 24 Current sensor 25 Voltage sensor 26 Current sensor d1-d6 Diode Q1 Switching element / High-side switch Q2 Switching element / Low-side switch Q3-Q6 Switching element

Claims (8)

交流電路に接続された負荷と直流電源との間に設けられる電力変換装置であって、
前記交流電路の交流電圧を検出する電圧センサと、
前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、
前記DCバスに接続されたコンデンサと、
前記DCバスと前記直流電源との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部と、
前記直流リアクトルに流れる電流を検出する電流センサと、
前記直流電源の両端電圧を直流電源電圧として検出する電圧センサと、
前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記直流電源電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御方式を実行し、かつ、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向にのみ通電経路を確保した状態では電流が不連続になる期間が発生する場合、少なくとも当該期間は、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する制御部と、
を備えている電力変換装置。
A power converter provided between a load connected to an AC circuit and a DC power source,
A voltage sensor for detecting an AC voltage of the AC circuit;
An AC / DC converter provided between the load and a DC bus;
A capacitor connected to the DC bus;
A high-side switch having a parallel diode provided between the DC bus and the DC power source, provided between the DC reactor, and the DC reactor and the high potential side electric circuit of the DC bus; and A DC / DC converter including a low-side switch having a parallel diode provided between a DC reactor and a low potential side circuit of the DC bus;
A current sensor for detecting a current flowing through the DC reactor;
A voltage sensor for detecting a voltage across the DC power supply as a DC power supply voltage;
The absolute value of the AC voltage target value based on the AC voltage and the DC voltage target value based on the DC power supply voltage are compared with each other, and based on the magnitude relationship, the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit A control method is executed in which a period in which boosting is performed by a switching operation mainly using one of them and a period in which voltage reduction is performed by a switching operation mainly by the other appear alternately, and within the DC / DC converter In the state where the energization path is secured only in one direction of the DC reactor, when a period in which the current becomes discontinuous occurs, the energization path is provided in both directions of the DC reactor in the DC / DC converter at least during the period. A control unit to secure,
A power conversion device comprising:
前記直流電源から出力させ、前記DC/DC変換部を昇圧動作させる場合の前記制御部は、前記不連続になる期間が発生しないときは前記ハイサイドスイッチをオフに保持して前記ローサイドスイッチを動作させ、前記不連続になる期間が発生するときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを相補的に動作させ、
前記直流電源から出力させ、前記DC/DC変換部を昇圧動作させない場合の前記制御部は、前記不連続になる期間が発生しないときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを共にオフに保持し、前記不連続になる期間が発生するときは前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持する、請求項1に記載の電力変換装置。
When the DC power supply is output from the DC power source and the DC / DC converter is boosted, the control unit operates the low side switch while keeping the high side switch off when the discontinuous period does not occur. When the discontinuous period occurs, the high side switch and the low side switch are operated in a complementary manner,
When the DC power supply is output from the DC power supply and the DC / DC converter is not boosted, the control unit holds both the high-side switch and the low-side switch off when the discontinuous period does not occur. The power conversion device according to claim 1, wherein when the discontinuous period occurs, the high-side switch is kept on and the low-side switch is kept off.
前記DC/DC変換部を降圧動作させ、前記直流電源を充電する場合の前記制御部は、前記不連続になる期間が発生しないときは前記ローサイドスイッチをオフに保持して前記ハイサイドスイッチを動作させ、前記不連続になる期間が発生するときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを相補的に動作させ、
前記DC/DC変換部を降圧動作させずに前記直流電源を充電する場合の前記制御部は、前記不連続になる期間が発生しないときは前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持し、前記不連続になる期間が発生するときも前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持する、請求項1に記載の電力変換装置。
When the DC / DC converter is stepped down and the DC power supply is charged, the controller operates the high side switch while keeping the low side switch off when the discontinuous period does not occur. When the discontinuous period occurs, the high side switch and the low side switch are operated in a complementary manner,
When charging the DC power supply without causing the DC / DC converter to step down, the control unit keeps the high-side switch on and the low-side switch off when the discontinuous period does not occur The power conversion device according to claim 1, wherein the high-side switch is kept on and the low-side switch is kept off even when the discontinuous period occurs.
交流電路に接続された負荷と直流電源との間に設けられ、前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、前記DCバスと前記直流電源との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部とを備える電力変換装置の制御方法であって、
前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記直流電源電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御を実行し、かつ、
前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向にのみ通電経路を確保した状態では電流が不連続になる期間が発生する場合、少なくとも当該期間は、前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する、電力変換装置の制御方法。
An AC / DC converter provided between a load connected to an AC circuit and a DC power supply, an AC / DC converter provided between the load and a DC bus, and provided between the DC bus and the DC power supply; A DC reactor, a high-side switch having a parallel diode provided between the DC reactor and the high potential side circuit of the DC bus, and between the DC reactor and the low potential side circuit of the DC bus A DC / DC converter including a low-side switch having a parallel diode, and a method for controlling a power converter,
The absolute value of the AC voltage target value based on the AC voltage and the DC voltage target value based on the DC power supply voltage are compared with each other, and based on the magnitude relationship, the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit Executing a control in which a period in which boosting is performed by a switching operation mainly using one of them and a period in which voltage reduction is performed by a switching operation mainly by the other appear alternately; and
When a period in which the current is discontinuous occurs in a state where the energization path is ensured only in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, at least the period of the DC reactor is in the DC / DC converter. A method for controlling a power conversion device that secures a current-carrying path in both directions.
電力系統及び電力系統に接続された負荷と蓄電池との間に設けられる電力変換装置であって、
前記電力系統の交流電圧を検出する電圧センサと、
前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、
前記DCバスに接続されたコンデンサと、
前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部と、
前記直流リアクトルに流れる電流を検出する電流センサと、
前記蓄電池の両端電圧を蓄電池電圧として検出する電圧センサと、
前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記蓄電池電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御方式を実行し、かつ、前記直流リアクトルに所定値より大きい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向に通電経路を確保し、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する制御部と、
を備えている電力変換装置。
A power conversion device provided between a power system and a load connected to the power system and a storage battery,
A voltage sensor for detecting an AC voltage of the power system;
An AC / DC converter provided between the load and a DC bus;
A capacitor connected to the DC bus;
A DC reactor provided between the DC bus and the storage battery; a high-side switch having a parallel diode provided between the DC reactor and the high-potential side circuit of the DC bus; and the DC A DC / DC converter including a low-side switch having a parallel diode provided between a reactor and a low potential side circuit of the DC bus;
A current sensor for detecting a current flowing through the DC reactor;
A voltage sensor for detecting a voltage across the storage battery as a storage battery voltage;
The absolute value of the AC voltage target value based on the AC voltage and the DC voltage target value based on the storage battery voltage are compared with each other, and based on the magnitude relationship, any of the AC / DC converter and the DC / DC converter A control method in which a period in which the voltage is boosted by the switching operation mainly in one and a period in which the voltage is lowered by the switching operation mainly in the other is executed, and the DC reactor has a predetermined value When a large current flows, an energization path is ensured in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, and when a current smaller than the predetermined value flows in the DC reactor, the DC reactor in the DC / DC converter. A control unit that secures an energization path in both directions,
A power conversion device comprising:
前記蓄電池を放電させ、前記DC/DC変換部を昇圧動作させる場合の前記制御部は、前記直流リアクトルに前記所定値より大きい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチをオフに保持して前記ローサイドスイッチを動作させ、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを相補的に動作させ、
前記蓄電池を放電させ、前記DC/DC変換部を昇圧動作させない場合の前記制御部は、前記直流リアクトルに前記所定値より大きい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを共にオフに保持し、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持する、請求項5に記載の電力変換装置。
When discharging the storage battery and boosting the DC / DC conversion unit, the control unit holds the high-side switch off when a current larger than the predetermined value flows through the DC reactor, and the low-side switch When a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, the high side switch and the low side switch are operated in a complementary manner,
When the storage battery is discharged and the DC / DC converter is not boosted, the controller holds both the high-side switch and the low-side switch off when a current larger than the predetermined value flows through the DC reactor. The power converter according to claim 5, wherein when the current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, the high-side switch is kept on and the low-side switch is kept off.
前記DC/DC変換部を降圧動作させ、前記蓄電池を充電する場合の前記制御部は、前記直流リアクトルに前記所定値より大きい電流が流れるときは前記ローサイドスイッチをオフに保持して前記ハイサイドスイッチを動作させ、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを相補的に動作させ、
前記DC/DC変換部を降圧動作させずに前記蓄電池を充電する場合の前記制御部は、前記直流リアクトルに前記所定値より大きい電流が流れるときは前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持し、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときも前記ハイサイドスイッチをオン、前記ローサイドスイッチをオフに保持する、請求項5に記載の電力変換装置。
When the DC / DC converter is operated in a step-down manner and the storage battery is charged, the controller holds the low-side switch off when a current larger than the predetermined value flows through the DC reactor. When a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, the high side switch and the low side switch are operated in a complementary manner,
When charging the storage battery without stepping down the DC / DC converter, the controller turns on the high-side switch and turns off the low-side switch when a current larger than the predetermined value flows through the DC reactor. The power conversion device according to claim 5, wherein the high-side switch is kept on and the low-side switch is kept off even when a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor.
電力系統及び電力系統に接続された負荷と蓄電池との間に設けられ、前記負荷とDCバスとの間に設けられたAC/DC変換部と、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられ、直流リアクトル、並びに、前記直流リアクトルと前記DCバスの高電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するハイサイドスイッチ、及び、前記直流リアクトルと前記DCバスの低電位側電路との間に設けられた、並列ダイオードを有するローサイドスイッチ、を含むDC/DC変換部とを備える電力変換装置の制御方法であって、
前記交流電圧に基づく交流電圧目標値の絶対値と前記蓄電池電圧に基づく直流電圧目標値とを互いに比較し、その大小関係に基づいて、前記AC/DC変換部及び前記DC/DC変換部のいずれか一方を主体としたスイッチング動作により昇圧を行わせる期間と、他方を主体としたスイッチング動作により降圧を行わせる期間とが交互に出現する制御を実行し、かつ、
前記直流リアクトルに所定値より大きい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの一方向に通電経路を確保し、前記直流リアクトルに前記所定値より小さい電流が流れるときは前記DC/DC変換部内で前記直流リアクトルの双方向に通電経路を確保する、電力変換装置の制御方法。
Provided between an electric power system and a load connected to the electric power system and a storage battery, and provided between an AC / DC conversion unit provided between the load and the DC bus, and between the DC bus and the storage battery. A high-side switch having a parallel diode provided between the DC reactor, the DC reactor and the high potential side circuit of the DC bus, and the DC reactor and the low potential side circuit of the DC bus. A control method for a power conversion device including a DC / DC conversion unit including a low-side switch having a parallel diode provided therebetween,
The absolute value of the AC voltage target value based on the AC voltage and the DC voltage target value based on the storage battery voltage are compared with each other, and based on the magnitude relationship, any of the AC / DC converter and the DC / DC converter Performing a control in which a period in which the voltage is boosted by the switching operation mainly using one of them and a period in which the voltage is lowered by the switching operation mainly by the other, and
When a current larger than a predetermined value flows through the DC reactor, an energization path is secured in one direction of the DC reactor in the DC / DC converter, and when a current smaller than the predetermined value flows through the DC reactor, the DC / DC A method for controlling a power converter, wherein a current path is secured in both directions of the DC reactor in a DC converter.
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