JP2018011413A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
の時間平均値が“0”となるように正負に変化させる処理』や、『前記第2出力端子の電位が正となる時間と負となる時間とが、前記第1コンデンサの端子間電圧と前記第2コンデンサの端子間電圧との間の電圧差に応じた時間となるように、前記第2出力端子の電位を正負に変化させる処理』を採用することが出来る。なお、電位制御処理として、前者の処理を採用しておけば、出力波形に殆ど悪影響を与えない形でコンデンサ電圧のアンバランスを解消することが可能となる。電位制御処理として、後者の処理を採用しておけば、コンデンサ電圧のアンバランスを、短時間のうちに低減することが可能となる。
本実施形態に係る電力変換装置は、直流発電装置(本実施形態では、太陽電池アレイ)により発電された電力を系統に供給する連系運転機能と、直流発電装置により発電された電力を各種負荷(交流電源で動作する機器)に供給する自立運転機能とを有するパワーコンディショナである。
ンバータ回路である。図示してあるように、インバータ回路20は、入力端子21p、入力端子21n、U端子24u、O端子24o及びW端子24wを備える。また、インバータ回路20は、入力端子21p、21n間に並列に接続された、分圧回路22、U相用レグ23u、O相用レグ23o及びW相用レグ23wを備える。
端子である。なお、入力端子11p、11nと同様に、入力端子21pが正側の入力端子であり、入力端子21nが負側の入力端子である。
き、DC/DC変換回路10及びインバータ回路20を以下のように制御する。
ように、インバータ回路20を制御する。負のVuoを出力する場合、制御ユニット30は、第2コンデンサC2の電圧Vcが、負荷40に、正のVuoの出力時とは逆方向に印加されるモード3(図6(a))と、負荷40に電圧が印加されないモード4(負荷40の両端が中性点に接続されるモード4;図6(b))とで交互に動作するように、インバータ回路20を制御する。
。なお、図8、図9及び後述する図10におけるリアクトルL0、コンデンサC0は、それぞれ、リアクトルLu及びリアクトルLoに相当するインダクタンス成分、コンデンサC3及びコンデンサC4に相当する静電容量成分である。
コンデンサ電圧均衡化処理を終えた制御ユニット30は、単相3線出力用制御処理を開始する(ステップS104)。また、電圧差の絶対値が第1設定値以下であった場合(ステップS102;YES)、制御ユニット30は、コンデンサ電圧均衡化処理を行うことなく、単相3線出力用制御処理を開始する(ステップS104)。
C1又はC2)に蓄積された電力が他方のコンデンサに蓄積された電力よりも多く消費される。
条件2:O相電位を、1スイッチング周期内の時間平均値が“0”となるように変化させる。
条件3:O相電位を正又は負となる時間が、コンデンサ電圧差に応じた時間となる。
上記のような内容の単相3線出力用制御処理を開始した制御ユニット30は、自立運転モードの解除が指示されるのを監視する(ステップS105)。そして、制御ユニット3
0は、自立運転モードの解除が指示された場合(ステップS105;YES)には、単相3線出力用制御処理を終了する(ステップS106)と共に、この自立運転用制御処理を終了して、三相交流出力用制御処理を開始する。
上記した実施形態に係る電力変換装置は、各種の変形を行えるものである。例えば、電力変換装置を、単相で系統連系する装置や単相3線出力のみを行う装置に変形することが出来る。また、図14に示してあるように、電力変換装置のインバータ回路20の第1コンデンサC1、第2コンデンサC2に、それぞれ、数百kΩ程度の抵抗25p、抵抗25nを並列接続しておくと共に、上記したコンデンサ電圧均衡化処理の代わりに、コンデンサ電圧差が第2設定値以下となるのを待機する処理が行われるようにしておくことが出来る。また、図15に示してあるように、第1コンデンサC1、第2コンデンサC2に、それぞれ、抵抗26pとスイッチング素子27pとを直列接続した回路、抵抗26nとスイッチング素子27nを直列接続した回路を並列接続しておくと共に、上記したコンデンサ電圧均衡化処理の代わりに、スイッチング素子27p、27nを、一定時間の間だけ、又は、コンデンサ電圧差が規定値以下となるまで、ONする処理が行われるようにしておくことも出来る。
御ユニット30は、上記したように、コンデンサ電圧差が第3設定値を超えている場合にO相電位を制御する処理を開始し、コンデンサ電圧差が第4設定値よりも小さな第4設定値以下となった場合に当該処理を終了する装置として構成しておくことが好ましい。
11n、11p 入力端子
20 インバータ回路
21n、21p 入力端子
22 分圧回路
23o O相用レグ
23u U相用レグ
23w W相用レグ
24o O端子
24u U端子
24w W端子
27n、27p スイッチング素子
30 制御ユニット
31n、41p 電圧センサ
35 直流発電装置
40 負荷
C1〜C5 コンデンサ
Du1〜Du6、Do1〜Do6、Dw1〜Dw6 ダイオード
Lu、Lo、Lw リアクトル
Su1〜Su4、So1〜So4、Sw1〜Sw6 スイッチング素子
Claims (7)
- 入力された直流電圧を1/2に分圧するための、直列接続された第1コンデンサ及び第2コンデンサと、複数のスイッチング素子と、第1〜第3出力端子とを備えた中性点クランプ方式のインバータ回路と、
前記インバータ回路に対して、前記第1出力端子及び前記第2出力端子間から第1の交流を出力させると共に前記第3出力端子及び前記第2出力端子間から前記第1の交流の極性を反転した第2の交流を出力させるための単相3線出力用制御処理を実行可能な制御装置と、
を含み、
前記制御装置は、前記単相3線出力用制御処理の実行中に、前記第1コンデンサ及び第2コンデンサの中の、端子間電圧が高い方のコンデンサに蓄積された電力が、他方のコンデンサに蓄積された電力よりも多く消費されるように前記第2出力端子の電位を正負に変化させる電位制御処理を実行する機能を有する
ことを特徴とする電力変換装置。 - 前記電位制御処理が、前記第2出力端子の電位を、1スイッチング周期内の時間平均値が“0”となるように正負に変化させる処理である
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記電位制御処理が、前記第2出力端子の電位が正となる時間と負となる時間とが、前記第1コンデンサの端子間電圧と前記第2コンデンサの端子間電圧との間の電圧差に応じた時間となるように、前記第2出力端子の電位を正負に変化させる処理である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記第1コンデンサの端子間電圧と第2コンデンサの端子間電圧との間の電圧差であるコンデンサ電圧差が第1所定値以上となった場合に前記電位制御処理を開始し、前記コンデンサ電圧差が前記第1所定値よりも小さな第2所定値以下となった場合に前記電位制御処理を終了する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記第1〜第3出力端子が系統及び電力消費機器に接続される端子であり、
前記制御装置は、自立運転の開始が指示されたときに、前記単相3線出力用制御処理を開始する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、自立運転の開始が指示されたときに、前記第1コンデンサの端子間電圧と前記第2コンデンサの端子間電圧との間の電圧差が所定の閾値以下であるか否かを判断し、前記電圧差が前記閾値以下でなかった場合には、前記電圧差を低減するためのコンデンサ電圧平衡化処理を行ってから、前記単相3線出力用制御処理を開始し、前記電圧差が前記閾値以下であった場合には、前記コンデンサ電圧平衡化処理を行うことなく、前記単相3線出力用制御処理を開始する
ことを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。 - 前記コンデンサ電圧平衡化処理が、前記第1コンデンサ、前記第2コンデンサの中の端子間電圧が高い方のコンデンサに蓄えられている電力で、他方のコンデンサが充電されるように前記インバータ回路を制御する処理である
ことを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。
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