JP2018007538A - バスキャパシタの放電方法、コントローラ、ｄｃ−ｄｃコンバータ及びインバータ - Google Patents

Abstract

【課題】バスキャパシタの放電方法、コントローラ、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びインバータを提供する。【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源がオフにされた後、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの母線キャパシタの検出電圧が予め設定された条件を満たすと判定された場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータのスイッチをオン又はオフに制御することで、電圧が予め設定された条件を満たさなくなるまで、バスキャパシタ、スイッチ、及びＤＣ−ＤＣコンバータ又はリアクトルのリアクトルに電流ループを形成させる。この方法に基づいて、バスキャパシタの放電機能が達成される。ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源がオフされた後、追加の放電回路を必要とせずに、従来技術で要求されていた放電回路の追加による問題点を解決することができる。【選択図】図１

Description

本開示は、電力変換の技術分野に関し、特にバスキャパシタの放電方法、コントローラ、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びインバータに関する。

現在、様々なＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源を切った後、直流母線キャパシタに蓄えられた電気エネルギーを追加の放電回路を介して放電する必要があり、さもなければ、放電のための待ち時間は非常に長く、安全上の懸念が生じる。

従来の放電回路では、高抵抗の放電抵抗がバスキャパシタに直接に並列に接続される。
電源がオフにされた後、バスキャパシタは放電抵抗を介して連続的に放電する。しかしながら、このような連続放電は、システムの動作中にも発生し、エネルギー損失と効率低下という短所がある。加えて、高電圧バスに並列に接続された放電抵抗器については、絶縁方法、放熱方法、及び設置方法を考慮する必要がある。

別の従来の放電回路では、スイッチングユニットと、前記スイッチングユニットを介して前記バスキャパシタに接続された放電ユニットと、前記スイッチングユニットに連結された制御ユニットとを含む。前記制御ユニットは、電源オフ状態において、スイッチングユニットをオンに制御することで、前記放電ユニットと前記バスキャパシタとにおいて放電ループを形成させるように制御し、電源投入時には、スイッチングユニットをオフにする。この種の放電回路を高電圧ＤＣ−ＤＣコンバータに適用すると、２つの放電回路が必要であり、ハードウェアコストが高くなり、大きな構造スペースが占有される。このため、モジュール型ＤＣ−ＤＣコンバータのために、小さな体積及び高密度の設計傾向に対する障壁が形成される。

前記問題点に鑑みて、従来技術において追加の放電回路を必要とせずにバスキャパシタの放電方法を提供することが急務である。

前記に鑑みて、従来技術において追加の放電回路を必要とするという問題点を解決するために、本開示にかかる、バスキャパシタの放電方法、コントローラ、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びインバータを提供する。

前記目的を達成するために、以下の技術的解決策が本開示に従って提供される。

本開示によれば、バスキャパシタの放電方法が提供される。この方法は、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータのコントローラに適用される。ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータは、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルを含む。バスキャパシタの放電方法は以下のステップを含む。

前記方法は、前記バスキャパシタの両端の電圧を検出するステップを含む。

前記方法は、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源が切断された後、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たしているかどうかを判定するステップを含む。

前記方法は、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、スイッチをオン又はオフに制御することで、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させるステップを含む。

前記方法は、好ましくは、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たすかどうかを判定するステップは、バスキャパシタの両端の電圧が放電しきい値以上であるか否かを判定するステップを含む。

好ましくは、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータにバスキャパシタの放電方法を適用する場合において、前記バスキャパシタは第１のバスキャパシタ及び第２のバスキャパシタを含み、前記スイッチは直列に接続された第１のスイッチと第２のスイッチと、直列に接続された第３のスイッチ及び第４のスイッチとを備え、リアクトルの２つの端子にそれぞれ２つの直列接続点が接続される。

前記方法は、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、スイッチをオン又はオフに制御することで、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させるステップは以下のステップを含む。

前記方法は、第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、前記第１のバスキャパシタの両端の電圧が前記プリセット条件を満たさなくなるまで、第４のスイッチがオンに制御され、第１のプリセット周期パルスに応答して前記第１のスイッチがオンされるように制御するステップを含む。

前記方法は、第２のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、第２のスイッチをオンに制御され、前記第１のプリセット周期パルスに応答して前記第３のスイッチがオンされるように制御するステップを含む。

好ましくは、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータにバスキャパシタの放電方法を適用する場合、バスキャパシタは第１のバスキャパシタと第２のバスキャパシタとを含み、スイッチは、直列に接続された第１のスイッチと第２のスイッチと、直列に接続された第３のスイッチ及び第４のスイッチとを備え、リアクトルの２つの端子にそれぞれ２つの直列接続点が接続される。

バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、スイッチをオン又はオフに制御することで、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させることは、以下のステップを含む。

第１のバスキャパシタの両端の電圧及び／又は第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たす場合には、第１のバスキャパシタの両端間の電圧も第２のバスキャパシタの両端間の電圧もプリセット条件を満足しなくなるまで、第２のプリセット周期パルスに応答して２つのスイッチ群を交互にオン又はオフするように制御するステップを含み、２つのスイッチ群のうちの１つは、同時にオン又はオフされる第１のスイッチ及び第４のスイッチを含み、前記２つのスイッチ群のうちの他の１つは、同時にオン又はオフされる第２のスイッチと第３のスイッチを含む。

コントローラは、本開示に従って提供される。コントローラは、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータに適用される。ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータは、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルを含む。前記コントローラは以下を含む。

前記コントローラは、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源が切断された後、前記バスキャパシタの両端の電圧を検出する検出手段を含む。

前記コントローラは、前記バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たすか否かを判定する判定手段を含む。

前記コントローラは、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、スイッチをオン又はオフに制御することでバスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させる制御ユニットを含む。

好ましくは、判定ユニットは、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たすか否かを判定するように構成されるとき、判定ユニットは、バスキャパシタの両端の電圧が放電しきい値以上であるか否かを判定するように特に構成される。

本開示によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータが提供される。ＤＣ−ＤＣコンバータは、第１の回路遮断器、第２の回路遮断器、第１のコンタクタ、第２のコンタクタ、第１のバスキャパシタ、第２のバスキャパシタ、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、リアクトル及び上述したコントローラを含む。

第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ及び第４のスイッチにはそれぞれ逆並列ダイオードが設けられている。

第１のスイッチのエミッタは第２のスイッチのコレクタに接続され、接続点はリアクトルの端子に接続される。

第３のスイッチのエミッタは第４のスイッチのコレクタに接続され、接続点はリアクトルの他端に接続される。

第１のスイッチのコレクタは、第１のバスキャパシタの端子に接続されるとともに、第１のコンタクタを介して第１の回路遮断器の第１の端子の正極に接続される。

第２のスイッチのエミッタは、第１のバスキャパシタの他方の端子、及び第１の回路遮断器の第１の端子の負極に接続される。

第３のスイッチのコレクタは、第２のバスキャパシタの端子に接続されるとともに、第２のコンタクタを介して第２の回路遮断器の第１の端子の正極に接続される。

第４のスイッチのエミッタは、第２のバスキャパシタの他方の端子、及び第２の回路遮断器の第１の端子の負極に接続される。

コントローラの第１の入力端子は、第１のバスキャパシタの２つの端子に接続され、前記コントローラの第２の入力端子は前記第２のバスキャパシタの２つの端子に接続され、前記コントローラの出力端子は、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチのベースに接続される。

好ましくは、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合において、コントローラの制御ユニットが、スイッチをオン又はオフに制御することで、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させるように構成されるとき、コントローラの制御ユニットは、具体的には、以下のように構成される。

コントローラの制御ユニットは、第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たさなくなるまで、第４のスイッチがオンにされ、第１のプリセット周期パルスに応答して第１のスイッチがオンされるように制御する。

コントローラの制御ユニットは、第２のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、第２のスイッチをオンにし、第１のプリセット周期パルスに応答して第３のスイッチをオンに制御する。

好ましくは、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、コントローラの制御ユニットが、スイッチをオン又はオフに制御することで、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させるように制御するように構成されるとき、コントローラの制御ユニットは、具体的には、以下のように構成される。

コントローラの制御ユニットは、第１のバスキャパシタの両端の電圧及び／又は第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たす場合には、第１のバスキャパシタの両端の電圧も第２のバスキャパシタの両端の電圧もプリセット条件を満足しなくなるまで、第２のプリセット周期パルスに応答して２つのスイッチ群を交互にオン又はオフするように制御する。２つのスイッチ群のうちの１つは、同時にオン又はオフされる第１のスイッチ及び第４のスイッチを含み、前記２つのスイッチ群のうちの他の１つは、同時にオン又はオフされる前記第２のスイッチと前記第３のスイッチを含む。

本開示によれば、上述のコントローラを含むインバータが提供される。インバータは、三相フルブリッジ型太陽光発電（光起電力）インバータ、三相フルブリッジ型エネルギー貯蔵インバータ、マルチレベル太陽光発電（光起電力）インバータ、又はマルチレベルエネルギー貯蔵インバータである。

本発明に係るバスキャパシタの放電方法においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源がオフされた後、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの母線キャパシタの検出電圧が設定条件を満たしていると判定された場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータのスイッチをオン又はオフに制御することで、バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータのバスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させる。

この方法に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源がオフされた後、バスキャパシタの放電機能が達成され、追加の放電回路を必要とせずに、従来技術で要求されていた放電回路の追加による問題点を解決することができる。

本発明は、本開示の実施形態又は従来技術における技術的解決策をより明確に示すために、以下では、実施形態の説明に用いた図面や従来技術を簡単に紹介する。明らかなように、以下に記載される図面は、単に本開示のいくつかの実施形態を例示するだけであり、当業者であれば、これらの図面に基づいて創造的な努力をすることなく他の図面を得ることができる。

本発明の一実施形態にかかるバスキャパシタの放電方法を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態にかかるＤＣ−ＤＣインバータの回路の概略図である。 本開示の一実施形態にかかるスイッチのオン制御信号の波形図である。 本開示の別の実施形態にかかる、スイッチ用のオン制御信号の波形図である。 本開示の一実施形態にかかるコントローラの概略的な構造図である。

本開示の実施形態における技術的解決策は、本開示の実施形態の図面と併せて参照して、以下に明確かつ完全に記載される。明らかなように、記載された実施形態は、本発明の実施形態のすべてではなく、ほんのわずかである。本開示の実施形態に基づいて当業者によって得られる他のすべての実施形態はいかなる創造的努力もなしに、本開示の保護範囲内に入る。

本発明は、従来の技術ではさらに放電回路が必要となるという問題点を解決するために、バスキャパシタの放電方法を提供する。バスキャパシタの放電方法は、ＤＣ−ＤＣコンバータのコントローラやインバータに適用される。ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータは、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルを含む。バスキャパシタの放電方法は、図１に示すように、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３を含む。

ステップＳ１０１において、バスキャパシタの両端の電圧が検出される。

実際のアプリケーションでは、バスキャパシタの両端の電圧をリアルタイムで検出することができる。ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源がオフになった後、バスキャパシタに電力が残っているが、バスキャパシタの両端には依然として高い電圧が存在する。理論的には、放電回路がない場合には、電圧は維持される。実際には、電圧はバスの寄生インピーダンスのためにゆっくりと減衰し、放電時間は長くなる。このため、本実施形態に係るバスキャパシタの放電方法は、バスキャパシタの放電に適用することができる。

ステップＳ１０２において、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源がオフされた後、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たすか否かが判定される。

バスキャパシタの両端の電圧が検出された後、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満足するか否かが判定され、放電が必要かどうかの結果が得られる。

ステップＳ１０３において、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、スイッチがオン又はオフに制御されることで、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させる。

バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合、バスキャパシタに放電が必要であることが示されており、そうしないと、潜在的な危険が生じる可能性がある。具体的には、電流ループは、スイッチを有するバスキャパシタ及びリアクトルによって形成されてもよく、バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、電流ループ内の電力の流れを介して、バスキャパシタ上の残留電力は、ループのデバイス及び回路内で消費され、これにより、バスキャパシタを放電する。

本実施形態に係るバスキャパシタの放電方法においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源がオフされた後、追加の放電回路を必要とすることなく、前記のステップを経てバスキャパシタに対して放電機能が達成される。結果として、ハードウェアコンポーネントが追加されず、回路の通常動作に追加の損失を生じさせることなく、エネルギー損失、低効率、断熱、放熱、設置方法などの考慮事項などの、放電抵抗による従来技術の問題点を回避する。加えて、モジュール型ＤＣ−ＤＣコンバータのための小さな体積及び高密度の設計傾向への障壁が回避される。このため、従来の技術で要求されていた放電回路の追加による問題点が解決される。

好ましくは、ステップＳ１０２は、バスキャパシタの両端間の電圧が放電しきい値より高いか否かを判定することを含む。

双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの場合、放電しきい値は６０Ｖとすることができるが、これは特に限定されず、実際の適用環境に基づいて決定することができる。

本発明の他の実施形態によれば、バスキャパシタの詳細な放電方法がさらに提供される。すなわち、バスキャパシタの放電方法は、図２に示す双方向ＤＣ−ＤＣインバータに適用される。バスキャパシタは、第１のバスキャパシタＣ１及び第２のバスキャパシタＣ２を含む。当該スイッチは、直列に接続された第１のスイッチＱ１及び第２のスイッチＱ２と、直列に接続された第３のスイッチＱ３及び第４のスイッチＱ４とを含む。リアクトルＬの２つの端子はそれぞれ２つの直列接続点に接続される。

図１に基づいて、ステップＳ１０３は以下のステップを含む。

ステップＳ１０３は、第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、第４のスイッチをオンにするように制御し、第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たさなくなるまで、第１のプリセット周期パルスに応答して第１のスイッチがオンされるように制御するステップを含む。

ステップＳ１０３は、第２のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、第２のスイッチをオンにするように制御し、第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、前記第１のプリセット周期パルスに応答して前記第３のスイッチがオンされるように制御するステップを含む。

具体的には、図２を参照する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの電源が切断された後、コントローラは、第１のバスキャパシタＣ１及び第２のバスキャパシタＣ２の両端の電圧を検出する。第１のバスキャパシタＣ１の電圧Ｖ１が予め設定された条件を満たす場合（例えば、Ｖ１が６０Ｖの放電しきい値以上である）場合、コントローラは、第４のスイッチＱ４をオンに制御し、第１のプリセット周期パルスに応答して第１のスイッチＱ１がオンされるように制御する。第１のスイッチＱ１及び第４のスイッチＱ４のオン制御信号の波形を図３に示す。第１のスイッチＱ１のオン制御信号の波形は（図３の点線で示すように）連続的なハイレベルであり、第４のスイッチＱ４のオン制御信号の波形は（図３の実線で示すように）パルスである。

第１のスイッチＱ１がオンされると、第１のバスキャパシタＣ１、第１のスイッチＱ１、リアクトルＬ及び第４のスイッチＱ４は、電力の流れの電流ループを形成し、低い順方向電流がリアクトルＬを流れる。

第１のスイッチＱ１がオフされる場合、リアクトルＬの電流はフリーホイールし、第２のスイッチＱ２の逆並列ダイオードがオンされ、第２のスイッチＱ２の逆並列ダイオード、リアクトルＬ及び第４のスイッチＱ４は、電力の流れの電流ループを形成する。

第１のスイッチＱ１は、第１のプリセット周期パルスに応答してオンされ、その結果、第１のスイッチＱ１のオン時間が短くなり、リアクトルＬの電流が小さくなる。このため、第１のスイッチＱ１のオフ時には、リアクトルＬ内の電流は、ダイオードのオン損失及びラインインピーダンスのために、ゼロ又はほぼゼロに減衰することがあり、このことは、スイッチング期間中にリアクトルＬの電流が正味に増加するのを回避し、リアクトルＬ内の電流が制御不能になることを回避する。このように、複数のスイッチング期間の後、複数のスイッチング期間の後に、第１のバスキャパシタＣ１を横切る電圧Ｖ１は放電しきい値を下回って低下し、第１のバスキャパシタＣ１の放電を停止させることができる。

第２のバスキャパシタＣ２の放電原理は、上述した第１のバスキャパシタＣ１の放電原理と同じであり、ここでは説明しない。

とって代わって、本開示の別の実施形態では、バスキャパシタの放電方法は、図２に示す双方向ＤＣ−ＤＣインバータに適用される。バスキャパシタは、第１のバスキャパシタＣ１及び第２のバスキャパシタＣ２を含む。当該スイッチは、直列に接続された第１のスイッチＱ１と第２のスイッチＱ２と、直列に接続された第３のスイッチＱ３と第４のスイッチＱ４とを含む。リアクトルＬの２つの端子にはそれぞれ２つの直列接続点が接続される。

ステップＳ１０３は以下のステップを含む。

ステップＳ１０３は、第１のバスキャパシタの両端の電圧及び／又は第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たす場合には、第１のバスキャパシタの両端の電圧も第２のバスキャパシタの両端の電圧もプリセット条件を満足しなくなるまで、２つのスイッチ群を第２のプリセット周期パルスに応答して交互にオン又はオフするように制御する。ここで、２つのスイッチ群のうちの１つは、同時にオン又はオフされる第１のスイッチ及び第４のスイッチと、前記２つのスイッチ群のうちの他の１つは、同時にオン又はオフされる第２のスイッチと第３のスイッチを含む。

この実施形態では、図２に示すように、第１のバスキャパシタＣ１の両端の電圧及び／又は第２のバスキャパシタＣ２の両端の電圧が所定の条件を満たす場合（例えば、Ｖ１が６０Ｖの放電しきい値以上である）場合、コントローラは、第１のスイッチＱ１及び第４のスイッチＱ４のスイッチ群と、第２のスイッチＱ２及び第３のスイッチＱ３のスイッチ群とを、交互にオン又はオフするように制御する。第１のスイッチＱ１と第４のスイッチＱ４は同時にオン又はオフされ、第２のスイッチＱ２と第３のスイッチＱ３は同時にオン又はオフになる。

第１のスイッチＱ１と第４のスイッチＱ４とが同時にオンされる場合、第１のバスキャパシタＣ１、リアクトルＬ、第１のスイッチＱ１及び第４のスイッチＱ４は、電力の電流ループを形成し、リアクトルＬの電流は順方向に増加する。

第１のスイッチＱ１と第４のスイッチＱ４が同時にオフされる場合、リアクトルＬの電流はフリーホイールし、第２のスイッチＱ２及び第３のスイッチＱ３の逆並列ダイオードを介して第２のバスキャパシタＣ２を充電する。コントローラは、第２プリセット周期パルスに応答して第１のスイッチＱ１及び第４のスイッチＱ４をオンさせるように制御し、第１のスイッチＱ１及び第４のスイッチＱ４のオン時間を短くするように制御することができる。リアクトルＬ内の電流は、急速にゼロ又はゼロに近づくことがある。スイッチのオン制御信号の波形を図４に示す。第１のスイッチＱ１及び第４のスイッチＱ４が最初にオンになる場合を例に説明する。複数のパルスのシーケンス番号が奇数であるパルスは、（図４の太い破線で示すように）第１のスイッチＱ１及び第４のスイッチＱ４のオン制御信号である。複数のパルスのシーケンス番号が偶数であるパルスは、（図４の細い実線で示すように）第２のスイッチＱ２及び第３のスイッチＱ３のオン制御信号である。

次の期間において、第２のスイッチＱ２及び第３のスイッチＱ３のスイッチ群はオン又はオフになる。同様に、第２のスイッチＱ２と第３のスイッチＱ３とが同時にオンされる場合、第２のバスキャパシタＣ２、リアクトルＬ、第２のスイッチＱ２及び第３のスイッチＱ３は、電力の電流ループを形成し、リアクトルＬの電流が逆方向に増加する。

第２のスイッチＱ２と第３のスイッチＱ３とが同時にオフされる場合、リアクトルＬの電流はフリーホイールし、第１のスイッチＱ１及び第４のスイッチＱ４の逆並列ダイオードを介して第１のバスキャパシタＣ１を充電する。コントローラは、第２の所定の周期パルスに応答して第２のスイッチＱ２及び第３のスイッチＱ３をオンに制御し、第２のスイッチＱ２及び第３のスイッチＱ３のオン時間を短くするように制御することができる。リアクトルＬ内の電流は、急速にゼロ又はゼロに近づく。

電力損失は、スイッチのオン及びオフプロセスにおいて、及び上述した潮流を形成するプロセスにおいて発生する可能性がある。複数のオン及びオフ期間の後、電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２が放電しきい値よりも低い場合には、コントローラは、第１のバスキャパシタＣ１及び第２のバスキャパシタＣ２の放電を停止することができる。

本開示の別の実施形態にかかるコントローラがさらに提供され、当該コントローラはＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータに適用される。ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータは、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルを含む。図５に示すように、コントローラは、以下を含む。

コントローラは、バスキャパシタの両端の電圧を検出する検出部１０１を含む。

コントローラは、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源が切断された後、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たすか否かを判定する判定ユニット１０２を含む。

コントローラは、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合に、スイッチをオン又はオフに制御することで、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させる制御ユニット１０３を含む。

本実施形態のコントローラによれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの電源がオフされた後、追加の放電回路を必要とせずに、前記の原理によりバスキャパシタの放電機能を実現することができ、このことは、エネルギー損失、低効率、断熱、放熱、設置方法などの考慮事項などの、従来の放電抵抗による問題点を回避することができる。加えて、モジュール型ＤＣ−ＤＣコンバータのための小さな体積及び高密度の設計傾向への障壁が回避される。このため、従来の技術で要求されていた放電回路の追加による問題点が解決される。

コントローラをＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータに適用する場合、コントローラは別個の制御ユニットであってもよく、もしくは、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータの元のコントローラに集積されてもよく、このことは特に限定されない。前記の両方の場合は、本開示の保護する権利範囲内に入る。

好ましくは、判定ユニット１０２がバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たすか否かを判定するように構成される場合、判定ユニット１０２は、具体的には、バスキャパシタの両端の電圧が放電しきい値よりも高いかどうかを判定するように構成される。

双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの場合、放電しきい値を６０Ｖとすることができ、このことは特に限定されず、実際の適用環境に基づいて決定されてもよい。

本開示の別の実施形態にかかるＤＣ−ＤＣコンバータがさらに、図２に示すように提供される。ＤＣ−ＤＣコンバータは、第１の回路遮断器、第２の回路遮断器、第１のコンタクタＫ１、第２のコンタクタＫ２、第１のバスキャパシタＣ１、第２のバスキャパシタＣ２、第１のスイッチＱ１、第２のスイッチＱ２、第３のスイッチＱ３、第４のスイッチＱ４、リアクトルＬ、及び前記各実施形態に係るコントローラを備える。

第１のスイッチＱ１、第２のスイッチＱ２、第３のスイッチＱ３、第４のスイッチＱ４にはそれぞれ逆並列ダイオードが設けられている。

第１のスイッチＱ１のエミッタは第２のスイッチＱ２のコレクタに接続され、接続点はリアクトルＬの一端に接続される。

第３のスイッチＱ３のエミッタは第４のスイッチＱ４のコレクタに接続され、接続点はリアクトルＬの他端に接続される。

第１のスイッチＱ１のコレクタは、第１のバスキャパシタＣ１の端子に接続されるとともに、第１のコンタクタＫ１を介して第１遮断器の第１の端子の正極に接続される。

第２のスイッチＱ２のエミッタは、第１のバスキャパシタＣ１の他端及び第１の回路遮断器の第１の端子の負極に接続される。

第３のスイッチＱ３のコレクタは、第２のバスキャパシタＣ２の一端に接続されるとともに、第２のコンタクタＫ２を介して第２の回路遮断器の第１の端子の正極に接続される。

第４のスイッチＱ４のエミッタは、第２のバスキャパシタＣ２の他端及び第２の回路遮断器の第１の端子の負極に接続される。

コントローラの第１の入力端子は、第１のバスキャパシタＣ１の２つの端子に接続され、コントローラの第２の入力端子は第２のバスキャパシタＣ２の２つの端子に接続され、コントローラの出力端子は第１のスイッチＱ１、第２のスイッチＱ２、第３のスイッチＱ３、第４のスイッチＱ４のベースに接続される。

図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、第１のスイッチＱ１は順方向バック（ＢＵＣＫ）スイッチであり、第２のスイッチＱ２は逆方向ブースト（ＢＯＯＳＴ）スイッチであり、第３のスイッチＱ３は逆方向バック（ＢＵＣＫ）スイッチであり、第４のスイッチＱ４は順方向ブースト（ＢＯＯＳＴ）スイッチであり、これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータは双方向ＤＣ−ＤＣ変換を実現する。すなわち、図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータは、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。

本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータでは、前記実施形態に係るコントローラが提供される。ＤＣ−ＤＣコンバータの電源がオフになった後、追加の放電回路を必要とせずに、前記の原理によりバスキャパシタの放電機能を実現することができ、エネルギー損失、低効率、断熱、放熱、設置方法などの考慮事項などの、従来の放電抵抗による問題点を回避できる。加えて、モジュール型ＤＣ−ＤＣコンバータのための小さな体積及び高密度の設計傾向への障壁が回避される。このため、従来の技術で要求されていた放電回路の追加による問題点が解決される。

好ましくは、コントローラの制御ユニットが、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合に、スイッチをオン又はオフにするように制御することでバスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させるように構成されるときに、コントローラの制御ユニットは、具体的には、以下のように構成される。

コントローラの制御ユニットは、第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、第４のスイッチをオンに制御し、第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たさなくなるまで、第１のプリセット周期パルスに応答して第１のスイッチがオンされるように制御する。

コントローラの制御ユニットは、第２のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、第２のスイッチをオンに制御し、第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、第１のプリセット周期パルスに応答して第３のスイッチをオンに制御する。

好ましくは、バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、コントローラの制御ユニットは、スイッチをオン又はオフに制御することで、バスキャパシタ、スイッチ及びリアクトルに電流ループを形成させるときに、コントローラの制御ユニットは、具体的には、以下のように構成される。

コントローラの制御ユニットは、第１のバスキャパシタの両端の電圧及び／又は第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たす場合には、第１のバスキャパシタの両端の電圧も第２のバスキャパシタの両端の電圧もプリセット条件を満足しなくなるまで、２つのスイッチ群を第２のプリセット周期パルスに応答して交互にオン又はオフするように制御する。ここで、２つのスイッチ群のうちの１つは、同時にオン又はオフされる第１のスイッチ及び第４のスイッチを含み、前記２つのスイッチ群のうちの他の１つは、同時にオン又はオフされる前記第２のスイッチと前記第３のスイッチを含む。

詳細な動作原理は、前記実施形態のものと同じであり、ここでは説明しない。

本開示の別の実施形態にかかるインバータがさらに提供され、前記インバータは上述したコントローラを含む。インバータは、三相フルブリッジ型太陽光発電インバータ、三相フルブリッジ型エネルギー貯蔵インバータ、マルチレベル太陽光発電インバータ、又はマルチレベルエネルギー貯蔵インバータである。

詳細な動作原理は、前記実施形態のものと同じであり、ここでは説明しない。前記実施形態のコントローラによれば、追加の放電回路を必要とせずに、バスキャパシタに対して放電機能が達成され、エネルギー損失、低効率、断熱、放熱、設置方法などの考慮事項などの、従来の放電抵抗による問題点を回避できる。加えて、元の放電回路の高圧リレーや放電抵抗が不要となり、ハードウェアコストを削減することができる。このため、従来の技術で要求されていた放電回路の追加による問題点が解決される。

本開示の様々な実施形態は、漸進的に説明され、各実施形態において他の実施形態との相違点が強調されて示されており、同一又は類似の部分を理解するために互いに参照することができる。実施形態によって開示された装置は、実施形態によって開示される方法に対応するため、装置について簡単に説明し、関連セクションを理解するための方法の説明を参照することができる。

前記の説明は本発明の好ましい実施形態に過ぎず、当業者が本開示を理解又は実施することを可能にする。実施形態に対する様々な変更は、当業者には明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施形態において実装され得る。このため、本発明は、ここに開示された実施形態に限定されず、原理と一致する最も広い範囲に従うことであり、及び本明細書に開示される新規な特徴を含む。

Claims (10)

1. ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータのコントローラに適用されるバスキャパシタの放電方法であって、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ又は前記インバータは、バスキャパシタ、スイッチ、及びリアクトルを含み、前記バスキャパシタの放電方法は、
   前記バスキャパシタの両端の電圧を検出するステップと、
   前記バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たしているかどうかを判定するステップと、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ又は前記インバータの電源が切断された後、前記バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、前記バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、前記スイッチをオン又はオフに制御することで、前記バスキャパシタ、前記スイッチ及び前記リアクトルに電流ループを形成させるバスキャパシタの放電方法。
2. 前記バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たすか否かを判断するステップは、前記バスキャパシタの両端の電圧が放電しきい値以上であるか否かを判定するステップを含む請求項１に記載のバスキャパシタの放電方法。
3. 前記バスキャパシタの放電方法を双方向ＤＣ−ＤＣコンバータに適用する場合において、
   前記バスキャパシタは、第１のバスキャパシタと第２のバスキャパシタとを備え、
   前記スイッチは、直列に接続された第１のスイッチと第２のスイッチと、直列に接続された第３のスイッチ及び第４のスイッチとを備え、
   前記リアクトルの２つの端子にそれぞれ２つの直列接続点が接続され、
   前記バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、前記バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たすまで、前記スイッチをオン又はオフにする制御することで、前記バスキャパシタ、前記スイッチ及び前記リアクトルに電流ループを形成させる制御ステップは、
   前記第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、前記第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たさなくなるまで、前記第４のスイッチをオンに制御することで、第１のプリセット周期パルスに応答して前記第１のスイッチがオンされるように制御するステップと、
   前記第２のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、前記第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、前記第２のスイッチをオンにすることで、前記第１のプリセット周期パルスに応答して前記第３のスイッチがオンされるように制御するステップを含む請求項１に記載のバスキャパシタの放電方法。
4. 前記バスキャパシタの放電方法を双方向ＤＣ−ＤＣコンバータに適用する場合において、
   前記バスキャパシタは、第１のバスキャパシタと第２のバスキャパシタとを備え、
   前記スイッチは、直列に接続された第１のスイッチと第２のスイッチと、直列に接続された第３のスイッチ及び第４のスイッチとを備え、
   前記リアクトルの２つの端子にそれぞれ２つの直列接続点が接続され、
   前記バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、前記バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、前記スイッチをオン又はオフにする制御することで、前記バスキャパシタ、前記スイッチ及び前記リアクトルに電流ループを形成させるステップは、
   前記第１のバスキャパシタの両端の電圧及び／又は第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たす場合には、前記第１のバスキャパシタの両端の電圧も第２のバスキャパシタの両端の電圧もプリセット条件を満足しなくなるまで、第２のプリセット周期パルスに応答して２つのスイッチ群を交互にオン又はオフするように制御するステップを含み、
   前記２つのスイッチ群のうちの１つは、同時にオン又はオフされる前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチであり、前記２つのスイッチ群のうちの他の１つは、同時にオン又はオフされる第２のスイッチと第３のスイッチである請求項１に記載のバスキャパシタの放電方法。
5. ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータに適用されるコントローラであって、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ又は前記インバータは、バスキャパシタと、スイッチと、リアクトルとを備え、
   前記コントローラは、
   前記バスキャパシタの両端の電圧を検出する検出ユニットと、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ又は前記インバータの電源が切断された後、前記バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たしているか否かを判定する判定ユニットと、
   前記バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、前記バスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、前記スイッチをオン又はオフに制御することで、前記バスキャパシタ、前記スイッチ及び前記リアクトルに電流ループを形成させるように制御する制御ユニットとを備えるコントローラ。
6. 前記判定ユニットが、前記バスキャパシタの両端の電圧が前記プリセット条件を満たすか否かを判定するように構成される場合、前記判定ユニットは、前記バスキャパシタの両端の電圧が放電しきい値以上であるか否かを判定するように特に構成される請求項５に記載のコントローラ。
7. 第１の回路遮断器、第２の回路遮断器、第１のコンタクタ、第２のコンタクタ、第１のバスキャパシタ、第２のバスキャパシタ、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ、リアクトル、及び、請求項５又は６に記載のコントローラを備えたＤＣ−ＤＣコントローラであって、
   前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチにはそれぞれ逆並列ダイオードが設けられ、
   前記第１のスイッチのエミッタは第２のスイッチのコレクタに接続され、前記リアクトルの端子に接続点が接続され、
   前記第３のスイッチのエミッタは前記第４のスイッチのコレクタに接続され、当該接続点が前記リアクトルの他端に接続され、
   前記第１のスイッチのコレクタは前記第１のバスキャパシタの端子に接続されるとともに、前記第１のコンタクタを介して前記第１の回路遮断器の第１の端子の正極に接続され、
   前記第２のスイッチのエミッタは前記第１のバスキャパシタの他端に接続されるとともに、前記第１の回路遮断器の前記第１の端子の負極に接続され、
   前記第３のスイッチのコレクタは前記第２のバスキャパシタの端子に接続されるとともに、前記第２のコンタクタを介して前記第２の回路遮断器の第１の端子の正極に接続され、
   前記第４のスイッチのエミッタは前記第２のバスキャパシタの他端に接続されるとともに、前記第２の回路遮断器の前記第１の端子の負極に接続され、
   前記コントローラの第１の入力端子は前記第１のバスキャパシタの２つの端子に接続され、前記コントローラの第２の入力端子は前記第２のバスキャパシタの２つの端子に接続され、前記コントローラの出力端子は、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチの各ベースに接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ。
8. 前記コントローラの制御ユニットは、
   前記バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、スイッチをオン又はオフに制御することで、前記バスキャパシタ、前記スイッチ及び前記リアクトルに電流ループを形成させるように構成されるときに、前記コントローラの制御ユニットは特に、
   前記第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、前記第１のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たさなくなるまで、前記第４のスイッチがオンにされ、第１のプリセット周期パルスに応答して第１のスイッチがオンされるように制御し、
   前記第２のバスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、前記第２のスイッチをオンにし、前記第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たさなくなるまで、前記第１のプリセット周期パルスに応答して前記第３のスイッチをオンに制御する請求項７に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
9. 前記コントローラの制御ユニットが、前記バスキャパシタの両端の電圧が予め設定された条件を満たす場合には、スイッチをオン又はオフに制御することで、前記バスキャパシタ、前記スイッチ及び前記リアクトルに電流ループを形成させるように構成されるときに、前記コントローラの制御ユニットは特に、
   前記第１のバスキャパシタの両端の電圧及び／又は第２のバスキャパシタの両端の電圧がプリセット条件を満たす場合には、前記第１のバスキャパシタの両端の電圧も前記第２のバスキャパシタの両端の電圧もプリセット条件を満足しなくなるまで、第２のプリセット周期パルスに応答して２つのスイッチ群を交互にオン又はオフするように制御し、
   前記２つのスイッチ群のうちの１つは、同時にオン又はオフされる前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチであり、前記２つのスイッチ群のうちの他の１つは、同時にオン又はオフされる第２のスイッチと第３のスイッチである請求項７に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
10. 請求項５又は６に記載のコントローラを備えたインバータであって、
    前記インバータは、三相フルブリッジ型太陽光発電インバータ、三相フルブリッジ型エネルギー貯蔵インバータ、マルチレベル太陽光発電インバータ、又はマルチレベルエネルギー貯蔵インバータであるインバータ。

Images