JP2021151064A - 電力変換装置およびその制御方法 - Google Patents
電力変換装置およびその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021151064A JP2021151064A JP2020048092A JP2020048092A JP2021151064A JP 2021151064 A JP2021151064 A JP 2021151064A JP 2020048092 A JP2020048092 A JP 2020048092A JP 2020048092 A JP2020048092 A JP 2020048092A JP 2021151064 A JP2021151064 A JP 2021151064A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- converter
- power
- semiconductor switch
- mechanical switch
- bidirectional semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 60
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims abstract description 39
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 13
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 7
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
図1に、本発明の一実施形態にかかるマルチセル電力変換装置を示す。マルチセル電力変換装置10は、複数の変換器セル11−1〜11−nの高圧側の入力端子Pin1,Pin2は直列に接続され、リアクトルL1を介して系統交流電源13に接続されている。複数の変換器セル11(以下、初出の場合のみ子番号を記載する)の各々の入力端子Pin1,Pin2の間には、バイパス回路12−1〜12−nが挿入されている。各々の変換器セル11は、交流−直流変換器14−1〜14−nと直流−直流変換器15−1〜15−nとが縦続接続されている。直流−直流変換器15の低圧側の出力端子Pout1,Pout2は、負荷16に並列に接続されている。
第1の実施形態のバイパス回路12において、短絡用の半導体スイッチIGBTに代えて、いわゆる交流スイッチを、コンバータ回路23の入力側において、高圧側の入力端子Pin1,Pin2間を短絡するようにしてもよい。交流スイッチは、スイッチングトランジスタとダイオードとを逆並列接続して構成した半導体スイッチを2個、逆直列接続して構成した双方向半導体スイッチである。第1の実施形態と同様に、交流スイッチは、DC/DCコンバータ24を電力源とする駆動回路25によって駆動される。交流スイッチは、2素子を介して電流が流れるので導通損失が大きくなるが、数十ms程度の時間であるので適用することができる。
図4に、本発明の第3の実施形態にかかるマルチセル電力変換装置を示す。第1および第2の実施形態において、変換器セル11の交流−直流変換器14は、ダイオードブリッジで構成されている。第3の実施形態では、交流−直流変換器14としてPFC(Power Factor Correction)回路を適用する。PFC回路は、ダイオードブリッジDB、リアクトルL3、半導体スイッチング素子TrおよびダイオードD1と、平滑用のコンデンサC1とにより構成されている。リアクトルL3、半導体スイッチTr、ダイオードD1およびコンデンサC1からなる部分は、直流電圧を昇圧して出力する、いわゆる昇圧チョッパとして知られている。
図5に、本発明の第4の実施形態にかかるバイパス回路を示す。第1の実施形態にかかるバイパス回路は、変換器セルの高圧側の入力端子Pin1,Pin2側の外部に設けたが、第4の実施形態では、バイパス回路の一部を交流−直流変換器14の回路と共用する。
図6に、本発明の第5の実施形態にかかるマルチセル電力変換装置を示す。マルチセル電力変換装置30は、複数の変換器セル31−1〜31−nの低圧側の入力端子Pin1,Pin2が並列に接続され、太陽光発電装置、蓄電池などの直流電源に接続されている。各々の変換器セル31(以下、初出の場合のみ子番号を記載する)は、直流−直流変換器34−1〜34−nと直流−交流変換器35−1〜35−nとが縦続接続されている。直流−交流変換器35の高圧側の出力端子Pout1,Pout2が直列に接続されて、系統交流電源などに接続されている。複数の変換器セル31の各々の出力端子Pout1,Pout2の間には、バイパス回路32−1〜32−nが挿入されている。
第1〜第5の実施形態では、変換器セルの異常を検知して、制御部が故障と判断した場合のバイパス制御について述べたが、変換器セル自体が異常を検知して、バイパス要求信号を制御部に送出するようにしてもよい。また、変換器セルの故障対応の用途には限定されない。例えば、変換器セルの交換を行う際に、マルチセル電力変換装置の制御部にセル交換指示を送出すると、制御部は当該変換器セルにバイパス要求があったと判断して、上述したバイパス制御を行う。このようにして、マルチセル電力変換装置の運転状態を継続したまま、任意の変換器セルの交換を行うことが可能となる。また、制御部は、各々の変換器セルについて余寿命診断を行い、診断された余寿命が所定値未満である場合に、当該変換器セルにバイパス要求があったと判断して、上述したバイパス制御を行ってもよい。
11−1〜11−n,31−1〜31−n 変換器セル
12−1〜12−n,32−1〜32−n,41 バイパス回路
13 系統交流電源
14−1〜14−n 交流−直流変換器
15−1〜15−n,34−1〜34−n 直流−直流変換器
16 負荷
17 制御部
21 機械スイッチ
22 双方向半導体スイッチ
23 コンバータ回路
24 DC/DCコンバータ
25 駆動回路
35−1〜35−n 直流−交流変換器
L1,L2,L3 リアクトル
CN1,CN2 コンバータ回路
IN1,IN2 インバータ回路
C1,C2,C3 コンデンサCa
T 高周波変圧器
IGBT,Tr 半導体スイッチ
DB ダイオードブリッジ
D1 ダイオード
Claims (10)
- 入力された電力を変換して出力する電力変換装置であって、
入力端子が直列に接続された複数の変換器セルと、
各々の変換器セルの入力端子の間を短絡するバイパス回路であって、当該入力端子の間を短絡する機械スイッチと、前記機械スイッチと並列に設けられた双方向半導体スイッチとを有するバイパス回路と、
前記バイパス回路を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の変換器セルのいずれかにおいてバイパス要求があったと判断すると、当該変換器セルに接続された前記機械スイッチの接点を閉じる信号および前記双方向半導体スイッチを駆動する信号を送出し、少なくとも当該機械スイッチの接点が閉じるまでの間、前記双方向半導体スイッチを駆動するように構成されたことを特徴とする電力変換装置。 - 入力された電力を変換して出力する電力変換装置であって、
出力端子が直列に接続された複数の変換器セルと、
各々の変換器セルの出力端子の間を短絡するバイパス回路であって、当該出力端子の間を短絡する機械スイッチと、前記機械スイッチと並列に設けられた双方向半導体スイッチとを有するバイパス回路と、
前記バイパス回路を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の変換器セルのいずれかにおいてバイパス要求があったと判断すると、当該変換器セルに接続された前記機械スイッチの接点を閉じる信号および前記双方向半導体スイッチを駆動する信号を送出し、少なくとも当該機械スイッチの接点が閉じるまでの間、前記双方向半導体スイッチを駆動するよう構成されたことを特徴とする電力変換装置。 - 前記バイパス回路は、前記入力端子の間または前記出力端子の間に、ダイオードブリッジで構成されたコンバータ回路とコンデンサとDC/DCコンバータとを含む電源回路を有し、前記双方向半導体スイッチを駆動させることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記双方向半導体スイッチは、前記コンバータ回路の出力間に接続された半導体スイッチとから構成され、
前記制御部からの指令により、前記電源回路からの電力で前記半導体スイッチを駆動する駆動回路をさらに備えたことを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記双方向半導体スイッチは、前記コンバータ回路の入力間に接続された交流スイッチであり、
前記制御部からの指令により、前記電源回路からの電力で前記交流スイッチを駆動する駆動回路をさらに備えたことを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 - 入力された電力を変換して出力する電力変換装置であって、
入力端子が直列に接続された複数の変換器セルと、
各々の変換器セルの入力端子の間を短絡する機械スイッチを有するバイパス回路と、
前記バイパス回路と並列に設けられた双方向半導体スイッチと、
前記バイパス回路と前記双方向半導体スイッチとを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の変換器セルのいずれかにおいてバイパス要求があったと判断すると、当該変換器セルに接続された前記機械スイッチの接点を閉じる信号および前記双方向半導体スイッチを駆動する信号を送出し、少なくとも当該機械スイッチの接点が閉じるまでの間、前記双方向半導体スイッチを駆動するよう構成されたことを特徴とする電力変換装置。 - 入力された電力を変換して出力する電力変換装置であって、
出力端子が直列に接続された複数の変換器セルと、
各々の変換器セルの出力端子の間を短絡する機械スイッチを有するバイパス回路と、
前記バイパス回路と並列に設けられた双方向半導体スイッチと、
前記バイパス回路と前記双方向半導体スイッチとを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の変換器セルのいずれかにおいてバイパス要求があったと判断すると、当該変換器セルに接続された前記機械スイッチの接点を閉じる信号および前記双方向半導体スイッチを駆動する信号を送出し、少なくとも当該機械スイッチの接点が閉じるまでの間、前記双方向半導体スイッチを駆動するよう構成されたことを特徴とする電力変換装置。 - 前記双方向半導体スイッチは、前記変換器セルに設けられたトランジスタブリッジであり、
前記制御部は、前記複数の変換器セルのいずれかにおいてバイパス要求があったと判断すると、当該変換器セルに接続された前記機械スイッチの接点を閉じる信号と、前記トランジスタブリッジのうちの2つのトランジスタを駆動する信号を送出するように構成されたことを特徴とする請求項6または7に記載の電力変換装置。 - 入力された電力を変換して出力する電力変換装置の制御方法において、
入力端子が直列に接続された複数の変換器セルのいずれかにおいてバイパス要求があったと判断すると、当該変換器セルに接続され、当該入力端子の間を短絡する機械スイッチを閉じる信号を送出するステップと、
前記機械スイッチと並列に設けられた双方向半導体スイッチを駆動する信号を送出し、少なくとも当該機械スイッチの接点が閉じるまでの間、前記双方向半導体スイッチを駆動するステップと
を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 入力された電力を変換して出力する電力変換装置の制御方法において、
出力端子が直列に接続された複数の変換器セルのいずれかにおいてバイパス要求があったと判断すると、当該変換器セルに接続され、当該出力端子の間を短絡する機械スイッチを閉じる信号を送出するステップと、
前記機械スイッチと並列に設けられた双方向半導体スイッチを駆動する信号を送出し、少なくとも当該機械スイッチの接点が閉じるまでの間、前記双方向半導体スイッチを駆動するステップと
を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020048092A JP7443858B2 (ja) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 電力変換装置およびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020048092A JP7443858B2 (ja) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 電力変換装置およびその制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021151064A true JP2021151064A (ja) | 2021-09-27 |
JP7443858B2 JP7443858B2 (ja) | 2024-03-06 |
Family
ID=77849691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020048092A Active JP7443858B2 (ja) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 電力変換装置およびその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7443858B2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012222973A (ja) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 無停電電源システム |
JP2017077114A (ja) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
WO2017094379A1 (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
EP3203621A1 (en) * | 2016-02-03 | 2017-08-09 | Delta Electronics, Inc. | Modular multicell ac/dc converter with ac-side series connection and bypassing switches |
JP2018029443A (ja) * | 2016-08-18 | 2018-02-22 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換盤ならびにそれを備えるインバータ装置、無停電電源装置およびパワーコンディショナ |
-
2020
- 2020-03-18 JP JP2020048092A patent/JP7443858B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012222973A (ja) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 無停電電源システム |
JP2017077114A (ja) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
WO2017094379A1 (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
EP3203621A1 (en) * | 2016-02-03 | 2017-08-09 | Delta Electronics, Inc. | Modular multicell ac/dc converter with ac-side series connection and bypassing switches |
JP2018029443A (ja) * | 2016-08-18 | 2018-02-22 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換盤ならびにそれを備えるインバータ装置、無停電電源装置およびパワーコンディショナ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7443858B2 (ja) | 2024-03-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6575289B2 (ja) | 電力変換装置 | |
AU2012286807B2 (en) | Dual boost converter for UPS system | |
US8143744B2 (en) | Method and apparatus for providing uninterruptible power | |
JP6476318B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US9048745B2 (en) | Starting up a DC/DC converter having a high-frequency transformer | |
EP4033629A1 (en) | Power supply apparatus, power supply system and data center | |
US9479011B2 (en) | Method and system for a dual conversion uninterruptible power supply | |
KR20130056833A (ko) | 변환기의 동작 방법 및 스위칭 셀 및 변환기 | |
CN109247052B (zh) | 用于能量储存系统的电力转换器拓扑 | |
US11731523B2 (en) | Vehicle-side charging device | |
US20140078802A1 (en) | Dc/ac inverter to convert dc current/voltage to ac current/voltage | |
CN116054590A (zh) | 一种功率变换电路及其控制方法、电池包及储能系统 | |
JP2013074767A (ja) | Dc/dcコンバータ | |
JP6667747B1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6162786B2 (ja) | インバータを用いた系統連系システム | |
JP7443858B2 (ja) | 電力変換装置およびその制御方法 | |
US11128225B2 (en) | DC-to-DC converter and method for operating a DC-to-DC converter | |
US11349336B2 (en) | Method for operating power factor correction circuit and method for operating uninterruptible power supply apparatus | |
JP4759535B2 (ja) | 無停電電源装置 | |
JP6444204B2 (ja) | 電力変換装置 | |
WO2020255972A1 (ja) | 蓄電池モジュール | |
EP4401279A1 (en) | Power conversion circuit and control method thereof, battery pack, and energy storage system | |
US12027913B2 (en) | Power conversion device | |
US20240063707A1 (en) | Partial power dc-dc converter with controllable topology | |
JP2023157416A (ja) | パワーコンディショナ装置および電源システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230925 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230926 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231027 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240123 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240205 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7443858 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |