JP2023052719A - Power conversion circuit, power conversion system, method for controlling power conversion circuit, and program - Google Patents

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Abstract

To suppress common-mode noise without providing a capacitor on a DC side.SOLUTION: A power conversion circuit 1 includes a high-side arm 11, a low-side arm 12, and a filter circuit 13. The power conversion circuit 1 performs first control of turning on all of a plurality of first switching elements Q11, Q13, and Q15, or second control of turning on all of a plurality of second switching elements Q12, Q14, and Q16. A third terminal T103 is electrically connected to a specific terminal excluding a plurality of AC terminals T21, T22, and T23.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、一般に電力変換回路、電力変換システム、電力変換回路の制御方法及びプログラムに関する。より詳細には、本開示は、直流電力と交流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行う電力変換回路、電力変換システム、電力変換回路の制御方法及びプログラムに関する。 The present disclosure generally relates to a power conversion circuit, a power conversion system, a power conversion circuit control method, and a program. More specifically, the present disclosure relates to a power conversion circuit that converts power in at least one direction between DC power and AC power, a power conversion system, a control method for the power conversion circuit, and a program.

特許文献1には、直流電源の出力を交流に変換して電気事業者の電力系統と連系させる系統連系インバータが記載されている。特許文献1に記載の系統連系インバータは、インバータと、第1コンデンサ対と、第2コンデンサ対と、バイパス路と、を備える。 Patent Literature 1 describes a grid-connected inverter that converts the output of a DC power supply into an AC power supply and connects it to the power system of an electric utility company. The grid-connected inverter described in Patent Document 1 includes an inverter, a first capacitor pair, a second capacitor pair, and a bypass.

第1コンデンサ対は、2つのコンデンサが直列に接続されており、インバータの入力端子間に配置されている。第2コンデンサ対は、2つのコンデンサが直列に接続されており、インバータの出力側(交流側)に設けられたフィルタ回路の出力端子間に配置されている。また、第1コンデンサ対の2つのコンデンサの接続点と第2コンデンサ対の2つのコンデンサの接続点とが中性点接続線により接続されており、バイパス路を形成している。 The first capacitor pair is two capacitors connected in series and placed between the input terminals of the inverter. The second capacitor pair has two capacitors connected in series, and is arranged between output terminals of a filter circuit provided on the output side (AC side) of the inverter. A connection point between the two capacitors of the first capacitor pair and a connection point between the two capacitors of the second capacitor pair are connected by a neutral point connection line to form a bypass path.

特許第5422178号公報Japanese Patent No. 5422178

ところで、特許文献1に記載の系統連系インバータ(電力変換システム)では、インバータ(電力変換回路)の入力端子間に第1コンデンサ対が設けられていない場合、上述のバイパス路を形成することができず、コモンモードノイズを抑制することが困難であった。 By the way, in the grid-connected inverter (power conversion system) described in Patent Document 1, if the first capacitor pair is not provided between the input terminals of the inverter (power conversion circuit), it is possible to form the bypass path described above. Therefore, it was difficult to suppress common mode noise.

本開示の目的は、直流側にコンデンサを設けることなくコモンモードノイズを抑制することができる電力変換回路、電力変換システム、電力変換回路の制御方法及びプログラムを提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a power conversion circuit, a power conversion system, a power conversion circuit control method, and a program capable of suppressing common mode noise without providing a capacitor on the DC side.

本開示の一態様に係る電力変換回路は、直流電力と交流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行う電力変換回路である。前記電力変換回路は、ハイサイドのアームと、ローサイドのアームと、フィルタ回路と、を備える。前記ハイサイドのアームは、複数の第1スイッチング素子を有する。前記複数の第1スイッチング素子は、互いに異なる複数の交流端子のいずれかと同一の第1端子との間に電気的に接続されている。前記ローサイドのアームは、複数の第2スイッチング素子を有する。前記複数の第2スイッチング素子は、前記複数の交流端子のいずれかと同一の第2端子との間に電気的に接続されている。前記フィルタ回路は、複数のコンデンサを有し、前記ハイサイドのアーム及び前記ローサイドのアームを介して出力される交流電圧を平滑する。前記複数の交流端子には、交流電源又は交流負荷が電気的に接続される。前記複数のコンデンサの各々は、前記複数の交流端子のいずれかと同一の第3端子との間に電気的に接続されている。前記電力変換回路では、前記複数の第1スイッチング素子の全てをオンにする第1制御、又は前記複数の第2スイッチング素子の全てをオンにする第2制御を行う。前記第3端子は、前記複数の交流端子を除く特定端子に電気的に接続されている。 A power conversion circuit according to an aspect of the present disclosure is a power conversion circuit that converts power in at least one direction between DC power and AC power. The power conversion circuit includes a high-side arm, a low-side arm, and a filter circuit. The high-side arm has a plurality of first switching elements. The plurality of first switching elements are electrically connected between one of the plurality of AC terminals different from each other and the same first terminal. The low-side arm has a plurality of second switching elements. The plurality of second switching elements are electrically connected between one of the plurality of AC terminals and the same second terminal. The filter circuit has a plurality of capacitors and smoothes the AC voltage output via the high-side arm and the low-side arm. An AC power source or an AC load is electrically connected to the plurality of AC terminals. Each of the plurality of capacitors is electrically connected between one of the plurality of AC terminals and the same third terminal. The power conversion circuit performs first control to turn on all of the plurality of first switching elements or second control to turn on all of the plurality of second switching elements. The third terminal is electrically connected to specific terminals other than the plurality of AC terminals.

本開示の一態様に係る電力変換システムは、前記電力変換回路と、他の電力変換回路と、を備える。前記他の電力変換回路は、前記電力変換回路の直流側に設けられている。前記他の電力変換回路は、第1直流電力と前記直流電力としての第2直流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行う。 A power conversion system according to an aspect of the present disclosure includes the power conversion circuit and another power conversion circuit. The other power conversion circuit is provided on the DC side of the power conversion circuit. The other power conversion circuit performs power conversion in at least one direction between first DC power and second DC power as the DC power.

本開示の一態様に係る電力変換回路の制御方法は、直流電力と交流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行い、ハイサイドのアームと、ローサイドのアームと、フィルタ回路と、を備える電力変換回路の制御方法である。前記ハイサイドのアームは、複数の第1スイッチング素子を有する。前記複数の第1スイッチング素子は、互いに異なる複数の交流端子のいずれかと同一の第1端子との間に電気的に接続されている。前記ローサイドのアームは、複数の第2スイッチング素子を有する。前記複数の第2スイッチング素子は、前記複数の交流端子のいずれかと同一の第2端子との間に電気的に接続されている。前記フィルタ回路は、複数のコンデンサを有し、前記ハイサイドのアーム及び前記ローサイドのアームを介して出力される交流電圧を平滑する。前記複数の交流端子には、交流電源又は交流負荷が電気的に接続されている。前記複数のコンデンサの各々は、前記複数の交流端子のいずれかと同一の第3端子との間に電気的に接続されている。前記第3端子は、前記複数の交流端子を除く特定端子に電気的に接続されている。前記電力変換回路の制御方法では、前記複数の第1スイッチング素子の全てをオンにする第1制御、又は前記複数の第2スイッチング素子の全てをオンにする第2制御を行う。 A power conversion circuit control method according to an aspect of the present disclosure converts power in at least one direction between DC power and AC power, and includes a high-side arm, a low-side arm, and a filter circuit. It is a control method of the power inverter circuit provided. The high-side arm has a plurality of first switching elements. The plurality of first switching elements are electrically connected between one of the plurality of AC terminals different from each other and the same first terminal. The low-side arm has a plurality of second switching elements. The plurality of second switching elements are electrically connected between one of the plurality of AC terminals and the same second terminal. The filter circuit has a plurality of capacitors and smoothes the AC voltage output via the high-side arm and the low-side arm. An AC power supply or an AC load is electrically connected to the plurality of AC terminals. Each of the plurality of capacitors is electrically connected between one of the plurality of AC terminals and the same third terminal. The third terminal is electrically connected to specific terminals other than the plurality of AC terminals. In the control method for the power conversion circuit, first control for turning on all of the plurality of first switching elements or second control for turning on all of the plurality of second switching elements is performed.

本開示の一態様に係るプログラムは、前記電力変換回路の制御方法を1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。 A program according to one aspect of the present disclosure is a program for causing one or more processors to execute the control method for the power conversion circuit.

本開示によれば、直流側にコンデンサを設けることなくコモンモードノイズを抑制することができる、という効果がある。 According to the present disclosure, there is an effect that common mode noise can be suppressed without providing a capacitor on the DC side.

図1は、実施形態に係る電力変換回路及び電力変換システムの概略構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a power conversion circuit and a power conversion system according to an embodiment. 図2は、比較例1に係る電力変換システムのインバータモードにおける動作を示す波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation in the inverter mode of the power conversion system according to Comparative Example 1. FIG. 図3は、同上の電力変換回路の第1状態を示す一部省略した回路図である。FIG. 3 is a partially omitted circuit diagram showing a first state of the same power conversion circuit. 図4は、同上の電力変換回路の第2状態を示す一部省略した回路図である。FIG. 4 is a partially omitted circuit diagram showing a second state of the same power conversion circuit. 図5は、同上の電力変換回路の第3状態を示す一部省略した回路図である。FIG. 5 is a partially omitted circuit diagram showing a third state of the same power conversion circuit. 図6は、同上の電力変換回路の第4状態を示す一部省略した回路図である。FIG. 6 is a partially omitted circuit diagram showing a fourth state of the same power conversion circuit. 図7は、同上の電力変換システムのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of the same power conversion system. 図8は、比較例2に係る電力変換回路の第1状態を示す一部省略した回路図である。FIG. 8 is a partially omitted circuit diagram showing the first state of the power conversion circuit according to Comparative Example 2. As shown in FIG. 図9は、同上の電力変換回路の第2状態を示す一部省略した回路図である。FIG. 9 is a partially omitted circuit diagram showing a second state of the same power conversion circuit. 図10は、同上の電力変換回路の第3状態を示す一部省略した回路図である。FIG. 10 is a partially omitted circuit diagram showing a third state of the same power conversion circuit. 図11は、同上の電力変換回路の第4状態を示す一部省略した回路図である。FIG. 11 is a partially omitted circuit diagram showing a fourth state of the same power conversion circuit. 図12は、同上の電力変換システムのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a simulation result of the same power conversion system. 図13は、実施形態に係る電力変換システムのインバータモードにおける動作を示す波形図である。FIG. 13 is a waveform diagram showing operation in the inverter mode of the power conversion system according to the embodiment. 図14は、同上の電力変換システムのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a simulation result of the same power conversion system. 図15は、実施形態の変形例1に係る電力変換回路及び電力変換システムの概略構成を示す回路図である。15 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a power conversion circuit and a power conversion system according to Modification 1 of the embodiment; FIG. 図16は、実施形態の変形例2に係る電力変換回路及び電力変換システムの概略構成を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a power conversion circuit and a power conversion system according to Modification 2 of the embodiment. 図17は、実施形態の変形例3に係る電力変換回路及び電力変換システムの概略構成を示す回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a power conversion circuit and a power conversion system according to Modification 3 of the embodiment. 図18は、実施形態の変形例4に係る電力変換回路及び電力変換システムの概略構成を示す回路図である。FIG. 18 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a power conversion circuit and a power conversion system according to Modification 4 of the embodiment.

(実施形態)
以下、実施形態に係る電力変換回路及び電力変換システムについて、図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、下記の実施形態及び変形例に限定されない。下記の実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
(embodiment)
A power conversion circuit and a power conversion system according to embodiments will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments and modifications described below are merely examples of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the embodiments and modifications described below. Other than the embodiments and modifications described below, various modifications can be made according to the design and the like within the scope of the technical idea of the present disclosure.

また、下記の実施形態等において説明する各図は、いずれも模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。 Each drawing described in the following embodiments and the like is a schematic drawing, and the ratio of the size and thickness of each component in each drawing does not necessarily reflect the actual dimensional ratio. Not necessarily.

(1)概要
まず、本実施形態に係る電力変換回路1及び電力変換システム10の概要について、図1を参照して説明する。
(1) Overview First, an overview of the power conversion circuit 1 and the power conversion system 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態に係る電力変換システム10は、図1に示すように、電力変換回路1を備え、複数(図示例では2つ)の直流端子T11,T12と、複数(図示例では3つ)の交流端子T21,T22,T23との間で電力の変換を行うシステムである。すなわち、本実施形態に係る電力変換回路1は、直流電力と交流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行う回路である。複数の直流端子T11,T12には、蓄電池5が電気的に接続される。複数の交流端子T21,T22,T23には、電力系統6が電気的に接続される。本開示でいう「電力系統」は、電力会社等の電気事業者が需要家の受電設備に電力を供給するためのシステム全体を意味する。 A power conversion system 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. It is a system that converts power between AC terminals T21, T22, and T23. That is, the power conversion circuit 1 according to the present embodiment is a circuit that converts power in at least one direction between DC power and AC power. A storage battery 5 is electrically connected to the plurality of DC terminals T11 and T12. A power system 6 is electrically connected to the plurality of AC terminals T21, T22, T23. The “power system” referred to in the present disclosure means the entire system for an electric power company such as an electric power company to supply electric power to power receiving facilities of consumers.

本実施形態に係る電力変換システム10は、蓄電池5から入力される直流電力をU相、V相及びW相を有する三相の交流電力に変換し、この交流電力を電力系統6に出力(伝達)する。また、電力変換システム10は、電力系統6から入力されるU相、V相及びW相を有する三相の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を蓄電池5に出力する。つまり、電力変換システム10は、2つの直流端子T11,T12と、3つの交流端子T21,T22,T23との間で双方向に電力の変換を行う。 The power conversion system 10 according to the present embodiment converts the DC power input from the storage battery 5 into three-phase AC power having a U phase, a V phase, and a W phase, and outputs (transmits) this AC power to the power system 6 )do. The power conversion system 10 also converts three-phase AC power having U-phase, V-phase, and W-phase input from the power system 6 into DC power, and outputs this DC power to the storage battery 5 . In other words, the power conversion system 10 bi-directionally converts power between the two DC terminals T11, T12 and the three AC terminals T21, T22, T23.

言い換えると、電力変換システム10は、蓄電池5の放電時には、蓄電池5から入力される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を電力系統6に出力(放電)する。このとき、蓄電池5は「直流電源」として機能し、電力系統6はU相、V相及びW相を有する「三相交流負荷」として機能する。また、電力変換システム10は、蓄電池5の充電時には、電力系統6から入力される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を蓄電池5に出力(充電)する。このとき、蓄電池5は「直流負荷」として機能し、電力系統6はU相、V相及びW相を有する「三相交流電源」として機能する。すなわち、3つの交流端子T21,T22,T23には、交流電源又は交流負荷として機能する電力系統6が電気的に接続される。 In other words, when the storage battery 5 is discharged, the power conversion system 10 converts the DC power input from the storage battery 5 into AC power, and outputs (discharges) the AC power to the power system 6 . At this time, the storage battery 5 functions as a "DC power supply", and the power system 6 functions as a "three-phase AC load" having U-phase, V-phase and W-phase. When charging the storage battery 5 , the power conversion system 10 converts AC power input from the power system 6 into DC power, and outputs (charges) the storage battery 5 with this DC power. At this time, the storage battery 5 functions as a "DC load", and the power system 6 functions as a "three-phase AC power supply" having U-phase, V-phase and W-phase. That is, the three AC terminals T21, T22, T23 are electrically connected to the electric power system 6 functioning as an AC power source or an AC load.

上述したように、特許文献1に記載の系統連系インバータでは、インバータの入力端子間に第1コンデンサ対が設けられていない場合、第1コンデンサ対と第2コンデンサ対との間のバイパス路を形成することができず、コモンモードノイズを抑制することが困難であった。本実施形態に係る電力変換回路1及び電力変換システム10は、上述の問題を解決するために以下に示す構成を採用している。 As described above, in the grid-connected inverter described in Patent Document 1, when the first capacitor pair is not provided between the input terminals of the inverter, the bypass path between the first capacitor pair and the second capacitor pair is It was difficult to suppress common mode noise. The power conversion circuit 1 and the power conversion system 10 according to the present embodiment employ the following configurations in order to solve the above-described problems.

すなわち、本実施形態に係る電力変換回路1は、直流電力と交流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行う回路である。電力変換回路1は、ハイサイドのアーム11と、ローサイドのアーム12と、フィルタ回路13と、を備える。ハイサイドのアーム11は、複数の第1スイッチング素子Q11,Q13,Q15を有する。複数の第1スイッチング素子Q11,Q13,Q15は、互いに異なる複数の交流端子T21,T22,T23のいずれかと同一の第1端子T101との間に電気的に接続されている。ローサイドのアーム12は、複数の第2スイッチング素子Q12,Q14,Q16を有する。複数の第2スイッチング素子Q12,Q14,Q16は、複数の交流端子T21,T22,T23のいずれかと同一の第2端子T102との間に電気的に接続されている。フィルタ回路13は、複数のコンデンサC11,C12,C13を有し、ハイサイドのアーム11及びローサイドのアーム12を介して出力される交流電圧を平滑する。 That is, the power conversion circuit 1 according to the present embodiment is a circuit that converts power in at least one direction between DC power and AC power. The power conversion circuit 1 includes a high-side arm 11 , a low-side arm 12 , and a filter circuit 13 . The high-side arm 11 has a plurality of first switching elements Q11, Q13, Q15. The plurality of first switching elements Q11, Q13, Q15 are electrically connected between one of the plurality of AC terminals T21, T22, T23 different from each other and the same first terminal T101. The low-side arm 12 has a plurality of second switching elements Q12, Q14, Q16. The plurality of second switching elements Q12, Q14, Q16 are electrically connected between one of the plurality of AC terminals T21, T22, T23 and the same second terminal T102. The filter circuit 13 has a plurality of capacitors C11, C12, C13, and smoothes the AC voltage output via the high-side arm 11 and the low-side arm 12. FIG.

複数の交流端子T21,T22,T23には、交流電源又は交流負荷(本実施形態では電力系統6)が電気的に接続されている。複数のコンデンサC11,C12,C13の各々は、複数の交流端子T21,T22,T23のいずれかと同一の第3端子T103との間に電気的に接続されている。電力変換回路1では、複数の第1スイッチング素子Q11,Q13,Q15の全てをオンにする第1制御、又は複数の第2スイッチング素子Q12,Q14,Q16の全てをオンにする第2制御を行う。第3端子T103は、複数の交流端子T21,T22,T23を除く特定端子(本実施形態では第2端子T102)に電気的に接続されている。 An AC power supply or an AC load (the electric power system 6 in this embodiment) is electrically connected to the plurality of AC terminals T21, T22, and T23. Each of the plurality of capacitors C11, C12, C13 is electrically connected between one of the plurality of AC terminals T21, T22, T23 and the same third terminal T103. The power conversion circuit 1 performs first control to turn on all of the plurality of first switching elements Q11, Q13, Q15, or second control to turn on all of the plurality of second switching elements Q12, Q14, Q16. . The third terminal T103 is electrically connected to a specific terminal (the second terminal T102 in this embodiment) other than the AC terminals T21, T22, T23.

また、本実施形態に係る電力変換システム10は、上述の電力変換回路1と、他の電力変換回路2と、を備える。他の電力変換回路2は、電力変換回路1の直流側(直流端子T11,T12側)に設けられている。他の電力変換回路2は、第1直流電力と第2直流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行う。 Further, the power conversion system 10 according to this embodiment includes the power conversion circuit 1 described above and another power conversion circuit 2 . Another power conversion circuit 2 is provided on the DC side of the power conversion circuit 1 (on the side of the DC terminals T11 and T12). The other power conversion circuit 2 converts power in at least one direction between the first DC power and the second DC power.

上述したように、本実施形態に係る電力変換回路1及び電力変換システム10では、複数のコンデンサC11,C12,C13の中性点としての第3端子T103が、第1端子T101及び第2端子T102を含む複数の接続端子のいずれかと電気的に接続されている。これにより、上記接続端子を介してコモンモードノイズを直流側に戻すことができ、その結果、コモンモードノイズを抑制することができる。 As described above, in the power conversion circuit 1 and the power conversion system 10 according to the present embodiment, the third terminal T103 as the neutral point of the plurality of capacitors C11, C12, C13 is connected to the first terminal T101 and the second terminal T102. is electrically connected to any one of a plurality of connection terminals including As a result, common mode noise can be returned to the DC side via the connection terminal, and as a result, common mode noise can be suppressed.

また、第3端子T103を上記接続端子に接続しただけではシステムの変換効率が低下する可能性があるが、例えば、第3端子T103を第2端子T102に接続し、所定期間(後述の反転期間Td1)において第2制御を行うことで、システムの変換効率の低下を抑制することもできる。 In addition, although the conversion efficiency of the system may decrease only by connecting the third terminal T103 to the connection terminal, for example, the third terminal T103 is connected to the second terminal T102 for a predetermined period (an inversion period to be described later). By performing the second control at Td1), it is also possible to suppress a decrease in the conversion efficiency of the system.

本実施形態では一例として、電力変換システム10及び蓄電池5を含む蓄電システムが、オフィスビル、病院、商業施設及び学校等の非住宅施設に導入される場合を想定して説明する。 In this embodiment, as an example, a case where a power storage system including the power conversion system 10 and the storage battery 5 is installed in non-residential facilities such as office buildings, hospitals, commercial facilities, and schools will be described.

特に近年、法人又は個人が、分散型電源(例えば、太陽電池、蓄電池又は燃料電池)から得た電力を商用電力系統に逆潮流する「売電」が拡大している。売電は、分散型電源を商用電力系統と接続する系統連系によって実現される。系統連系では、パワーコンディショナと称される電力変換システム10を用いて、分散型電源の電力を、商用電力系統に適応した電力に変換する。本実施形態に係る電力変換システム10は、一例として、パワーコンディショナとして用いられ、分散型電源としての蓄電池5と、電力系統6との間において、直流電力と三相交流電力とを相互に変換する。 Especially in recent years, there has been an increasing number of corporations or individuals "selling power" in which power obtained from distributed power sources (for example, solar cells, storage batteries, or fuel cells) is reverse-flowed to the commercial power system. Power selling is realized by grid interconnection that connects the distributed power sources with the commercial power grid. In grid interconnection, a power conversion system 10 called a power conditioner is used to convert power from a distributed power supply into power suitable for a commercial power system. The power conversion system 10 according to the present embodiment is used as a power conditioner as an example, and between the storage battery 5 as a distributed power source and the power system 6, DC power and three-phase AC power are mutually converted. do.

(2)構成
次に、本実施形態に係る電力変換回路1及び電力変換システム10の構成について、図1を参照して説明する。
(2) Configuration Next, configurations of the power conversion circuit 1 and the power conversion system 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 .

本実施形態に係る電力変換システム10は、図1に示すように、電力変換回路1と、他の電力変換回路2と、を備えている。また、本実施形態では、電力変換回路1は、接続部3と、制御回路4と、複数(図示例では2つ)の直流端子T11,T12と、複数(図示例では3つ)の交流端子T21,T22,T23と、を更に備えている。電力変換システム10は、2つの直流端子T11,T12と、3つの交流端子T21,T22,T23との間で電力の変換を行うシステムである。 A power conversion system 10 according to the present embodiment includes a power conversion circuit 1 and another power conversion circuit 2, as shown in FIG. In addition, in the present embodiment, the power conversion circuit 1 includes a connection portion 3, a control circuit 4, a plurality of (two in the illustrated example) DC terminals T11 and T12, and a plurality of (three in the illustrated example) AC terminals. T21, T22, and T23 are further provided. The power conversion system 10 is a system that converts power between two DC terminals T11, T12 and three AC terminals T21, T22, T23.

2つの直流端子T11,T12には、直流電源又は直流負荷として機能する蓄電池5が電気的に接続される。3つの交流端子T21,T22,T23には、U相、V相及びW相を有する三相交流電源又は三相交流負荷として機能する電力系統6が電気的に接続される。ただし、2つの直流端子T11,T12、及び3つの交流端子T21,T22,T23は、電力変換システム10の構成要素に含まれなくてもよい。また、本開示でいう「端子」は、電線等を接続するための部品でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。 A storage battery 5 functioning as a DC power source or a DC load is electrically connected to the two DC terminals T11 and T12. The three AC terminals T21, T22, T23 are electrically connected to a power system 6 that functions as a three-phase AC power supply or a three-phase AC load having U-phase, V-phase and W-phase. However, the two DC terminals T11, T12 and the three AC terminals T21, T22, T23 may not be included in the power conversion system 10 components. In addition, the term “terminal” used in the present disclosure does not have to be a component for connecting electric wires or the like, and may be, for example, a lead of an electronic component or a part of a conductor included in a circuit board.

(2.1)電力変換回路
電力変換回路1は、例えば、三相インバータ回路である。電力変換回路1は、図1に示すように、ハイサイドのアーム11と、ローサイドのアーム12と、フィルタ回路13と、を備えている。
(2.1) Power Conversion Circuit The power conversion circuit 1 is, for example, a three-phase inverter circuit. The power conversion circuit 1 includes a high-side arm 11, a low-side arm 12, and a filter circuit 13, as shown in FIG.

ハイサイドのアーム11は、複数の第1スイッチング素子として、3つのスイッチング素子Q11,Q13,Q15を有している。また、ローサイドのアーム12は、複数の第2スイッチング素子として、3つのスイッチング素子Q12,Q14,Q16を有している。 The high-side arm 11 has three switching elements Q11, Q13, Q15 as a plurality of first switching elements. Also, the low-side arm 12 has three switching elements Q12, Q14, Q16 as a plurality of second switching elements.

スイッチング素子Q11~Q16の各々は、例えば、デプレッション型又はエンハンスメント型のnチャネルMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)である。スイッチング素子Q11~Q16の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各スイッチング素子Q11~Q16の寄生ダイオードは、アノードが対応するスイッチング素子Q11~Q16のソースに電気的に接続され、カソードが対応するスイッチング素子Q11~Q16のドレインに電気的に接続されている。 Each of the switching elements Q11 to Q16 is, for example, a depletion-type or enhancement-type n-channel MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Each of switching elements Q11-Q16 includes a parasitic diode. The parasitic diode of each switching element Q11-Q16 has an anode electrically connected to the source of the corresponding switching element Q11-Q16, and a cathode electrically connected to the drain of the corresponding switching element Q11-Q16.

スイッチング素子Q11は、第1端子T101と第2端子T102との間において、スイッチング素子Q12と電気的に直列に接続されている。また、スイッチング素子Q13は、第1端子T101と第2端子T102との間において、スイッチング素子Q14と電気的に直列に接続されている。また、スイッチング素子Q15は、第1端子T101と第2端子T102との間において、スイッチング素子Q16と電気的に直列に接続されている。つまり、第1端子T101と第2端子T102との間には、スイッチング素子Q11,Q12の直列回路と、スイッチング素子Q13,Q14の直列回路と、スイッチング素子Q15,Q16の直列回路と、が電気的に並列に接続されている。 The switching element Q11 is electrically connected in series with the switching element Q12 between the first terminal T101 and the second terminal T102. Also, the switching element Q13 is electrically connected in series with the switching element Q14 between the first terminal T101 and the second terminal T102. Also, the switching element Q15 is electrically connected in series with the switching element Q16 between the first terminal T101 and the second terminal T102. That is, a series circuit of switching elements Q11 and Q12, a series circuit of switching elements Q13 and Q14, and a series circuit of switching elements Q15 and Q16 are electrically connected between the first terminal T101 and the second terminal T102. connected in parallel to

スイッチング素子Q11,Q13,Q15のドレインは、それぞれ第1端子T101に電気的に接続されている。スイッチング素子Q12,Q14,Q16のソースは、それぞれ第2端子T102に電気的に接続されている。スイッチング素子Q11のソースは、スイッチング素子Q12のドレインに電気的に接続され、スイッチング素子Q13のソースは、スイッチング素子Q14のドレインに電気的に接続されている。また、スイッチング素子Q15のソースは、スイッチング素子Q16のドレインに電気的に接続されている。 Drains of the switching elements Q11, Q13, Q15 are electrically connected to the first terminal T101. The sources of the switching elements Q12, Q14, Q16 are electrically connected to the second terminal T102. The source of switching element Q11 is electrically connected to the drain of switching element Q12, and the source of switching element Q13 is electrically connected to the drain of switching element Q14. Also, the source of the switching element Q15 is electrically connected to the drain of the switching element Q16.

第1端子T101は、後述の接続部3の端子P3に電気的に接続されている。第2端子T102は、後述の接続部3の端子N3に電気的に接続されている。 The first terminal T101 is electrically connected to a terminal P3 of the connecting portion 3, which will be described later. The second terminal T102 is electrically connected to a terminal N3 of the connecting portion 3, which will be described later.

フィルタ回路13は、ハイサイドのアーム11及びローサイドのアーム12を介して出力された矩形波状の交流電圧を平滑化する。これにより、上記交流電圧は、パルス幅に応じた振幅を持つ正弦波状の交流電圧に変換される。 The filter circuit 13 smoothes the square-wave AC voltage output via the high-side arm 11 and the low-side arm 12 . As a result, the AC voltage is converted into a sinusoidal AC voltage having an amplitude corresponding to the pulse width.

具体的には、フィルタ回路13は、図1に示すように、複数(図示例では3つ)のインダクタL11,L12,L13と、複数(図示例では3つ)のコンデンサC11,C12,C13と、を有している。インダクタL11の第1端は、スイッチング素子Q11,Q12の接続点に電気的に接続され、インダクタL11の第2端は、交流端子T21に電気的に接続されている。インダクタL12の第1端は、スイッチング素子Q13,Q14の接続点に電気的に接続され、インダクタL12の第2端は、交流端子T22に電気的に接続されている。インダクタL13の第1端は、スイッチング素子Q15,Q16の接続点に電気的に接続され、インダクタL13の第2端は、交流端子T23に電気的に接続されている。コンデンサC11は、インダクタL11の第2端と第3端子T103との間に電気的に接続されている。コンデンサC12は、インダクタL12の第2端と第3端子T103との間に電気的に接続されている。コンデンサC13は、インダクタL13の第2端と第3端子T103との間に電気的に接続されている。第3端子T103は、コンデンサC11,C12,C13の中性点である。 Specifically, as shown in FIG. 1, the filter circuit 13 includes multiple (three in the illustrated example) inductors L11, L12, and L13 and multiple (three in the illustrated example) capacitors C11, C12, and C13. ,have. A first end of inductor L11 is electrically connected to a connection point between switching elements Q11 and Q12, and a second end of inductor L11 is electrically connected to AC terminal T21. A first end of inductor L12 is electrically connected to a connection point of switching elements Q13 and Q14, and a second end of inductor L12 is electrically connected to AC terminal T22. A first end of inductor L13 is electrically connected to a connection point of switching elements Q15 and Q16, and a second end of inductor L13 is electrically connected to AC terminal T23. Capacitor C11 is electrically connected between the second end of inductor L11 and third terminal T103. Capacitor C12 is electrically connected between the second end of inductor L12 and third terminal T103. Capacitor C13 is electrically connected between the second end of inductor L13 and third terminal T103. A third terminal T103 is the neutral point of the capacitors C11, C12, C13.

言い換えると、スイッチング素子Q11,Q12の接続点は、インダクタL11を介して、U相に対応する交流端子T21に電気的に接続される。スイッチング素子Q13,Q14の接続点は、インダクタL12を介して、V相に対応する交流端子T22に電気的に接続される。スイッチング素子Q15,Q16の接続点は、インダクタL13を介して、W相に対応する交流端子T23に電気的に接続される。 In other words, the connection point of switching elements Q11 and Q12 is electrically connected to AC terminal T21 corresponding to the U phase via inductor L11. A connection point between switching elements Q13 and Q14 is electrically connected to an AC terminal T22 corresponding to the V phase via an inductor L12. A connection point of switching elements Q15 and Q16 is electrically connected to AC terminal T23 corresponding to the W phase via inductor L13.

ところで、本実施形態では、図1に示すように、第2端子T102と第3端子T103の間が電気的に接続されている。すなわち、第3端子T103は、複数の交流端子T21,T22,T23を除く特定端子(ここでは第2端子T102)に電気的に接続されている。さらに、本実施形態では、第3端子T103は、特定端子と直接的に電気的に接続されている。したがって、本実施形態では、特定端子は第2端子T102である。 By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the second terminal T102 and the third terminal T103 are electrically connected. That is, the third terminal T103 is electrically connected to a specific terminal (here, the second terminal T102) other than the AC terminals T21, T22, T23. Furthermore, in this embodiment, the third terminal T103 is directly and electrically connected to the specific terminal. Therefore, in this embodiment, the specific terminal is the second terminal T102.

(2.2)他の電力変換回路
他の電力変換回路2は、例えば、DC/DCコンバータである。他の電力変換回路2は、図1に示すように、第1コンデンサC1と、第1コンバータ部21と、第2コンバータ部22と、トランス23と、を備えている。ただし、第1コンデンサC1は、他の電力変換回路2の構成要素に含まれなくてもよい。
(2.2) Other power conversion circuit The other power conversion circuit 2 is, for example, a DC/DC converter. The other power conversion circuit 2 includes a first capacitor C1, a first converter section 21, a second converter section 22, and a transformer 23, as shown in FIG. However, the first capacitor C1 does not have to be included in other components of the power conversion circuit 2 .

第1コンデンサC1は、2つの直流端子T11,T12間に電気的に接続されている。言い換えると、第1コンデンサC1は、2つの直流端子T11,T12を介して蓄電池5に電気的に接続されている。第1コンデンサC1は、例えば、電解コンデンサである。第1コンデンサC1は、2つの直流端子T11,T12間の電圧を安定させる機能を有している。 A first capacitor C1 is electrically connected between the two DC terminals T11 and T12. In other words, the first capacitor C1 is electrically connected to the storage battery 5 via the two DC terminals T11, T12. The first capacitor C1 is, for example, an electrolytic capacitor. The first capacitor C1 has the function of stabilizing the voltage between the two DC terminals T11 and T12.

第1コンバータ部21は、2つの直流端子T11,T12に印加される直流電圧を、例えば、20kHzの矩形波状の高周波の交流電圧に変換し、トランス23の一次巻線231に供給する高周波インバータである。 The first converter unit 21 is a high-frequency inverter that converts the DC voltage applied to the two DC terminals T11 and T12 into, for example, a 20 kHz rectangular-wave high-frequency AC voltage, and supplies the AC voltage to the primary winding 231 of the transformer 23. be.

第1コンバータ部21は、図1に示すように、複数(図示例では4つ)の第3スイッチング素子Q21~Q24を有している。以下、第3スイッチング素子Q21~Q24を、「スイッチング素子Q21~Q24」と称することもある。複数のスイッチング素子Q21~Q24の各々は、例えば、デプレッション型又はエンハンスメント型のnチャネルMOSFETである。スイッチング素子Q21~Q24の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各スイッチング素子Q21~Q24の寄生ダイオードは、アノードが対応するスイッチング素子Q21~Q24のソースに電気的に接続され、カソードが対応するスイッチング素子Q21~Q24のドレインに電気的に接続されている。 As shown in FIG. 1, the first converter section 21 has a plurality (four in the illustrated example) of third switching elements Q21 to Q24. Hereinafter, the third switching elements Q21-Q24 may be referred to as "switching elements Q21-Q24". Each of the plurality of switching elements Q21 to Q24 is, for example, a depletion-type or enhancement-type n-channel MOSFET. Each of switching elements Q21-Q24 includes a parasitic diode. The parasitic diode of each switching element Q21-Q24 has an anode electrically connected to the source of the corresponding switching element Q21-Q24, and a cathode electrically connected to the drain of the corresponding switching element Q21-Q24.

スイッチング素子Q21は、第4端子T104と第5端子T105との間において、スイッチング素子Q22と電気的に直列に接続されている。また、スイッチング素子Q23は、第4端子T104と第5端子T105との間において、スイッチング素子Q24と電気的に直列に接続されている。つまり、第4端子T104と第5端子T105との間には、スイッチング素子Q21,Q22の直列回路と、スイッチング素子Q23,Q24の直列回路と、が電気的に並列に接続されている。 The switching element Q21 is electrically connected in series with the switching element Q22 between the fourth terminal T104 and the fifth terminal T105. Also, the switching element Q23 is electrically connected in series with the switching element Q24 between the fourth terminal T104 and the fifth terminal T105. That is, a series circuit of switching elements Q21 and Q22 and a series circuit of switching elements Q23 and Q24 are electrically connected in parallel between the fourth terminal T104 and the fifth terminal T105.

第4端子T104は、2つの直流端子T11,T12のうち、高電位(正極)側の直流端子T11と電気的に接続されている。また、第5端子T105は、2つの直流端子T11,T12のうち、低電位(負極)側の直流端子T12と電気的に接続されている。すなわち、第4端子T104及び第5端子T105には、第4端子T104が高電位、第5端子T105が低電位となるように直流電圧が印加される。 The fourth terminal T104 is electrically connected to the DC terminal T11 on the high potential (positive) side of the two DC terminals T11 and T12. The fifth terminal T105 is electrically connected to the DC terminal T12 on the low potential (negative) side of the two DC terminals T11 and T12. That is, a DC voltage is applied to the fourth terminal T104 and the fifth terminal T105 so that the fourth terminal T104 has a high potential and the fifth terminal T105 has a low potential.

スイッチング素子Q21,Q23のドレインは、それぞれ第4端子T104に電気的に接続されている。スイッチング素子Q22,Q24のソースは、それぞれ第5端子T105に電気的に接続されている。スイッチング素子Q21のソースは、スイッチング素子Q22のドレインに電気的に接続され、スイッチング素子Q23のソースは、スイッチング素子Q24のドレインに電気的に接続されている。 Drains of the switching elements Q21 and Q23 are electrically connected to the fourth terminal T104. The sources of the switching elements Q22 and Q24 are electrically connected to the fifth terminal T105. The source of switching element Q21 is electrically connected to the drain of switching element Q22, and the source of switching element Q23 is electrically connected to the drain of switching element Q24.

第2コンバータ部22は、トランス23の二次巻線232に交互に供給される正及び負の極性を持つ矩形波状の交流電圧を、正の極性を持つ電圧に変換し、接続部3の端子P3及び端子N3間に供給する。ここでは、2つの端子P3,N3のうち、相対的に、端子P3が高電位(正極)、端子N3が低電位(負極)となるように、端子P3,N3間に電圧が供給される。 The second converter section 22 converts the square-wave AC voltage having positive and negative polarities alternately supplied to the secondary winding 232 of the transformer 23 into a voltage having a positive polarity, and converts the voltage to the terminal of the connection section 3 . It is supplied between P3 and terminal N3. Here, a voltage is supplied between the terminals P3 and N3 so that the terminal P3 has a relatively high potential (positive electrode) and the terminal N3 has a relatively low potential (negative electrode).

第2コンバータ部22は、図1に示すように、複数(図示例では4つ)の第3スイッチング素子Q25~Q28を有している。以下、第3スイッチング素子Q25~Q28を、「スイッチング素子Q25~Q28」と称することもある。複数のスイッチング素子Q25~Q28の各々は、例えば、デプレッション型又はエンハンスメント型のnチャネルMOSFETである。スイッチング素子Q25~Q28の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各スイッチング素子Q25~Q28の寄生ダイオードは、アノードが対応するスイッチング素子Q25~Q28のソースに電気的に接続され、カソードが対応するスイッチング素子Q25~Q28のドレインに電気的に接続されている。 As shown in FIG. 1, the second converter section 22 has a plurality of (four in the illustrated example) third switching elements Q25 to Q28. Hereinafter, the third switching elements Q25-Q28 may be referred to as "switching elements Q25-Q28". Each of the plurality of switching elements Q25 to Q28 is, for example, a depletion-type or enhancement-type n-channel MOSFET. Each of switching elements Q25-Q28 includes a parasitic diode. The parasitic diode of each switching element Q25-Q28 has an anode electrically connected to the source of the corresponding switching element Q25-Q28, and a cathode electrically connected to the drain of the corresponding switching element Q25-Q28.

スイッチング素子Q25は、端子P3,N3間において、スイッチング素子Q26と電気的に直列に接続されている。また、スイッチング素子Q27は、端子P3,N3間において、スイッチング素子Q28と電気的に直列に接続されている。つまり、端子P3,N3間には、スイッチング素子Q25,Q26の直列回路と、スイッチング素子Q27,Q28の直列回路と、が電気的に並列に接続されている。 Switching element Q25 is electrically connected in series with switching element Q26 between terminals P3 and N3. Switching element Q27 is electrically connected in series with switching element Q28 between terminals P3 and N3. That is, a series circuit of switching elements Q25 and Q26 and a series circuit of switching elements Q27 and Q28 are electrically connected in parallel between terminals P3 and N3.

スイッチング素子Q25,Q27のドレインは、それぞれ端子P3に電気的に接続されている。スイッチング素子Q26,Q28のソースは、それぞれ端子N3に電気的に接続されている。スイッチング素子Q25のソースは、スイッチング素子Q26のドレインに電気的に接続され、スイッチング素子Q27のソースは、スイッチング素子Q28のドレインに電気的に接続されている。 The drains of switching elements Q25 and Q27 are electrically connected to terminal P3. The sources of switching elements Q26 and Q28 are electrically connected to terminal N3. The source of switching element Q25 is electrically connected to the drain of switching element Q26, and the source of switching element Q27 is electrically connected to the drain of switching element Q28.

トランス23は、図1に示すように、互いに磁気的に結合された一次巻線231及び二次巻線232を有している。一次巻線231の第1端は、スイッチング素子Q21,Q22の接続点に電気的に接続され、一次巻線231の第2端は、スイッチング素子Q23,Q24の接続点に電気的に接続されている。二次巻線232の第1端は、スイッチング素子Q25,Q26の接続点に電気的に接続され、二次巻線232の第2端は、スイッチング素子Q27,Q28の接続点に電気的に接続されている。本実施形態では、一次巻線231の第1端及び二次巻線232の第1端が巻線の巻き始めであり、一次巻線231の第2端及び二次巻線232の第2端が巻線の巻き終わりである。また、一次巻線231及び二次巻線232の巻数比は、例えば、1:1である。一次巻線231及び二次巻線232の巻数比は、電力変換システム10の仕様等に応じて任意に変更することができる。 The transformer 23 has a primary winding 231 and a secondary winding 232 magnetically coupled to each other, as shown in FIG. A first end of the primary winding 231 is electrically connected to a connection point between the switching elements Q21 and Q22, and a second end of the primary winding 231 is electrically connected to a connection point between the switching elements Q23 and Q24. there is A first end of secondary winding 232 is electrically connected to a connection point of switching elements Q25 and Q26, and a second end of secondary winding 232 is electrically connected to a connection point of switching elements Q27 and Q28. It is In this embodiment, the first end of the primary winding 231 and the first end of the secondary winding 232 are the beginning of the windings, and the second end of the primary winding 231 and the second end of the secondary winding 232 are is the winding end of the winding. Also, the turns ratio of the primary winding 231 and the secondary winding 232 is, for example, 1:1. The turns ratio of the primary winding 231 and the secondary winding 232 can be arbitrarily changed according to the specifications of the power conversion system 10 and the like.

要するに、他の電力変換回路2は、複数の第3スイッチング素子Q21~Q28と、複数の第3スイッチング素子Q21~Q28と電気的に接続されているトランス23と、を有している。また、トランス23は、互いに磁気的に結合された一次巻線231及び二次巻線232を含む。そして、他の電力変換回路2は、図1に示すように、上述の電力変換回路1の直流側に設けられている。 In short, the other power conversion circuit 2 has a plurality of third switching elements Q21-Q28 and a transformer 23 electrically connected to the plurality of third switching elements Q21-Q28. Transformer 23 also includes a primary winding 231 and a secondary winding 232 that are magnetically coupled to each other. Another power conversion circuit 2 is provided on the DC side of the power conversion circuit 1 described above, as shown in FIG.

(2.3)接続部
接続部3は、図1に示すように、トランス23の二次巻線232に、第2コンバータ部22を介して電気的に接続されている。さらに、接続部3には、電力変換回路1が電気的に接続されている。言い換えると、接続部3は、第2コンバータ部22及び電力変換回路1間を電気的に接続する。接続部3は、上述したように、端子P3と、端子N3と、を含む。そして、端子N3に対する端子P3の電圧が正となるように、つまり端子N3に対し端子P3の電位が相対的に高電位となるように、第2コンバータ部22が動作する。
(2.3) Connection Portion The connection portion 3 is electrically connected to the secondary winding 232 of the transformer 23 via the second converter portion 22, as shown in FIG. Furthermore, the power conversion circuit 1 is electrically connected to the connecting portion 3 . In other words, the connection portion 3 electrically connects the second converter portion 22 and the power conversion circuit 1 . The connection portion 3 includes the terminal P3 and the terminal N3, as described above. Then, the second converter section 22 operates so that the voltage of the terminal P3 with respect to the terminal N3 becomes positive, that is, so that the potential of the terminal P3 becomes relatively high with respect to the terminal N3.

接続部3は、上述した2つの端子P3,N3と、複数(図示例では2つ)のダイオードD1,D2と、複数(図示例では2つ)のスイッチング素子Q31,Q32と、インダクタL31と、複数(図示例では2つ)の第2コンデンサC31,C32と、を有している。接続部3は、トランス23の二次巻線232に電気的に接続されたスナバ回路である。 The connection unit 3 includes the two terminals P3 and N3 described above, a plurality of (two in the illustrated example) diodes D1 and D2, a plurality of (two in the illustrated example) switching elements Q31 and Q32, an inductor L31, It has a plurality of (two in the illustrated example) second capacitors C31 and C32. Connection portion 3 is a snubber circuit electrically connected to secondary winding 232 of transformer 23 .

ダイオードD1は、端子P3,N3間において、第2コンデンサC31と電気的に直列に接続されている。ダイオードD2は、端子P3,N3間において、第2コンデンサC32と電気的に直列に接続されている。ダイオードD1のアノードは、端子P3に電気的に接続され、ダイオードD1のカソードは、第2コンデンサC31を介して端子N3に電気的に接続されている。ダイオードD2のアノードは、第2コンデンサC32を介して端子N3に電気的に接続され、ダイオードD2のカソードは、端子P3に電気的に接続されている。つまり、ダイオードD1とダイオードD2とは、端子P3,N3間において互いに逆向きに接続されている。 Diode D1 is electrically connected in series with second capacitor C31 between terminals P3 and N3. Diode D2 is electrically connected in series with second capacitor C32 between terminals P3 and N3. The anode of diode D1 is electrically connected to terminal P3, and the cathode of diode D1 is electrically connected to terminal N3 via second capacitor C31. The anode of diode D2 is electrically connected to terminal N3 via a second capacitor C32, and the cathode of diode D2 is electrically connected to terminal P3. That is, the diode D1 and the diode D2 are connected in opposite directions between the terminals P3 and N3.

スイッチング素子Q31は、ダイオードD1及び第2コンデンサC31の接続点と、ダイオードD2及び第2コンデンサC32の接続点との間に、インダクタL31を介して電気的に接続されている。スイッチング素子Q32は、スイッチング素子Q31及びインダクタL31の接続点と端子N3との間に電気的に接続されている。 The switching element Q31 is electrically connected via an inductor L31 between the connection point of the diode D1 and the second capacitor C31 and the connection point of the diode D2 and the second capacitor C32. The switching element Q32 is electrically connected between the connection point of the switching element Q31 and the inductor L31 and the terminal N3.

(2.4)制御回路
制御回路4は、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するコンピュータシステムを主構成とする。すなわち、コンピュータシステムの1以上のメモリに記録されたプログラムを、1以上のプロセッサが実行することにより、制御回路4の機能が実現される。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよく、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
(2.4) Control Circuit The control circuit 4 is mainly composed of a computer system having one or more processors and one or more memories. That is, the functions of the control circuit 4 are realized by one or more processors executing programs recorded in one or more memories of the computer system. The program may be prerecorded in a memory, may be provided through an electric communication line such as the Internet, or may be provided by being recorded in a non-temporary recording medium such as a memory card.

制御回路4は、電力変換回路1及び他の電力変換回路2を制御するように構成されている。制御回路4は、電力変換回路1に対しては、ハイサイドのアーム11のスイッチング素子Q11,Q13,Q15、及びローサイドのアーム12のスイッチング素子Q12,Q14,Q16をそれぞれ駆動するための駆動信号Sig1~Sig6を出力する。また、制御回路4は、他の電力変換回路2に対しては、スイッチング素子Q21~Q28をそれぞれ駆動するための駆動信号Sig7~Sig14を出力する。駆動信号Sig1~Sig14の各々は、ハイレベルとローレベルとで切り替わる二値信号からなるPWM信号である。 The control circuit 4 is configured to control the power conversion circuit 1 and the other power conversion circuits 2 . The control circuit 4 supplies the power conversion circuit 1 with a drive signal Sig1 for driving the switching elements Q11, Q13, Q15 of the high-side arm 11 and the switching elements Q12, Q14, Q16 of the low-side arm 12, respectively. ˜Sig6 is output. Further, the control circuit 4 outputs drive signals Sig7 to Sig14 for driving the switching elements Q21 to Q28 to the other power conversion circuits 2, respectively. Each of drive signals Sig1 to Sig14 is a PWM signal composed of a binary signal that switches between high level and low level.

ここで、駆動信号Sig1はスイッチング素子Q11に対応し、駆動信号Sig2はスイッチング素子Q12に対応し、駆動信号Sig3はスイッチング素子Q13に対応している。また、駆動信号Sig4はスイッチング素子Q14に対応し、駆動信号Sig5はスイッチング素子Q15に対応し、駆動信号Sig6はスイッチング素子Q16に対応している。 Here, drive signal Sig1 corresponds to switching element Q11, drive signal Sig2 corresponds to switching element Q12, and drive signal Sig3 corresponds to switching element Q13. Drive signal Sig4 corresponds to switching element Q14, drive signal Sig5 corresponds to switching element Q15, and drive signal Sig6 corresponds to switching element Q16.

さらに、駆動信号Sig7はスイッチング素子Q21に対応し、駆動信号Sig8はスイッチング素子Q22に対応し、駆動信号Sig9はスイッチング素子Q23に対応し、駆動信号Sig10はスイッチング素子Q24に対応している。また、駆動信号Sig11はスイッチング素子Q25に対応し、駆動信号Sig12はスイッチング素子Q26に対応し、駆動信号Sig13はスイッチング素子Q27に対応し、駆動信号Sig14はスイッチング素子Q28に対応している。 Further, drive signal Sig7 corresponds to switching element Q21, drive signal Sig8 corresponds to switching element Q22, drive signal Sig9 corresponds to switching element Q23, and drive signal Sig10 corresponds to switching element Q24. Drive signal Sig11 corresponds to switching element Q25, drive signal Sig12 corresponds to switching element Q26, drive signal Sig13 corresponds to switching element Q27, and drive signal Sig14 corresponds to switching element Q28.

(3)動作
次に、本実施形態に係る電力変換回路1及び電力変換システム10の動作について説明する。
(3) Operation Next, the operation of the power conversion circuit 1 and the power conversion system 10 according to this embodiment will be described.

本実施形態に係る電力変換システム10は、直流端子T11,T12と交流端子T21,T22,T23との間で、トランス23を介して、双方向に電力の変換(伝達)を行う。つまり、電力変換システム10は、インバータモードと、コンバータモードとの2つの動作モードを有している。インバータモードは、直流端子T11,T12に入力される直流電力を三相の交流電力に変換し、この交流電力を交流端子T21,T22,T23から出力するモードである。コンバータモードは、交流端子T21,T22,T23に入力される三相の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を直流端子T11,T12から出力するモードである。 The power conversion system 10 according to the present embodiment bidirectionally converts (transmits) power between the DC terminals T11 and T12 and the AC terminals T21, T22 and T23 via the transformer 23 . That is, the power conversion system 10 has two operation modes, an inverter mode and a converter mode. The inverter mode is a mode in which the DC power input to the DC terminals T11 and T12 is converted into three-phase AC power and the AC power is output from the AC terminals T21, T22 and T23. The converter mode is a mode in which three-phase AC power input to AC terminals T21, T22, T23 is converted into DC power, and this DC power is output from DC terminals T11, T12.

言い換えると、インバータモードは、交流端子T21,T22,T23の間において、電力系統6を介して電流が流れる向きと同じ向きに電圧降下が発生するモード、つまり、同極性の電圧と電流とが発生するモードである。コンバータモードは、交流端子T21,T22,T23の間において、電力系統6を介して電流が流れる向きと逆の向きに電圧降下が発生するモード、つまり、異極性の電圧と電流とが発生するモードである。 In other words, the inverter mode is a mode in which a voltage drop occurs between the AC terminals T21, T22, and T23 in the same direction as the current flowing through the electric power system 6, that is, voltage and current of the same polarity are generated. mode. The converter mode is a mode in which a voltage drop occurs between the AC terminals T21, T22, and T23 in the direction opposite to the direction in which current flows through the power system 6, that is, a mode in which voltages and currents of opposite polarities are generated. is.

以下では、電力変換システム10の動作モードがインバータモードであって、電力変換システム10が、直流電力を、周波数が50Hz又は60Hzの三相の交流電力に変換する場合を例に説明する。また、以下では、スイッチング素子Q21~Q28の駆動周波数が20kHzである場合を例示する。 In the following, an example will be described in which the operation mode of the power conversion system 10 is the inverter mode, and the power conversion system 10 converts DC power into three-phase AC power with a frequency of 50 Hz or 60 Hz. Further, the case where the driving frequency of the switching elements Q21 to Q28 is 20 kHz will be exemplified below.

(3.1)比較例1
まず、比較例1に係る電力変換システムの動作について、図2~図7を参照して説明する。なお、比較例1に係る電力変換システムは、第2端子T102と第3端子T103との間が電気的に未接続である点を除いて、本実施形態に係る電力変換システム10と同様である。したがって、以下では、本実施形態に係る電力変換システム10で使用した符号を用いて説明する。なお、図3~図6では、6つのスイッチング素子Q11~Q16のうち、スイッチング素子Q11~Q14のみを図示し、スイッチング素子Q15,Q16の図示を省略している。また、図3~図6では、スイッチング素子Q11~Q14のオン/オフが分かりやすいように、スイッチング素子Q11~Q14を図示している。
(3.1) Comparative Example 1
First, the operation of the power conversion system according to Comparative Example 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 7. FIG. The power conversion system according to Comparative Example 1 is the same as the power conversion system 10 according to the present embodiment, except that the second terminal T102 and the third terminal T103 are not electrically connected. . Therefore, hereinafter, description will be made using the reference numerals used in the power conversion system 10 according to the present embodiment. 3 to 6, of the six switching elements Q11 to Q16, only the switching elements Q11 to Q14 are illustrated, and the switching elements Q15 and Q16 are omitted. Also, in FIGS. 3 to 6, the switching elements Q11 to Q14 are illustrated so that ON/OFF of the switching elements Q11 to Q14 can be easily understood.

図2は、比較例1に係る電力変換システムのインバータモードにおける動作を示す波形図である。図2の横軸は時間軸である。 FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation in the inverter mode of the power conversion system according to Comparative Example 1. FIG. The horizontal axis of FIG. 2 is the time axis.

図2では、上段から順に、駆動信号Sig8,9,12,13、駆動信号Sig7,10,11,14、駆動信号Sig1、駆動信号Sig2、駆動信号Sig3、駆動信号Sig4、駆動信号Sig5、駆動信号Sig6及び電流I2を示す。駆動信号Sig1~Sig14について、ハイレベルを図中「H」と表記し、ローレベルを図中「L」と表記する。スイッチング素子Q1~Q14の各々は、対応する駆動信号Sig1~Sig14がハイレベルのときにオンとなり、ローレベルのときにオフとなる。また、電流I2は、トランス23の二次巻線232から端子P3に流れる電流である。 In FIG. 2, from the top, drive signals Sig8, 9, 12, 13, drive signals Sig7, 10, 11, 14, drive signal Sig1, drive signal Sig2, drive signal Sig3, drive signal Sig4, drive signal Sig5, drive signal Sig6 and current I2 are shown. Regarding the drive signals Sig1 to Sig14, the high level is indicated as "H" in the drawing, and the low level is indicated as "L" in the drawing. Each of switching elements Q1-Q14 is turned on when corresponding drive signals Sig1-Sig14 are at high level, and turned off when at low level. A current I2 is a current that flows from the secondary winding 232 of the transformer 23 to the terminal P3.

制御回路4は、トランス23の一次巻線231に正及び負の電圧が交互に印加されるように、第1コンバータ部21を制御する。また、制御回路4は、端子N3に対する端子P3の電圧が正となるように、第2コンバータ部22を制御する。 The control circuit 4 controls the first converter section 21 such that positive and negative voltages are alternately applied to the primary winding 231 of the transformer 23 . Further, the control circuit 4 controls the second converter section 22 so that the voltage of the terminal P3 with respect to the terminal N3 becomes positive.

具体的には、制御回路4は、スイッチング素子Q21,Q24,Q25,Q28をオンしているときに、スイッチング素子Q22,Q23,Q26,Q27をオフする。また、制御回路4は、スイッチング素子Q21,Q24,Q25,Q28をオフしているときに、スイッチング素子Q22,Q23,Q26,Q27をオンする。ここで、制御回路4は、スイッチング素子Q21~Q28を同じデューティ比で制御する。本実施形態では、スイッチング素子Q21~Q28のデューティ比は、「0.5」(実質的に50%)である。 Specifically, the control circuit 4 turns off the switching elements Q22, Q23, Q26 and Q27 while turning on the switching elements Q21, Q24, Q25 and Q28. Further, the control circuit 4 turns on the switching elements Q22, Q23, Q26 and Q27 while turning off the switching elements Q21, Q24, Q25 and Q28. Here, the control circuit 4 controls the switching elements Q21 to Q28 with the same duty ratio. In this embodiment, the duty ratio of the switching elements Q21 to Q28 is "0.5" (substantially 50%).

すなわち、制御回路4は、トランス23の一次巻線231及び二次巻線232に高周波の交流電圧が供給されるように第1コンバータ部21を制御し、かつ端子P3及び端子N3間に正の極性を持つ電圧が供給されるように第2コンバータ部22を制御する。 That is, the control circuit 4 controls the first converter section 21 so that a high-frequency AC voltage is supplied to the primary winding 231 and the secondary winding 232 of the transformer 23, and a positive voltage is applied between the terminal P3 and the terminal N3. The second converter section 22 is controlled so that a voltage having polarity is supplied.

制御回路4は、スイッチング素子Q11~Q16の各々をオン又はオフすることによって、交流端子T21,T22,T23から出力される電圧又は電流の少なくとも一方の振幅を制御する。 The control circuit 4 turns on or off each of the switching elements Q11 to Q16 to control the amplitude of at least one of the voltage and current output from the AC terminals T21, T22 and T23.

ここで、制御回路4は、一次巻線231に印加される電圧の極性が反転する反転期間Td1を含む第1期間T1には、電力変換回路1と他の電力変換回路2との間で電力の伝達が行われないように電力変換回路1を制御する。言い換えると、電力変換回路1では、一次巻線231に印加される電圧の極性が反転する反転タイミング(反転期間Td1)において、電力変換回路1と他の電力変換回路2との間で電力の伝達が行われないようにハイサイドのアーム11及びローサイドのアーム12を制御する。また、制御回路4は、第1期間T1とは異なる第2期間T2において、他の電力変換回路2から電力変換回路1に向かう第1方向又は第1方向とは逆の第2方向で電力の伝達が行われるように電力変換回路1を制御する。 Here, the control circuit 4 switches the power between the power conversion circuit 1 and the other power conversion circuit 2 during the first period T1 including the inversion period Td1 in which the polarity of the voltage applied to the primary winding 231 is reversed. is controlled so that the power conversion circuit 1 is not transmitted. In other words, in the power conversion circuit 1, power is transmitted between the power conversion circuit 1 and the other power conversion circuit 2 at the reversal timing (reversal period Td1) at which the polarity of the voltage applied to the primary winding 231 is reversed. The high-side arm 11 and the low-side arm 12 are controlled so as not to perform In addition, the control circuit 4 controls the flow of power in a first direction toward the power inverter circuit 1 from the other power inverter circuit 2 or in a second direction opposite to the first direction in a second period T2 different from the first period T1. The power converter circuit 1 is controlled so that the transfer takes place.

具体的には、制御回路4は、以下に説明する第1~第4のモードを繰り返すように動作する。 Specifically, the control circuit 4 operates to repeat first to fourth modes described below.

第1モードにおいて、制御回路4は、スイッチング素子Q21,Q24,Q25,Q28がオン、スイッチング素子Q22,Q23,Q26,Q27がオフとなるように、第1コンバータ部21及び第2コンバータ部22に駆動信号Sig7~Sig14を出力する。このとき、電力変換回路1では、例えば、図3に示すように、スイッチング素子Q11,Q14がオン、スイッチング素子Q12,Q13がオフになっており、矢印A1の向きに電流が流れる。 In the first mode, the control circuit 4 causes the first converter section 21 and the second converter section 22 to turn on the switching elements Q21, Q24, Q25 and Q28 and turn off the switching elements Q22, Q23, Q26 and Q27. It outputs drive signals Sig7 to Sig14. At this time, in the power conversion circuit 1, for example, as shown in FIG. 3, the switching elements Q11 and Q14 are on, the switching elements Q12 and Q13 are off, and current flows in the direction of arrow A1.

第2モードにおいて、制御回路4は、ローサイドのアーム12のスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオフ、ハイサイドのアーム11のスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオンとなるように、電力変換回路1に駆動信号Sig1~Sig6を出力する。これにより、例えば、図4の矢印A2に示すように、電力変換回路1内で電流が循環する循環モードとなる。このとき、他の電力変換回路2では、スイッチング素子Q21,Q24,Q25,Q28がオンで、スイッチング素子Q22,Q23,Q26,Q27がオフである。 In the second mode, the control circuit 4 causes the power conversion circuit 1 to turn off the switching elements Q12, Q14, Q16 of the low-side arm 12 and turn on the switching elements Q11, Q13, Q15 of the high-side arm 11. It outputs drive signals Sig1 to Sig6. Thereby, for example, as indicated by arrow A2 in FIG. At this time, in the other power conversion circuit 2, the switching elements Q21, Q24, Q25 and Q28 are on, and the switching elements Q22, Q23, Q26 and Q27 are off.

第3モードにおいて、制御回路4は、スイッチング素子Q22,Q23,Q26,Q27がオン、スイッチング素子Q21,Q24,Q25,Q28がオフとなるように、第1コンバータ部21及び第2コンバータ部22に駆動信号Sig7~Sig14を出力する。このとき、電力変換回路1では、例えば、図5に示すように、スイッチング素子Q11,Q14がオン、スイッチング素子Q12,Q13がオフになっており、矢印A3の向きに電流が流れる。 In the third mode, the control circuit 4 causes the first converter section 21 and the second converter section 22 to turn on the switching elements Q22, Q23, Q26 and Q27 and turn off the switching elements Q21, Q24, Q25 and Q28. It outputs drive signals Sig7 to Sig14. At this time, in the power conversion circuit 1, for example, as shown in FIG. 5, the switching elements Q11 and Q14 are on, the switching elements Q12 and Q13 are off, and current flows in the direction of arrow A3.

第4モードにおいて、制御回路4は、ハイサイドのアーム11のスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオフ、ローサイドのアーム12のスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンとなるように、電力変換回路1に駆動信号Sig1~Sig6を出力する。これにより、例えば、図6の矢印A4に示すように、電力変換回路1内で電流が循環する循環モードとなる。このとき、他の電力変換回路2では、スイッチング素子Q22,Q23,Q26,Q27がオンで、スイッチング素子Q21,Q24,Q25,Q28がオフである。 In the fourth mode, the control circuit 4 causes the power conversion circuit 1 to turn off the switching elements Q11, Q13, Q15 of the high-side arm 11 and turn on the switching elements Q12, Q14, Q16 of the low-side arm 12. It outputs drive signals Sig1 to Sig6. As a result, for example, as indicated by an arrow A4 in FIG. 6, a circulation mode in which current circulates within the power conversion circuit 1 is established. At this time, in the other power conversion circuit 2, the switching elements Q22, Q23, Q26, Q27 are on, and the switching elements Q21, Q24, Q25, Q28 are off.

制御回路4は、上述の第1モード、第2モード、第3モード及び第4モードの動作を、この順で繰り返す。すなわち、第1モード及び第3モードは、上述の第2期間T2においてそれぞれ行われ、第2モード及び第4モードは、上述の第1期間T1においてそれぞれ行われる。 The control circuit 4 repeats the operations of the first, second, third and fourth modes in this order. That is, the first mode and the third mode are performed in the above-described second period T2, respectively, and the second mode and the fourth mode are performed in the above-described first period T1, respectively.

ここで、第1期間T1には、反転期間Td1と循環期間とが割り当てられ、第2期間T2には、供給期間が割り当てられる。電力変換システムの動作モードがインバータモードであれば、第2期間T2には上述のように供給期間が割り当てられるが、電力変換システムの動作モードがコンバータモードであれば、第2期間T2には回生期間が割り当てられる。循環期間は、上述の循環モードが行われる期間である。供給期間は、電力系統6に対して交流電力を供給する期間である。回生期間は、電気エネルギを回生する期間である。すなわち、上述の第1モード及び第3モードの各々は第2期間T2において実行され、上述の第2モード及び第4モードの各々は第1期間T1において実行される。 Here, the inversion period Td1 and the circulation period are assigned to the first period T1, and the supply period is assigned to the second period T2. If the operation mode of the power conversion system is the inverter mode, the supply period is assigned to the second period T2 as described above. period is assigned. The circulation period is a period during which the circulation mode described above is performed. The supply period is a period during which AC power is supplied to the power system 6 . The regeneration period is a period during which electrical energy is regenerated. That is, each of the above-described first mode and third mode is performed during the second period T2, and each of the above-described second mode and fourth mode is performed during the first period T1.

図7は、比較例1に係る電力変換システムのシミュレーション結果である。図7における「V12」、「V14」、「V16」は、それぞれスイッチング素子Q12,Q14,Q16の両端電圧を示す。図7における「V2」は、トランス23の二次巻線232の両端電圧を示し、「I2」は、二次巻線232から端子P3に流れる電流を示す。図7における「Iac」は、交流経路に発生する対地電流を示し、「Idc」は、直流経路に発生する対地電流を示す。 7 is a simulation result of the power conversion system according to Comparative Example 1. FIG. "V12", "V14" and "V16" in FIG. 7 indicate voltages across switching elements Q12, Q14 and Q16, respectively. "V2" in FIG. 7 indicates the voltage across the secondary winding 232 of the transformer 23, and "I2" indicates the current flowing from the secondary winding 232 to the terminal P3. "Iac" in FIG. 7 indicates the ground current generated in the AC path, and "Idc" indicates the ground current generated in the DC path.

図7に示すように、比較例1に係る電力変換システムでは、対地電流Iac,Idcがともに大きく、コモンモードノイズが問題となっている。 As shown in FIG. 7, in the power conversion system according to Comparative Example 1, both ground currents Iac and Idc are large, and common mode noise is a problem.

(3.2)比較例2
比較例2に係る電力変換システムでは、上述のコモンモードノイズを抑制するために、図1に示すように、第2端子T102と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続している。以下、比較例2に係る電力変換システムの動作について、図8~図12を参照して説明する。なお、比較例2に係る電力変換システムの回路構成は、本実施形態に係る電力変換システム10の回路構成と同様である。したがって、以下では、本実施形態に係る電力変換システム10で使用した符号を用いて説明する。また、図8~図11では、6つのスイッチング素子Q11~Q16のうち、スイッチング素子Q11~Q14のみを図示し、スイッチング素子Q15,Q16の図示を省略している。また、図8~図11では、スイッチング素子Q11~Q14のオン/オフが分かりやすいように、スイッチング素子Q11~Q14を図示している。
(3.2) Comparative Example 2
In the power conversion system according to Comparative Example 2, in order to suppress the above-described common mode noise, the second terminal T102 and the third terminal T103 are directly electrically connected as shown in FIG. there is The operation of the power conversion system according to Comparative Example 2 will be described below with reference to FIGS. 8 to 12. FIG. The circuit configuration of the power conversion system according to Comparative Example 2 is the same as the circuit configuration of the power conversion system 10 according to this embodiment. Therefore, hereinafter, description will be made using the reference numerals used in the power conversion system 10 according to the present embodiment. 8 to 11 show only the switching elements Q11 to Q14 among the six switching elements Q11 to Q16, and the switching elements Q15 and Q16 are omitted. 8 to 11, the switching elements Q11 to Q14 are illustrated so that ON/OFF of the switching elements Q11 to Q14 can be easily understood.

比較例2に係る電力変換システムでは、制御回路4は、以下に説明する第1~第4のモードを繰り返すように動作する。 In the power conversion system according to Comparative Example 2, the control circuit 4 operates to repeat first to fourth modes described below.

第1モードにおいて、制御回路4は、スイッチング素子Q21,Q24,Q25,Q28がオン、スイッチング素子Q22,Q23,Q26,Q27がオフとなるように、第1コンバータ部21及び第2コンバータ部22に駆動信号Sig7~Sig14を出力する。このとき、電力変換回路1では、例えば、図8に示すように、スイッチング素子Q11,Q14がオン、スイッチング素子Q12,Q13がオフになっており、矢印B1の向きに電流が流れる。 In the first mode, the control circuit 4 causes the first converter section 21 and the second converter section 22 to turn on the switching elements Q21, Q24, Q25 and Q28 and turn off the switching elements Q22, Q23, Q26 and Q27. It outputs drive signals Sig7 to Sig14. At this time, in the power conversion circuit 1, for example, as shown in FIG. 8, the switching elements Q11 and Q14 are on, the switching elements Q12 and Q13 are off, and current flows in the direction of arrow B1.

第2モードにおいて、制御回路4は、ローサイドのアーム12のスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオフ、ハイサイドのアーム11のスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオンとなるように、電力変換回路1に駆動信号Sig1~Sig4を出力する。このとき、電力変換回路1では、例えば、図9の矢印B2,B3に示すように、電力変換回路1内で循環することなく、トランス23の二次側に電流が流れる。またこのとき、他の電力変換回路2では、スイッチング素子Q21,Q24,Q25,Q28がオンで、スイッチング素子Q22,Q23,Q26,Q27がオフである。 In the second mode, the control circuit 4 causes the power conversion circuit 1 to turn off the switching elements Q12, Q14, Q16 of the low-side arm 12 and turn on the switching elements Q11, Q13, Q15 of the high-side arm 11. It outputs drive signals Sig1 to Sig4. At this time, in the power conversion circuit 1, for example, current flows through the secondary side of the transformer 23 without circulating in the power conversion circuit 1, as indicated by arrows B2 and B3 in FIG. At this time, in the other power conversion circuit 2, the switching elements Q21, Q24, Q25 and Q28 are on, and the switching elements Q22, Q23, Q26 and Q27 are off.

第3モードにおいて、制御回路4は、スイッチング素子Q22,Q23,Q26,Q27がオン、スイッチング素子Q21,Q24,Q25,Q28がオフとなるように、第1コンバータ部21及び第2コンバータ部22に駆動信号Sig7~Sig14を出力する。このとき、電力変換回路1では、例えば、図10に示すように、スイッチング素子Q11,Q14がオン、スイッチング素子Q12,Q13がオフになっており、矢印B4の向きに電流が流れる。 In the third mode, the control circuit 4 causes the first converter section 21 and the second converter section 22 to turn on the switching elements Q22, Q23, Q26 and Q27 and turn off the switching elements Q21, Q24, Q25 and Q28. It outputs drive signals Sig7 to Sig14. At this time, in the power converter circuit 1, for example, as shown in FIG. 10, the switching elements Q11 and Q14 are on, the switching elements Q12 and Q13 are off, and current flows in the direction of arrow B4.

第4モードにおいて、制御回路4は、ハイサイドのアーム11のスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオフ、ローサイドのアーム12のスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンとなるように、電力変換回路1に駆動信号Sig1~Sig6を出力する。これにより、例えば、図11の矢印B5に示すように、電力変換回路1内で電流が循環する循環モードとなる。このとき、他の電力変換回路2では、スイッチング素子Q22,Q23,Q26,Q27がオンで、スイッチング素子Q21,Q24,Q25,Q28がオフである。 In the fourth mode, the control circuit 4 causes the power conversion circuit 1 to turn off the switching elements Q11, Q13, Q15 of the high-side arm 11 and turn on the switching elements Q12, Q14, Q16 of the low-side arm 12. It outputs drive signals Sig1 to Sig6. As a result, for example, as indicated by an arrow B5 in FIG. 11, a circulation mode in which current circulates within the power conversion circuit 1 is established. At this time, in the other power conversion circuit 2, the switching elements Q22, Q23, Q26, Q27 are on, and the switching elements Q21, Q24, Q25, Q28 are off.

図12は、比較例2に係る電力変換システムのシミュレーション結果である。図12における「V12」、「V14」、「V16」は、それぞれスイッチング素子Q12,Q14,Q16の両端電圧を示す。図12における「V2」は、トランス23の二次巻線232の両端電圧を示し、「I2」は、二次巻線232から端子P3に流れる電流を示す。図12における「Iac」は、交流経路に発生する対地電流を示し、「Idc」は、直流経路に発生する対地電流を示す。 12 is a simulation result of the power conversion system according to Comparative Example 2. FIG. "V12", "V14", and "V16" in FIG. 12 indicate voltages across switching elements Q12, Q14, and Q16, respectively. "V2" in FIG. 12 indicates the voltage across the secondary winding 232 of the transformer 23, and "I2" indicates the current flowing from the secondary winding 232 to the terminal P3. "Iac" in FIG. 12 indicates the ground current generated in the AC path, and "Idc" indicates the ground current generated in the DC path.

図12に示すように、比較例2に係る電力変換システムによれば、比較例1に係る電力変換システムに比べて、対地電流Iac,Idcが小さくなっており、コモンモードノイズを抑制できていることが分かる。 As shown in FIG. 12, according to the power conversion system according to Comparative Example 2, compared to the power conversion system according to Comparative Example 1, ground currents Iac and Idc are smaller, and common mode noise can be suppressed. I understand.

しかしながら、比較例2に係る電力変換システムでは、上述したように、第2モードにおいてトランス23の二次側に電流が流れることで、電力変換システムの変換効率が低下するという問題がある。 However, in the power conversion system according to Comparative Example 2, as described above, current flows through the secondary side of the transformer 23 in the second mode, so that the conversion efficiency of the power conversion system decreases.

より詳細には、第2端子T102と第3端子T103とを接続していない比較例1では、図7に示すように、第1期間T1における電流I2がほぼゼロであるが、比較例2では、第2端子T102と第3端子T103とを接続することで第1期間T1において電流I2が流れてしまい(図12参照)、これによりトランス23の二次側の損失、及び第2コンバータ部22のスイッチング損失が生じ、変換効率が低下する。 More specifically, in Comparative Example 1 in which the second terminal T102 and the third terminal T103 are not connected, the current I2 in the first period T1 is substantially zero as shown in FIG. , the current I2 flows in the first period T1 by connecting the second terminal T102 and the third terminal T103 (see FIG. 12). of switching loss occurs, and the conversion efficiency decreases.

(3.3)実施例
本実施形態に係る電力変換システム10では、上述のコモンモードノイズを抑制しつつ、電力変換システム10の変換効率の低下を抑制することができるように、以下に示す構成を採用している。以下、本実施形態に係る電力変換システム10の動作について、図13及び図14を参照して説明する。
(3.3) Example In the power conversion system 10 according to the present embodiment, while suppressing the above-described common mode noise, it is possible to suppress a decrease in the conversion efficiency of the power conversion system 10. is employed. The operation of the power conversion system 10 according to this embodiment will be described below with reference to FIGS. 13 and 14. FIG.

まず、電力変換システム10の回路構成については、比較例2に係る電力変換システムと同様であり、第2端子T102と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続している(図1参照)。 First, the circuit configuration of the power conversion system 10 is the same as that of the power conversion system according to Comparative Example 2, and the second terminal T102 and the third terminal T103 are directly electrically connected (Fig. 1).

そして、本実施形態に係る電力変換システム10では、上述の第2モード(循環モード)が実行される第1期間T1において、制御回路4は、図13に示すように、ハイサイドのアーム11のスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオフ、ローサイドのアーム12のスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンとなるように、電力変換回路1に駆動信号Sig1~Sig6を出力する。これにより、電力変換回路1では、スイッチング素子Q11,Q13,Q15がオフ、スイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンとなる。すなわち、本実施形態に係る電力変換回路1では、上述の第2モードが実行される第1期間T1において、複数の(第2)スイッチング素子Q12,Q14,Q16の全てをオンにする第2制御を行う。言い換えると、本実施形態に係る電力変換回路1では、特定端子が第2端子T102の場合に第2制御を行う。 Then, in the power conversion system 10 according to the present embodiment, during the first period T1 during which the above-described second mode (circulation mode) is executed, the control circuit 4 controls the high-side arm 11 as shown in FIG. Drive signals Sig1 to Sig6 are output to the power conversion circuit 1 so that the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned off and the switching elements Q12, Q14, Q16 of the low-side arm 12 are turned on. As a result, in the power conversion circuit 1, the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned off, and the switching elements Q12, Q14, Q16 are turned on. That is, in the power conversion circuit 1 according to the present embodiment, in the first period T1 in which the above-described second mode is executed, the second control that turns on all of the plurality of (second) switching elements Q12, Q14, Q16 I do. In other words, in the power conversion circuit 1 according to this embodiment, the second control is performed when the specific terminal is the second terminal T102.

特に、本実施形態に係る電力変換システム10では、図13に示すように、第2制御を行う期間と、トランス23の一次巻線231に印加される電圧の極性が反転する反転期間Td1とを一致させている。すなわち、本実施形態に係る電力変換回路1では、第2制御と、一次巻線231に印加される電圧の極性が反転する反転タイミングと、を同期させている。さらに言い換えると、本実施形態に係る電力変換回路1では、第2制御と、電力変換回路1の直流側に設けられている他の電力変換回路2の制御と、を同期させている。 In particular, in the power conversion system 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. 13, a period during which the second control is performed and a reversal period Td1 during which the polarity of the voltage applied to the primary winding 231 of the transformer 23 is reversed. are matching. That is, in the power conversion circuit 1 according to this embodiment, the second control is synchronized with the reversal timing at which the polarity of the voltage applied to the primary winding 231 is reversed. In other words, in the power inverter circuit 1 according to the present embodiment, the second control and the control of the other power inverter circuit 2 provided on the DC side of the power inverter circuit 1 are synchronized.

その結果、図14に示すように、比較例1に係る電力変換システムに比べて、対地電流Iac,Idcが小さくなっており、コモンモードノイズを抑制することができる。また、この場合、上述の図11に示すように、電力変換回路1内で電流が循環する循環モードになるため、上述の第2モードが実行される第1期間T1における電流I2は、図14に示すように、ほぼゼロになる。すなわち、本実施形態に係る電力変換システム10では、比較例2に係る電力変換システムのように、トランス23の二次側に電流が流れないため、電力変換システム10の変換効率の低下を抑制することができる。 As a result, as shown in FIG. 14, ground currents Iac and Idc are smaller than in the power conversion system according to Comparative Example 1, and common mode noise can be suppressed. Further, in this case, as shown in FIG. 11 described above, the current circulates in the power conversion circuit 1 in the circulation mode, so the current I2 in the first period T1 during which the second mode is executed is shown in FIG. becomes almost zero, as shown in . That is, in the power conversion system 10 according to the present embodiment, unlike the power conversion system according to Comparative Example 2, current does not flow to the secondary side of the transformer 23, so the reduction in conversion efficiency of the power conversion system 10 is suppressed. be able to.

(4)変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、上述の実施形態に係る電力変換回路1と同様の機能は、電力変換回路1の制御方法、(コンピュータ)プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。
(4) Modifications The above-described embodiment is just one of various embodiments of the present disclosure. The above-described embodiments can be modified in various ways according to design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved. Also, the same functions as the power inverter circuit 1 according to the above-described embodiment may be embodied by a control method of the power inverter circuit 1, a (computer) program, or a non-temporary recording medium recording the program.

一態様に係る電力変換回路1の制御方法は、直流電力と交流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行い、ハイサイドのアーム11と、ローサイドのアーム12と、フィルタ回路13と、を備える電力変換回路1の制御方法である。ハイサイドのアーム11は、複数の第1スイッチング素子Q11,Q13,Q15を有する。複数の第1スイッチング素子Q11,Q13,Q15は、互いに異なる複数の交流端子T21,T22,T23のいずれかと同一の第1端子T101との間に電気的に接続されている。ローサイドのアーム12は、複数の第2スイッチング素子Q12,Q14,Q16を有する。複数の第2スイッチング素子Q12,Q14,Q16は、複数の交流端子T21,T22,T23のいずれかと同一の第2端子T102との間に電気的に接続されている。フィルタ回路13は、複数のコンデンサC11,C12,C13を有し、ハイサイドのアーム11及びローサイドのアーム12を介して出力される交流電圧を平滑する。 A control method of a power conversion circuit 1 according to one aspect converts power in at least one direction between DC power and AC power, a high-side arm 11, a low-side arm 12, a filter circuit 13, It is a control method of the power conversion circuit 1. The high-side arm 11 has a plurality of first switching elements Q11, Q13, Q15. The plurality of first switching elements Q11, Q13, Q15 are electrically connected between one of the plurality of AC terminals T21, T22, T23 different from each other and the same first terminal T101. The low-side arm 12 has a plurality of second switching elements Q12, Q14, Q16. The plurality of second switching elements Q12, Q14, Q16 are electrically connected between one of the plurality of AC terminals T21, T22, T23 and the same second terminal T102. The filter circuit 13 has a plurality of capacitors C11, C12, C13, and smoothes the AC voltage output via the high-side arm 11 and the low-side arm 12. FIG.

複数の交流端子T21,T22,T23には、交流電源又は交流負荷(本実施形態では電力系統6)が電気的に接続されている。複数のコンデンサC11,C12,C13の各々は、複数の交流端子T21,T22,T23のいずれかと同一の第3端子T103との間に電気的に接続されている。第3端子T103は、複数の交流端子T21,T22,T23を除く特定端子(本実施形態では第2端子T102)に電気的に接続されている。電力変換回路1の制御方法では、複数の第1スイッチング素子Q11,Q13,Q15の全てをオンにする第1制御、又は複数の第2スイッチング素子Q12,Q14,Q16の全てをオンにする第2制御を行う。 An AC power supply or an AC load (the electric power system 6 in this embodiment) is electrically connected to the plurality of AC terminals T21, T22, and T23. Each of the plurality of capacitors C11, C12, C13 is electrically connected between one of the plurality of AC terminals T21, T22, T23 and the same third terminal T103. The third terminal T103 is electrically connected to a specific terminal (the second terminal T102 in this embodiment) other than the AC terminals T21, T22, T23. In the control method of the power conversion circuit 1, a first control that turns on all of the plurality of first switching elements Q11, Q13, and Q15, or a second control that turns on all of the plurality of second switching elements Q12, Q14, and Q16. control.

一態様に係るプログラムは、上述の電力変換回路1の制御方法を1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。 A program according to one aspect is a program for causing one or more processors to execute the control method of the power conversion circuit 1 described above.

以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。 Modifications of the above-described embodiment are listed below. Modifications described below can be applied in combination as appropriate.

(4.1)変形例1
上述の実施形態では、第2端子T102と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続し、トランス23の一次巻線231に印加される電圧の極性が反転する反転タイミング(反転期間Td1)に同期させて、複数の(第2)スイッチング素子Q12,Q14,Q16の全てをオフにする第2制御を行っている。
(4.1) Modification 1
In the above-described embodiment, the second terminal T102 and the third terminal T103 are directly electrically connected and the polarity of the voltage applied to the primary winding 231 of the transformer 23 is reversed at the reversal timing (reversal period). Td1), the second control is performed to turn off all of the plurality of (second) switching elements Q12, Q14, Q16.

これに対して、図15に示すように、第1端子T101と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続してもよい。この場合、スイッチング素子Q11,Q13,Q15をオフ、スイッチング素子Q12,Q14,Q16をオンにする第4モードにおいて、電力変換回路1内で電流が循環することなく、トランス23の二次側に流れる。したがって、この場合には、制御回路4は、ハイサイドのアーム11のスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオン、ローサイドのアーム12のスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオフとなるように、電力変換回路1に駆動信号Sig1~Sig6を出力する。これにより、電力変換回路1では、スイッチング素子Q11,Q13,Q15がオン、スイッチング素子Q12,Q14,Q16がオフとなる。その結果、上述の第4モードが実行される第1期間T1において、電力変換回路1内で電流が循環する循環モードとなり、同様に、コモンモードノイズを抑制しつつ、電力変換システム10の変換効率の低下を抑制することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 15, the first terminal T101 and the third terminal T103 may be electrically connected directly. In this case, in the fourth mode in which the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned off and the switching elements Q12, Q14, Q16 are turned on, the current flows through the secondary side of the transformer 23 without circulating in the power conversion circuit 1. . Therefore, in this case, the control circuit 4 controls the power conversion circuit so that the switching elements Q11, Q13, Q15 of the high-side arm 11 are turned on and the switching elements Q12, Q14, Q16 of the low-side arm 12 are turned off. 1 to output drive signals Sig1 to Sig6. As a result, in the power conversion circuit 1, the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned on, and the switching elements Q12, Q14, Q16 are turned off. As a result, in the first period T1 in which the above-described fourth mode is executed, the current circulates in the power conversion circuit 1 in a circulation mode, and similarly, while suppressing common mode noise, the conversion efficiency of the power conversion system 10 can be suppressed.

すなわち、変形例1に係る電力変換回路1では、第3端子T103が第1端子T101と電気的に接続されている場合に、複数の(第1)スイッチング素子Q11,Q13,Q15の全てをオンにする第1制御を行う。言い換えると、変形例1に係る電力変換回路1では、特定端子が第1端子T101の場合に第1制御を行う。 That is, in the power conversion circuit 1 according to Modification 1, when the third terminal T103 is electrically connected to the first terminal T101, all of the plurality of (first) switching elements Q11, Q13, Q15 are turned on. 1st control is performed. In other words, in the power conversion circuit 1 according to Modification 1, the first control is performed when the specific terminal is the first terminal T101.

(4.2)変形例2
上述の実施形態では、第2端子T102と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続し、トランス23の一次巻線231に印加される電圧の極性が反転する反転タイミング(反転期間Td1)に同期させて、複数の(第2)スイッチング素子Q12,Q14,Q16の全てをオフにする第2制御を行っている。
(4.2) Modification 2
In the above-described embodiment, the second terminal T102 and the third terminal T103 are directly electrically connected and the polarity of the voltage applied to the primary winding 231 of the transformer 23 is reversed at the reversal timing (reversal period). Td1), the second control is performed to turn off all of the plurality of (second) switching elements Q12, Q14, Q16.

これに対して、図16に示すように、第5端子T105と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続してもよい。この場合、スイッチング素子Q11,Q13,Q15をオン、スイッチング素子Q12,Q14,Q16をオフにする第2モード(図9参照)において、電力変換回路1内で電流が循環することなく、トランス23の二次側に流れる。したがって、この場合には、制御回路4は、ハイサイドのアーム11のスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオフ、ローサイドのアーム12のスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンとなるように、電力変換回路1に駆動信号Sig1~Sig6を出力する。これにより、電力変換回路1では、スイッチング素子Q11,Q13,Q15がオフ、スイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンとなる。その結果、上述の第2モードが実行される第1期間T1において、電力変換回路1内で電流が循環する循環モードとなり、同様に、コモンモードノイズを抑制しつつ、電力変換システム10の変換効率の低下を抑制することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 16, the fifth terminal T105 and the third terminal T103 may be directly electrically connected. In this case, in the second mode (see FIG. 9) in which the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned on and the switching elements Q12, Q14, Q16 are turned off, the current does not circulate in the power conversion circuit 1, and the transformer 23 flow to the secondary side. Therefore, in this case, the control circuit 4 controls the power conversion circuit so that the switching elements Q11, Q13, Q15 of the high-side arm 11 are turned off and the switching elements Q12, Q14, Q16 of the low-side arm 12 are turned on. 1 to output drive signals Sig1 to Sig6. As a result, in the power conversion circuit 1, the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned off, and the switching elements Q12, Q14, Q16 are turned on. As a result, in the first period T1 in which the above-described second mode is executed, the current circulates in the power conversion circuit 1 in a circulation mode, and similarly, while suppressing common mode noise, the conversion efficiency of the power conversion system 10 can be suppressed.

すなわち、変形例2に係る電力変換回路1では、特定端子は、直流電源又は直流負荷(ここでは蓄電池5)が電気的に接続される2つの直流端子T11,T12の一方(ここでは直流端子T12)に電気的に接続されている第5端子T105である。また、変形例2に係る電力変換回路1では、特定端子が第5端子T105の場合に、複数の(第2)スイッチング素子Q12,Q14,Q16の全てをオンにする第2制御を行う。 That is, in the power conversion circuit 1 according to the modification 2, the specific terminal is one of the two DC terminals T11 and T12 (here, the DC terminal T12) to which the DC power supply or the DC load (here, the storage battery 5) is electrically connected ) is the fifth terminal T105 electrically connected to the terminal T105. Further, in the power conversion circuit 1 according to Modification 2, when the specific terminal is the fifth terminal T105, second control is performed to turn on all of the plurality of (second) switching elements Q12, Q14, and Q16.

(4.3)変形例3
上述の実施形態では、第2端子T102と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続し、トランス23の一次巻線231に印加される電圧の極性が反転する反転タイミング(反転期間Td1)に同期させて、複数の(第2)スイッチング素子Q12,Q14,Q16の全てをオフにする第2制御を行っている。
(4.3) Modification 3
In the above-described embodiment, the second terminal T102 and the third terminal T103 are directly electrically connected and the polarity of the voltage applied to the primary winding 231 of the transformer 23 is reversed at the reversal timing (reversal period). Td1), the second control is performed to turn off all of the plurality of (second) switching elements Q12, Q14, Q16.

これに対して、図17に示すように、第4端子T104と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続してもよい。この場合、スイッチング素子Q11,Q13,Q15をオフ、スイッチング素子Q12,Q14,Q16をオンにする第4モードにおいて、電力変換回路1内で電流が循環することなく、トランス23の二次側に流れる。したがって、この場合には、制御回路4は、ハイサイドのアーム11のスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオン、ローサイドのアーム12のスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオフとなるように、電力変換回路1に駆動信号Sig1~Sig6を出力する。これにより、電力変換回路1では、スイッチング素子Q11,Q13,Q15がオン、スイッチング素子Q12,Q14,Q16がオフとなる。その結果、上述の第4モードが実行される第1期間T1において、電力変換回路1内で電流が循環する循環モードとなり、同様に、コモンモードノイズを抑制しつつ、電力変換システム10の変換効率の低下を抑制することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 17, the fourth terminal T104 and the third terminal T103 may be electrically connected directly. In this case, in the fourth mode in which the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned off and the switching elements Q12, Q14, Q16 are turned on, the current flows through the secondary side of the transformer 23 without circulating in the power conversion circuit 1. . Therefore, in this case, the control circuit 4 controls the power conversion circuit so that the switching elements Q11, Q13, Q15 of the high-side arm 11 are turned on and the switching elements Q12, Q14, Q16 of the low-side arm 12 are turned off. 1 to output drive signals Sig1 to Sig6. As a result, in the power conversion circuit 1, the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned on, and the switching elements Q12, Q14, Q16 are turned off. As a result, in the first period T1 in which the above-described fourth mode is executed, the current circulates in the power conversion circuit 1 in a circulation mode, and similarly, while suppressing common mode noise, the conversion efficiency of the power conversion system 10 can be suppressed.

すなわち、変形例3に係る電力変換回路1では、特定端子は、直流電源又は直流負荷(ここでは蓄電池5)が電気的に接続される2つの直流端子T11,T12の一方(ここではT11)に電気的に接続されている第4端子T104である。また、変形例2に係る電力変換回路1では、特定端子が第4端子T104の場合に、複数の(第1)スイッチング素子Q11,Q13,Q15の全てをオンにする第1制御を行う。 That is, in the power conversion circuit 1 according to Modification 3, the specific terminal is one of the two DC terminals T11 and T12 (here, T11) to which the DC power supply or the DC load (here, the storage battery 5) is electrically connected. It is the 4th terminal T104 electrically connected. Further, in the power conversion circuit 1 according to Modification 2, when the specific terminal is the fourth terminal T104, first control is performed to turn on all of the plurality of (first) switching elements Q11, Q13, Q15.

(4.4)変形例4
変形例4に係る電力変換システム10aについて、図18を参照して説明する。なお、電力変換回路1については、上述の実施形態に係る電力変換システム10と同様であり、ここでは説明を省略する。
(4.4) Modification 4
A power conversion system 10a according to Modification 4 will be described with reference to FIG. Note that the power conversion circuit 1 is the same as that of the power conversion system 10 according to the above-described embodiment, and description thereof is omitted here.

変形例4に係る電力変換システム10aは、図18に示すように、電力変換回路1と、他の電力変換回路2aと、接続部3aと、制御回路4と、コンバータ回路7と、を備えている。また、変形例4に係る電力変換システム10aは、複数(図示例では2つ)の直流端子T11,T12と、複数(図示例では3つ)の交流端子T21,T22,T23と、複数(図示例では2つ)の直流端子T31,T32と、を更に備えている。 As shown in FIG. 18, a power conversion system 10a according to Modification 4 includes a power conversion circuit 1, another power conversion circuit 2a, a connection section 3a, a control circuit 4, and a converter circuit 7. there is In addition, the power conversion system 10a according to Modification 4 includes a plurality of (two in the illustrated example) DC terminals T11 and T12, a plurality of (three in the illustrated example) AC terminals T21, T22, and T23, and a plurality of (figure It is further provided with DC terminals T31 and T32 (two in the illustrated example).

2つの直流端子T11,T12には、蓄電池5が電気的に接続される。3つの交流端子T21,T22,T23には、電力系統6が電気的に接続される。2つの直流端子T31,T32には、太陽電池9が電気的に接続される。 A storage battery 5 is electrically connected to the two DC terminals T11 and T12. The power system 6 is electrically connected to the three AC terminals T21, T22, T23. A solar cell 9 is electrically connected to the two DC terminals T31 and T32.

(4.4.1)他の電力変換回路
他の電力変換回路2aは、例えば、DC/DCコンバータである。他の電力変換回路2aは、図18に示すように、第1コンデンサC1と、第1コンバータ部21と、第2コンバータ部22と、トランス23と、を備えている。ただし、第1コンデンサC1は、他の電力変換回路2aの構成要素に含まれなくてもよい。
(4.4.1) Other power conversion circuit The other power conversion circuit 2a is, for example, a DC/DC converter. Another power conversion circuit 2a includes a first capacitor C1, a first converter section 21, a second converter section 22, and a transformer 23, as shown in FIG. However, the 1st capacitor|condenser C1 does not need to be contained in the component of the other power inverter circuit 2a.

第1コンデンサC1は、2つの直流端子T11,T12間に電気的に接続されている。言い換えると、第1コンデンサC1は、2つの直流端子T11,T12を介して蓄電池5に接続されている。第1コンデンサC1は、例えば、電解コンデンサである。第1コンデンサC1は、直流端子T11,T12間の電圧を安定させる機能を有している。 A first capacitor C1 is electrically connected between the two DC terminals T11 and T12. In other words, the first capacitor C1 is connected to the storage battery 5 via the two DC terminals T11, T12. The first capacitor C1 is, for example, an electrolytic capacitor. The first capacitor C1 has a function of stabilizing the voltage between the DC terminals T11 and T12.

第1コンバータ部21は、複数(図示例では2つ)のスイッチング素子Q21,Q22を有している。第2コンバータ部22は、複数(図示例では2つ)のスイッチング素子Q23,Q24を有している。スイッチング素子Q21~Q24の各々は、例えば、デプレッション型又はエンハンスメント型のnチャネルMOSFETである。スイッチング素子Q21~Q24の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各スイッチング素子Q21~Q24の寄生ダイオードは、アノードが対応するスイッチング素子Q21~Q24のソースに電気的に接続され、カソードが対応するスイッチング素子Q21~Q24のドレインに電気的に接続されている。 The first converter section 21 has a plurality of (two in the illustrated example) switching elements Q21 and Q22. The second converter section 22 has a plurality of (two in the illustrated example) switching elements Q23 and Q24. Each of switching elements Q21-Q24 is, for example, a depletion-type or enhancement-type n-channel MOSFET. Each of switching elements Q21-Q24 includes a parasitic diode. The parasitic diode of each switching element Q21-Q24 has an anode electrically connected to the source of the corresponding switching element Q21-Q24, and a cathode electrically connected to the drain of the corresponding switching element Q21-Q24.

トランス23は、互いに磁気結合された一次巻線231及び二次巻線232を有している。一次巻線231は、第1コンバータ部21を介して第1コンデンサC1に電気的に接続されている。二次巻線232は、第2コンバータ部22を介して接続部3aに電気的に接続されている。 The transformer 23 has a primary winding 231 and a secondary winding 232 magnetically coupled to each other. Primary winding 231 is electrically connected to first capacitor C<b>1 via first converter section 21 . The secondary winding 232 is electrically connected to the connecting portion 3a through the second converter portion 22. As shown in FIG.

トランス23は、一例として、センタータップ付きの高周波絶縁トランスである。トランス23の一次巻線231は、一次側センタータップCT1を接続点とする、2つの巻線L211,L212の直列回路にて構成されている。同様に、トランス23の二次巻線232は、二次側センタータップCT2を接続点とする、2つの巻線L221,L222の直列回路にて構成されている。つまり、2つの巻線L211,L212が電気的に直列に接続され、一次巻線231を構成する。同様に、2つの巻線L221,L222が電気的に直列に接続され、二次巻線232を構成する。一次側センタータップCT1は、第1コンデンサC1の正極側(直流端子T11側)の端子に電気的に接続されている。二次側センタータップCT2は、端子P3に電気的に接続されている。巻線L211,L212,L221,L222の巻数比は、例えば、1:1:1:1である。巻線L211,L212,L221,L222の巻数比は、電力変換システム10aの仕様等に応じて任意に変更することができる。 The transformer 23 is, for example, a high-frequency isolation transformer with a center tap. The primary winding 231 of the transformer 23 is composed of a series circuit of two windings L211 and L212 with the primary side center tap CT1 as a connection point. Similarly, the secondary winding 232 of the transformer 23 is composed of a series circuit of two windings L221 and L222 with the secondary side center tap CT2 as a connection point. That is, the two windings L211 and L212 are electrically connected in series to form the primary winding 231. FIG. Similarly, two windings L221 and L222 are electrically connected in series to form a secondary winding 232. The primary side center tap CT1 is electrically connected to a terminal on the positive electrode side (direct current terminal T11 side) of the first capacitor C1. The secondary center tap CT2 is electrically connected to the terminal P3. The turns ratio of the windings L211, L212, L221, L222 is, for example, 1:1:1:1. The turns ratio of the windings L211, L212, L221, and L222 can be arbitrarily changed according to the specifications of the power conversion system 10a.

(4.4.2)接続部
接続部3aは、図18に示すように、トランス23の二次巻線232に、第2コンバータ部22を介して電気的に接続されている。さらに、接続部3aには、電力変換回路1が電気的に接続されている。言い換えると、接続部3aは、第2コンバータ部22及び電力変換回路1間を電気的に接続する。接続部3aは、上述したように、端子P3と、端子N3と、を含む。そして、端子N3に対する端子P3の電圧が正となるように、つまり端子N3に対し端子P3の電位が相対的に高電位となるように、第2コンバータ部22が動作する。
(4.4.2) Connection Portion The connection portion 3a is electrically connected to the secondary winding 232 of the transformer 23 via the second converter portion 22, as shown in FIG. Further, the power conversion circuit 1 is electrically connected to the connecting portion 3a. In other words, the connection portion 3 a electrically connects the second converter portion 22 and the power conversion circuit 1 . The connection portion 3a includes the terminal P3 and the terminal N3, as described above. Then, the second converter section 22 operates so that the voltage of the terminal P3 with respect to the terminal N3 becomes positive, that is, so that the potential of the terminal P3 becomes relatively high with respect to the terminal N3.

接続部3aは、上述した2つの端子P3,N3と、複数(図示例では2つ)のダイオードD1,D2と、抵抗R1と、複数(図示例では2つ)の第2コンデンサC31,C32と、を有している。接続部3aは、二次巻線232に電気的に接続されたスナバ回路である。ダイオードD1は、端子P3,N3間において、第2コンデンサC31と電気的に直列に接続されている。ダイオードD2は、端子P3,N3間において、第2コンデンサC32と電気的に直列に接続されている。ダイオードD1のアノードは、端子P3に電気的に接続され、ダイオードD1のカソードは、第2コンデンサC31を介して端子N3に電気的に接続されている。ダイオードD2のアノードは、第2コンデンサC32を介して端子N3に電気的に接続され、ダイオードD2のカソードは、端子P3に電気的に接続されている。つまり、ダイオードD1とダイオードD2とは、端子P3,N3間において互いに逆向きに接続されている。抵抗R1は、ダイオードD1及び第2コンデンサC31の接続点と、ダイオードD2及び第2コンデンサC32の接続点との間に電気的に接続されている。 The connecting portion 3a includes the above-described two terminals P3 and N3, a plurality of (two in the illustrated example) diodes D1 and D2, a resistor R1, and a plurality of (two in the illustrated example) second capacitors C31 and C32. ,have. Connection portion 3 a is a snubber circuit electrically connected to secondary winding 232 . Diode D1 is electrically connected in series with second capacitor C31 between terminals P3 and N3. Diode D2 is electrically connected in series with second capacitor C32 between terminals P3 and N3. The anode of diode D1 is electrically connected to terminal P3, and the cathode of diode D1 is electrically connected to terminal N3 via second capacitor C31. The anode of diode D2 is electrically connected to terminal N3 via a second capacitor C32, and the cathode of diode D2 is electrically connected to terminal P3. That is, the diode D1 and the diode D2 are connected in opposite directions between the terminals P3 and N3. The resistor R1 is electrically connected between the connection point of the diode D1 and the second capacitor C31 and the connection point of the diode D2 and the second capacitor C32.

(4.4.3)制御回路
制御回路4は、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するコンピュータシステムを主構成とする。すなわち、コンピュータシステムの1以上のメモリに記録されたプログラムを、1以上のプロセッサが実行することにより、制御回路4の機能が実現される。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよく、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
(4.4.3) Control Circuit The control circuit 4 is mainly composed of a computer system having one or more processors and one or more memories. That is, the functions of the control circuit 4 are realized by one or more processors executing programs recorded in one or more memories of the computer system. The program may be prerecorded in a memory, may be provided through an electric communication line such as the Internet, or may be provided by being recorded in a non-temporary recording medium such as a memory card.

制御回路4は、電力変換回路1、他の電力変換回路2a及びコンバータ回路7を制御するように構成されている。制御回路4は、電力変換回路1に対しては、ハイサイドのアーム11のスイッチング素子Q11,Q13,Q15、及びローサイドのアーム12のスイッチング素子Q12,Q14,Q16をそれぞれ駆動するための駆動信号Sig1~Sig6を出力する。また、制御回路4は、他の電力変換回路2aに対しては、スイッチング素子Q21~Q24をそれぞれ駆動するための駆動信号Sig7~Sig10を出力する。また、制御回路4は、コンバータ回路7に対しては、スイッチング素子Q71,Q72をそれぞれ駆動するための駆動信号Sig11,12を出力する。駆動信号Sig1~Sig12の各々は、ハイレベルとローレベルとで切り替わる二値信号からなるPWM信号である。 The control circuit 4 is configured to control the power conversion circuit 1 , another power conversion circuit 2 a and the converter circuit 7 . The control circuit 4 supplies the power conversion circuit 1 with a drive signal Sig1 for driving the switching elements Q11, Q13, Q15 of the high-side arm 11 and the switching elements Q12, Q14, Q16 of the low-side arm 12, respectively. ~Sig6 is output. Further, the control circuit 4 outputs drive signals Sig7 to Sig10 for driving the switching elements Q21 to Q24, respectively, to the other power conversion circuit 2a. Control circuit 4 also outputs drive signals Sig11 and 12 for driving switching elements Q71 and Q72 to converter circuit 7, respectively. Each of drive signals Sig1 to Sig12 is a PWM signal composed of a binary signal that switches between high level and low level.

(4.4.4)コンバータ回路
コンバータ回路7は、例えば、DC/DCコンバータである。より詳細には、コンバータ回路7は、太陽電池9から入力される直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路である。コンバータ回路7は、図18に示すように、第3コンデンサC2と、インダクタL1と、2つのスイッチング素子Q71,72と、を備えている。ただし、第3コンデンサC2は、コンバータ回路7の構成要素に含まれなくてもよい。
(4.4.4) Converter Circuit The converter circuit 7 is, for example, a DC/DC converter. More specifically, converter circuit 7 is a boost chopper circuit that boosts the DC voltage input from solar cell 9 . The converter circuit 7, as shown in FIG. 18, includes a third capacitor C2, an inductor L1, and two switching elements Q71 and Q72. However, the third capacitor C2 does not have to be included in the components of the converter circuit 7 .

第3コンデンサC2は、2つの直流端子T31,T32間に電気的に接続されている。言い換えると、第3コンデンサC2は、2つの直流端子T31,T32を介して太陽電池9に接続されている。第3コンデンサC2は、例えば、電解コンデンサである。第3コンデンサC2は、直流端子T31,T32間の電圧を安定させる機能を有している。 A third capacitor C2 is electrically connected between the two DC terminals T31 and T32. In other words, the third capacitor C2 is connected to the solar cell 9 via two DC terminals T31, T32. The third capacitor C2 is, for example, an electrolytic capacitor. The third capacitor C2 has the function of stabilizing the voltage between the DC terminals T31 and T32.

スイッチング素子Q71,Q72の各々は、例えば、デプレッション型又はエンハンスメント型のnチャネルMOSFETである。高電位側のスイッチング素子Q71は、端子P3,N3間において、低電位側のスイッチング素子Q72と電気的に直列に接続されている。つまり、端子P3,N3間には、スイッチング素子Q71,Q72の直列回路が電気的に接続されている。 Each of the switching elements Q71 and Q72 is, for example, a depletion-type or enhancement-type n-channel MOSFET. The switching element Q71 on the high potential side is electrically connected in series with the switching element Q72 on the low potential side between the terminals P3 and N3. That is, a series circuit of switching elements Q71 and Q72 is electrically connected between terminals P3 and N3.

スイッチング素子Q71,Q72の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各スイッチング素子Q71,Q72の寄生ダイオードは、アノードが対応するスイッチング素子Q71,Q72のソースに電気的に接続され、カソードが対応するスイッチング素子Q71,Q72のドレインに電気的に接続されている。 Each of switching elements Q71 and Q72 includes a parasitic diode. The parasitic diode of each switching element Q71, Q72 has an anode electrically connected to the source of the corresponding switching element Q71, Q72, and a cathode electrically connected to the drain of the corresponding switching element Q71, Q72.

高電位側のスイッチング素子Q71のドレインは、端子P3に電気的に接続されている。低電位側のスイッチング素子Q72のソースは、端子N3に電気的に接続されている。また、高電位側のスイッチング素子Q71のソースは、低電位側のスイッチング素子Q72のドレインに電気的に接続されている。 The drain of the switching element Q71 on the high potential side is electrically connected to the terminal P3. The source of the switching element Q72 on the low potential side is electrically connected to the terminal N3. The source of the switching element Q71 on the high potential side is electrically connected to the drain of the switching element Q72 on the low potential side.

スイッチング素子Q71,Q72の各々は、制御回路4から出力される駆動信号Sig11,Sig12に従ってオン/オフする。 Switching elements Q71 and Q72 are turned on/off according to drive signals Sig11 and Sig12 output from control circuit 4, respectively.

インダクタL1の第1端は、直流端子T31に電気的に接続されており、インダクタL1の第2端は、スイッチング素子Q71,Q72の接続点に電気的に接続されている。 A first end of inductor L1 is electrically connected to DC terminal T31, and a second end of inductor L1 is electrically connected to a connection point between switching elements Q71 and Q72.

(4.4.5)動作
変形例4に係る電力変換システム10aでは、第2端子T102と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続している。したがって、上述の実施形態に係る電力変換システム10と同様、第2モードが実行される第1期間T1、より詳細には、トランス23の一次巻線231に印加される電圧の極性が反転する反転期間Td1において、複数の(第1)スイッチング素子Q11,Q13,Q15をオフ、複数の(第2)スイッチング素子Q12,Q14,Q16をオンにすることで、電力変換回路1内で電流が循環する循環モードとなる。その結果、第2モードが実行される第1期間T1においてトランス23の二次側に電流が流れることがなく、電力変換システム10aの変換効率の低下を抑制することができる。また、第2端子T102と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続しているので、コモンモードノイズを抑制することもできる。
(4.4.5) Operation In the power conversion system 10a according to Modification 4, the second terminal T102 and the third terminal T103 are directly electrically connected. Therefore, as in the power conversion system 10 according to the above-described embodiment, the polarity of the voltage applied to the primary winding 231 of the transformer 23 is reversed during the first period T1 during which the second mode is executed. During the period Td1, a plurality of (first) switching elements Q11, Q13, Q15 are turned off and a plurality of (second) switching elements Q12, Q14, Q16 are turned on, so that current circulates in the power conversion circuit 1. Circulation mode. As a result, current does not flow to the secondary side of the transformer 23 during the first period T1 in which the second mode is executed, and reduction in conversion efficiency of the power conversion system 10a can be suppressed. Moreover, since the second terminal T102 and the third terminal T103 are directly electrically connected, it is possible to suppress common mode noise.

なお、変形例4においても、第1端子T101、第4端子T104又は第5端子T105と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続してもよい。さらに、変形例4においても、第1端子T101、第2端子T102、第4端子T104及び第5端子T105のいずれかと第3端子T103との間を、例えば、インダクタ又は抵抗を介して間接的に電気的に接続してもよい。 Also in Modification 4, the first terminal T101, the fourth terminal T104 or the fifth terminal T105 and the third terminal T103 may be electrically connected directly. Furthermore, in Modification 4 as well, any one of the first terminal T101, the second terminal T102, the fourth terminal T104, and the fifth terminal T105 and the third terminal T103 are indirectly connected via an inductor or a resistor, for example. It may be electrically connected.

(4.5)その他の変形例
本開示における電力変換システム10は、例えば、制御回路4に、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における電力変換システム10としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。更に、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1ないし複数の電子回路で構成される。
(4.5) Other Modifications The power conversion system 10 in the present disclosure includes a computer system in the control circuit 4, for example. A computer system is mainly composed of a processor and a memory as hardware. The functions of the power conversion system 10 in the present disclosure are realized by the processor executing a program recorded in the memory of the computer system. The program may be recorded in advance in the memory of the computer system, may be provided through an electric communication line, or may be recorded in a non-temporary recording medium such as a computer system-readable memory card, optical disk, or hard disk drive. may be provided. A processor in a computer system consists of one or more electronic circuits, including semiconductor integrated circuits (ICs) or large scale integrated circuits (LSIs). The integrated circuit such as IC or LSI referred to here is called differently depending on the degree of integration, and includes integrated circuits called system LSI, VLSI (Very Large Scale Integration), or ULSI (Ultra Large Scale Integration). In addition, an FPGA (Field-Programmable Gate Array), which is programmed after the LSI is manufactured, or a logic device capable of reconfiguring the bonding relationship inside the LSI or reconfiguring the circuit partitions inside the LSI, shall also be adopted as the processor. can be done. A plurality of electronic circuits may be integrated into one chip, or may be distributed over a plurality of chips. A plurality of chips may be integrated in one device, or may be distributed in a plurality of devices. A computer system, as used herein, includes a microcontroller having one or more processors and one or more memories. Accordingly, the microcontroller also consists of one or more electronic circuits including semiconductor integrated circuits or large scale integrated circuits.

また、電力変換システム10の複数の構成要素が、1つの筐体内に集約されていることは電力変換システム10に必須の構成ではない。電力変換システム10の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、電力変換システム10の少なくとも一部の機能、例えば、制御回路4の機能は、クラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。 Moreover, it is not an essential configuration of the power conversion system 10 that the plurality of components of the power conversion system 10 are integrated in one housing. The components of the power conversion system 10 may be distributed over a plurality of housings. Furthermore, at least part of the functions of the power conversion system 10, for example the functions of the control circuit 4, may be realized by the cloud (cloud computing) or the like.

反対に、上述の実施形態において、複数の装置に分散されている電力変換システム10の少なくとも一部の機能が、1つの筐体内に集約されていてもよい。 Conversely, in the above-described embodiments, at least some of the functions of the power conversion system 10 distributed among multiple devices may be consolidated within one housing.

上述の実施形態では、電力変換回路1が三相インバータ回路であるが、三相インバータ回路に限らず、単相インバータ回路であってもよい。 Although the power conversion circuit 1 is a three-phase inverter circuit in the above-described embodiment, it is not limited to a three-phase inverter circuit and may be a single-phase inverter circuit.

上述の実施形態では、第2端子T102と第3端子T103との間を直接的に電気的に接続しているが、例えば、インダクタ又は抵抗器を介して間接的に電気的に接続してもよい。また、第1端子T101と第3端子T103との間、第4端子T104と第3端子T103との間、及び第5端子T105と第3端子T103との間についても同様である。 In the above-described embodiment, the second terminal T102 and the third terminal T103 are directly electrically connected. good. The same applies between the first terminal T101 and the third terminal T103, between the fourth terminal T104 and the third terminal T103, and between the fifth terminal T105 and the third terminal T103.

上述の実施形態では、電力変換システム10は、双方向に電力の変換を行うが、少なくとも一方向に電力を変換すればよい。例えば、電力変換システム10は、蓄電池5から入力する直流電力を交流電力に変換する機能のみを有していてもよいし、電力系統6から入力される交流電力を直流電力に変換する機能のみを有していてもよい。 In the above-described embodiment, the power conversion system 10 converts power in both directions, but it is sufficient to convert power in at least one direction. For example, the power conversion system 10 may have only a function of converting DC power input from the storage battery 5 into AC power, or may have only a function of converting AC power input from the power system 6 into DC power. may have.

上述の実施形態では、電力変換回路1に対して1つの他の電力変換回路2が接続されているが、例えば、電力変換回路1に対して複数の他の電力変換回路が並列に接続されていてもよい。 In the above-described embodiment, one other power conversion circuit 2 is connected to the power conversion circuit 1. However, for example, a plurality of other power conversion circuits may be connected in parallel to the power conversion circuit 1. may

上述の実施形態では、第1制御又は第2制御を行う期間と反転期間Td1とが一致しているが、第1制御又は第2制御を行う期間は反転期間Td1に含まれていればよく、両者は一致していなくてもよい。 In the above-described embodiment, the period during which the first control or the second control is performed and the inversion period Td1 match, but the period in which the first control or the second control is performed may be included in the inversion period Td1. The two do not have to match.

(まとめ)
以上説明したように、第1の態様に係る電力変換回路(1)は、直流電力と交流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行う電力変換回路(1)である。電力変換回路(1)は、ハイサイドのアーム(11)と、ローサイドのアーム(12)と、フィルタ回路(13)と、を備える。ハイサイドのアーム(11)は、複数の第1スイッチング素子(Q11,Q13,Q15)を有する。複数の第1スイッチング素子(Q11,Q13,Q15)は、互いに異なる複数の交流端子(T21,T22,T23)のいずれかと同一の第1端子(T101)との間に電気的に接続されている。ローサイドのアーム(12)は、複数の第2スイッチング素子(Q12,Q14,Q16)を有する。複数の第2スイッチング素子(Q12,Q14,Q16)は、複数の交流端子(T21,T22,T23)のいずれかと同一の第2端子(T102)との間に電気的に接続されている。フィルタ回路(13)は、複数のコンデンサ(C11,C12,C13)を有し、ハイサイドのアーム(11)及びローサイドのアーム(12)を介して出力される交流電圧を平滑する。複数の交流端子(T21,T22,T23)には、交流電源又は交流負荷(例えば電力系統6)が電気的に接続されている。複数のコンデンサ(C11,C12,C13)の各々は、複数の交流端子(T21,T22,T23)のいずれかと同一の第3端子(T103)との間に電気的に接続されている。電力変換回路(1)では、複数の第1スイッチング素子(Q11,Q13,Q15)の全てをオンにする第1制御、又は複数の第2スイッチング素子(Q12,Q14,Q16)の全てをオンにする第2制御を行う。第3端子(T103)は、複数の交流端子(T21,T22,T23)を除く特定端子(例えば第2端子T102)に電気的に接続されている。
(summary)
As described above, the power conversion circuit (1) according to the first aspect is a power conversion circuit (1) that converts power in at least one direction between DC power and AC power. A power conversion circuit (1) comprises a high side arm (11), a low side arm (12) and a filter circuit (13). The high-side arm (11) has a plurality of first switching elements (Q11, Q13, Q15). The plurality of first switching elements (Q11, Q13, Q15) are electrically connected between one of the plurality of mutually different AC terminals (T21, T22, T23) and the same first terminal (T101) . The low-side arm (12) has a plurality of second switching elements (Q12, Q14, Q16). The plurality of second switching elements (Q12, Q14, Q16) are electrically connected between one of the plurality of AC terminals (T21, T22, T23) and the same second terminal (T102). The filter circuit (13) has a plurality of capacitors (C11, C12, C13) and smoothes the AC voltage output via the high side arm (11) and the low side arm (12). An AC power source or an AC load (for example, the power system 6) is electrically connected to the plurality of AC terminals (T21, T22, T23). Each of the plurality of capacitors (C11, C12, C13) is electrically connected between one of the plurality of AC terminals (T21, T22, T23) and the same third terminal (T103). In the power conversion circuit (1), first control for turning on all of the plurality of first switching elements (Q11, Q13, Q15) or turning on all of the plurality of second switching elements (Q12, Q14, Q16) second control is performed. The third terminal (T103) is electrically connected to a specific terminal (for example, the second terminal T102) other than the AC terminals (T21, T22, T23).

この態様によれば、電力変換回路(1)の直流側にコンデンサを設けることなくコモンモードノイズを抑制することができる。 According to this aspect, common mode noise can be suppressed without providing a capacitor on the DC side of the power conversion circuit (1).

第2の態様に係る電力変換回路(1)では、第1の態様において、第3端子(T103)は、特定端子と直接的に電気的に接続されている。 In the power conversion circuit (1) according to the second aspect, in the first aspect, the third terminal (T103) is directly electrically connected to the specific terminal.

この態様によれば、電力変換回路(1)の直流側にコンデンサを設けることなくコモンモードノイズを抑制することができる。 According to this aspect, common mode noise can be suppressed without providing a capacitor on the DC side of the power conversion circuit (1).

第3の態様に係る電力変換回路(1)では、第1又は第2の態様において、特定端子は、第1端子(T101)、第2端子(T102)、第4端子(T104)又は第5端子(T105)である。第4端子(T104)及び第5端子(T105)は、直流電源又は直流負荷(例えば蓄電池5)が電気的に接続される2つの直流端子(T11,T12)にそれぞれ電気的に接続されている。 In the power conversion circuit (1) according to the third aspect, in the first or second aspect, the specific terminal is the first terminal (T101), the second terminal (T102), the fourth terminal (T104) or the fifth terminal (T105). The fourth terminal (T104) and the fifth terminal (T105) are electrically connected to two DC terminals (T11, T12) to which a DC power source or a DC load (eg, storage battery 5) is electrically connected, respectively. .

この態様によれば、電力変換回路(1)の直流側にコンデンサを設けることなくコモンモードノイズを抑制することができる。 According to this aspect, common mode noise can be suppressed without providing a capacitor on the DC side of the power conversion circuit (1).

第4の態様に係る電力変換回路(1)では、第3の態様において、第4端子(T104)及び第5端子(T105)には、第4端子(T104)が高電位、第5端子(T105)が低電位となるように直流電圧が印加される。電力変換回路(1)では、特定端子が第1端子(T101)又は第4端子(T104)の場合に第1制御を行う。電力変換回路(1)では、特定端子が第2端子(T102)又は第5端子(T105)の場合に第2制御を行う。 In the power conversion circuit (1) according to the fourth aspect, in the third aspect, the fourth terminal (T104) has a high potential and the fifth terminal (T105) has a high potential. A DC voltage is applied so that T105) has a low potential. In the power conversion circuit (1), the first control is performed when the specific terminal is the first terminal (T101) or the fourth terminal (T104). In the power conversion circuit (1), the second control is performed when the specific terminal is the second terminal (T102) or the fifth terminal (T105).

この態様によれば、電力変換回路(1)の直流側にコンデンサを設けることなくコモンモードノイズを抑制することができる。 According to this aspect, common mode noise can be suppressed without providing a capacitor on the DC side of the power conversion circuit (1).

第5の態様に係る電力変換回路(1)では、第1~第4の態様のいずれか1つにおいて、ハイサイドのアーム(11)は、複数の第1スイッチング素子として、3つのスイッチング素子(Q11,Q13,Q15)を有している。ローサイドのアーム(12)は、複数の第2スイッチング素子として、3つのスイッチング素子(Q12,Q14,Q16)を有している。 In the power conversion circuit (1) according to the fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the high-side arm (11) includes three switching elements ( Q11, Q13, Q15). The low-side arm (12) has three switching elements (Q12, Q14, Q16) as a plurality of second switching elements.

この態様によれば、直流電力と三相の交流電力との間で電力の変換を行うことができる。 According to this aspect, power can be converted between DC power and three-phase AC power.

第6の態様に係る電力変換回路(1)では、第1~第5の態様のいずれか1つにおいて、第1制御又は第2制御と、他の電力変換回路(2)の制御と、を同期させている。他の電力変換回路(2)は、電力変換回路(1)の直流側に設けられている。 In the power inverter circuit (1) according to the sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the first control or the second control and the control of the other power inverter circuit (2) are synchronizing. Another power conversion circuit (2) is provided on the DC side of the power conversion circuit (1).

この態様によれば、電力変換システム(10;10a)の変換効率の低下を抑制することができる。 According to this aspect, a decrease in conversion efficiency of the power conversion system (10; 10a) can be suppressed.

第7の態様に係る電力変換回路(1)では、第6の態様において、他の電力変換回路(2)は、複数の第3スイッチング素子(Q21~Q28)、及びトランス(23)を有している。トランス(23)は、複数の第3スイッチング素子(Q21~Q28)と電気的に接続されている。トランス(23)は、互いに磁気的に結合された一次巻線(231)及び二次巻線(232)を含む。電力変換回路(1)では、第1制御又は第2制御と、反転タイミングと、を同期させている。反転タイミングは、一次巻線(231)に印加される電圧の極性が反転するタイミングである。 In the power conversion circuit (1) according to the seventh aspect, in the sixth aspect, the other power conversion circuit (2) has a plurality of third switching elements (Q21 to Q28) and a transformer (23) ing. A transformer (23) is electrically connected to a plurality of third switching elements (Q21 to Q28). The transformer (23) includes a primary winding (231) and a secondary winding (232) magnetically coupled to each other. In the power conversion circuit (1), the first control or the second control is synchronized with the inversion timing. The inversion timing is the timing at which the polarity of the voltage applied to the primary winding (231) is inverted.

この態様によれば、電力変換システム(10;10a)の変換効率の低下を抑制することができる。 According to this aspect, a decrease in conversion efficiency of the power conversion system (10; 10a) can be suppressed.

第8の態様に係る電力変換回路(1)では、第1~第7の態様のいずれか1つにおいて、他の電力変換回路(2)が電力変換回路(1)の直流側に設けられている。他の電力変換回路(2)は、複数の第3スイッチング素子(Q21~Q28)、及びトランス(23)を有している。トランス(23)は、複数の第3スイッチング素子(Q21~Q28)と電気的に接続されている。トランス(23)は、互いに磁気的に結合された一次巻線(231)及び二次巻線(232)を含む。電力変換回路(1)では、反転タイミングにおいて、電力変換回路(1)と他の電力変換回路(2)との間で電力の伝達が行われないようにハイサイドのアーム(11)及びローサイドのアーム(12)を制御する。反転タイミングは、一次巻線(231)に印加される電圧の極性が反転するタイミングである。 In the power conversion circuit (1) according to the eighth aspect, in any one of the first to seventh aspects, the other power conversion circuit (2) is provided on the DC side of the power conversion circuit (1) there is Another power conversion circuit (2) has a plurality of third switching elements (Q21 to Q28) and a transformer (23). A transformer (23) is electrically connected to a plurality of third switching elements (Q21 to Q28). The transformer (23) includes a primary winding (231) and a secondary winding (232) magnetically coupled to each other. In the power conversion circuit (1), at the inversion timing, the high side arm (11) and the low side arm (11) are arranged so that power is not transmitted between the power conversion circuit (1) and the other power conversion circuit (2). Control the arm (12). The inversion timing is the timing at which the polarity of the voltage applied to the primary winding (231) is inverted.

この態様によれば、ソフトスイッチングを実現することができる。 According to this aspect, soft switching can be realized.

第9の態様に係る電力変換システム(10;10a)は、第1~第8の態様のいずれか1つの電力変換回路(1)と、他の電力変換回路(2;2a)と、を備える。他の電力変換回路(2;2a)は、電力変換回路(1)の直流側に設けられている。他の電力変換回路(2;2a)は、第1直流電力と直流電力としての第2直流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行う。 A power conversion system (10; 10a) according to a ninth aspect includes the power conversion circuit (1) according to any one of the first to eighth aspects and another power conversion circuit (2; 2a). . Another power conversion circuit (2; 2a) is provided on the DC side of the power conversion circuit (1). Another power conversion circuit (2; 2a) converts power in at least one direction between first DC power and second DC power as DC power.

この態様によれば、電力変換回路(1)の直流側にコンデンサを設けることなくコモンモードノイズを抑制することができる。 According to this aspect, common mode noise can be suppressed without providing a capacitor on the DC side of the power conversion circuit (1).

第10の態様に係る電力変換回路(1)の制御方法は、直流電力と交流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行い、ハイサイドのアーム(11)と、ローサイドのアーム(12)と、フィルタ回路(13)と、を備える電力変換回路(1)の制御方法である。ハイサイドのアーム(11)は、複数の第1スイッチング素子(Q11,Q13,Q15)を有している。複数の第1スイッチング素子(Q11,Q13,Q15)は、互いに異なる複数の交流端子(T21,T22,T23)のいずれかと同一の第1端子(T101)との間に電気的に接続されている。ローサイドのアーム(12)は、複数の第2スイッチング素子(Q12,Q14,Q16)を有している。複数の第2スイッチング素子(Q12,Q14,Q16)は、複数の交流端子(T21,T22,T23)のいずれかと同一の第2端子(T102)との間に電気的に接続されている。フィルタ回路(13)は、複数のコンデンサ(C11,C12,C13)を有し、ハイサイドのアーム(11)及びローサイドのアーム(12)を介して出力される交流電圧を平滑する。複数の交流端子(T21,T22,T23)には、交流電源又は交流負荷(ここでは電力系統6)が電気的に接続されている。複数のコンデンサ(C11,C12,C13)の各々は、複数の交流端子(T21,T22,T23)のいずれかと同一の第3端子(T103)との間に電気的に接続されている。第3端子(T103)は、複数の交流端子(T21,T22,T23)を除く特定端子(例えば第2端子T102)に電気的に接続されている。電力変換回路(1)の制御方法では、複数の第1スイッチング素子(Q11,Q13,Q15)の全てをオンにする第1制御、又は複数の第2スイッチング素子(Q12,Q14,Q16)の全てをオンにする第2制御を行う。 A control method for a power conversion circuit (1) according to a tenth aspect converts power in at least one direction between DC power and AC power, and includes a high-side arm (11) and a low-side arm (12). ) and a filter circuit (13). The high-side arm (11) has a plurality of first switching elements (Q11, Q13, Q15). The plurality of first switching elements (Q11, Q13, Q15) are electrically connected between one of the plurality of mutually different AC terminals (T21, T22, T23) and the same first terminal (T101) . The low-side arm (12) has a plurality of second switching elements (Q12, Q14, Q16). The plurality of second switching elements (Q12, Q14, Q16) are electrically connected between one of the plurality of AC terminals (T21, T22, T23) and the same second terminal (T102). The filter circuit (13) has a plurality of capacitors (C11, C12, C13) and smoothes the AC voltage output via the high side arm (11) and the low side arm (12). An AC power source or an AC load (here, the power system 6) is electrically connected to the AC terminals (T21, T22, T23). Each of the plurality of capacitors (C11, C12, C13) is electrically connected between one of the plurality of AC terminals (T21, T22, T23) and the same third terminal (T103). The third terminal (T103) is electrically connected to a specific terminal (for example, the second terminal T102) other than the AC terminals (T21, T22, T23). In the control method of the power conversion circuit (1), a first control that turns on all of the plurality of first switching elements (Q11, Q13, Q15) or all of the plurality of second switching elements (Q12, Q14, Q16) is turned on.

この態様によれば、電力変換回路(1)の直流側にコンデンサを設けることなくコモンモードノイズを抑制することができる。 According to this aspect, common mode noise can be suppressed without providing a capacitor on the DC side of the power conversion circuit (1).

第11の態様に係るプログラムは、第10の態様に係る電力変換回路(1)の制御方法を1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。 A program according to an eleventh aspect is a program for causing one or more processors to execute the control method for the power conversion circuit (1) according to the tenth aspect.

この態様によれば、電力変換回路(1)の直流側にコンデンサを設けることなくコモンモードノイズを抑制することができる。 According to this aspect, common mode noise can be suppressed without providing a capacitor on the DC side of the power conversion circuit (1).

第2~第8の態様に係る構成については、電力変換回路(1)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。 The configurations according to the second to eighth aspects are not essential to the power conversion circuit (1), and can be omitted as appropriate.

1 電力変換回路
2,2a 他の電力変換回路
10,10a 電力変換システム
11 ハイサイドのアーム
12 ローサイドのアーム
13 フィルタ回路
23 トランス
231 一次巻線
232 二次巻線
C11,C12,C13 コンデンサ
Q11,Q13,Q15 スイッチング素子(第1スイッチング素子)
Q12,Q14,Q16 スイッチング素子(第2スイッチング素子)
Q21~Q28 スイッチング素子(第3スイッチング素子)
T11,T12 直流端子
T21,T22,T23 交流端子
T101 第1端子(特定端子)
T102 第2端子(特定端子)
T103 第3端子
T104 第4端子(特定端子)
T105 第5端子(特定端子)
1 power conversion circuits 2, 2a other power conversion circuits 10, 10a power conversion system 11 high-side arm 12 low-side arm 13 filter circuit 23 transformer 231 primary winding 232 secondary winding C11, C12, C13 capacitors Q11, Q13 , Q15 switching element (first switching element)
Q12, Q14, Q16 switching element (second switching element)
Q21 to Q28 switching element (third switching element)
T11, T12 DC terminals T21, T22, T23 AC terminal T101 First terminal (specific terminal)
T102 second terminal (specific terminal)
T103 Third terminal T104 Fourth terminal (specific terminal)
T105 fifth terminal (specific terminal)

Claims (11)

直流電力と交流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行う電力変換回路であって、
互いに異なる複数の交流端子のいずれかと同一の第1端子との間に電気的に接続されている複数の第1スイッチング素子を有するハイサイドのアームと、
前記複数の交流端子のいずれかと同一の第2端子との間に電気的に接続されている複数の第2スイッチング素子を有するローサイドのアームと、
複数のコンデンサを有し、前記ハイサイドのアーム及び前記ローサイドのアームを介して出力される交流電圧を平滑するフィルタ回路と、を備え、
前記複数の交流端子には、交流電源又は交流負荷が電気的に接続され、
前記複数のコンデンサの各々は、前記複数の交流端子のいずれかと同一の第3端子との間に電気的に接続されており、
前記複数の第1スイッチング素子の全てをオンにする第1制御、又は前記複数の第2スイッチング素子の全てをオンにする第2制御を行い、
前記第3端子は、前記複数の交流端子を除く特定端子に電気的に接続されている、
電力変換回路。
A power conversion circuit that converts power in at least one direction between DC power and AC power,
a high-side arm having a plurality of first switching elements electrically connected between any one of a plurality of AC terminals different from each other and the same first terminal;
a low-side arm having a plurality of second switching elements electrically connected between any one of the plurality of AC terminals and the same second terminal;
A filter circuit that has a plurality of capacitors and smoothes the AC voltage output via the high-side arm and the low-side arm,
An AC power supply or an AC load is electrically connected to the plurality of AC terminals,
each of the plurality of capacitors is electrically connected between one of the plurality of AC terminals and the same third terminal;
performing a first control to turn on all of the plurality of first switching elements or a second control to turn on all of the plurality of second switching elements;
The third terminal is electrically connected to a specific terminal excluding the plurality of AC terminals,
power conversion circuit.
前記第3端子は、前記特定端子と直接的に電気的に接続されている、
請求項1に記載の電力変換回路。
The third terminal is directly electrically connected to the specific terminal,
The power conversion circuit according to claim 1.
前記特定端子は、前記第1端子、前記第2端子、第4端子又は第5端子であり、
前記第4端子及び前記第5端子は、直流電源又は直流負荷が電気的に接続される2つの直流端子にそれぞれ電気的に接続されている、
請求項1又は2に記載の電力変換回路。
the specific terminal is the first terminal, the second terminal, the fourth terminal, or the fifth terminal;
The fourth terminal and the fifth terminal are electrically connected to two DC terminals to which a DC power supply or a DC load is electrically connected, respectively.
The power conversion circuit according to claim 1 or 2.
前記第4端子及び前記第5端子には、前記第4端子が高電位、前記第5端子が低電位となるように直流電圧が印加され、
前記特定端子が前記第1端子又は前記第4端子の場合には前記第1制御を行い、
前記特定端子が前記第2端子又は前記第5端子の場合には前記第2制御を行う、
請求項3に記載の電力変換回路。
DC voltage is applied to the fourth terminal and the fifth terminal such that the fourth terminal has a high potential and the fifth terminal has a low potential,
performing the first control when the specific terminal is the first terminal or the fourth terminal;
performing the second control when the specific terminal is the second terminal or the fifth terminal;
4. A power conversion circuit according to claim 3.
前記ハイサイドのアームは、前記複数の第1スイッチング素子として、3つのスイッチング素子を有し、
前記ローサイドのアームは、前記複数の第2スイッチング素子として、3つのスイッチング素子を有している、
請求項1~4のいずれか1項に記載の電力変換回路。
the high-side arm has three switching elements as the plurality of first switching elements,
The low-side arm has three switching elements as the plurality of second switching elements,
The power conversion circuit according to any one of claims 1 to 4.
前記第1制御又は前記第2制御と、前記電力変換回路の直流側に設けられている他の電力変換回路の制御と、を同期させている、
請求項1~5のいずれか1項に記載の電力変換回路。
Synchronizing the first control or the second control with control of another power conversion circuit provided on the DC side of the power conversion circuit,
The power conversion circuit according to any one of claims 1 to 5.
前記他の電力変換回路は、複数の第3スイッチング素子、及び前記複数の第3スイッチング素子と電気的に接続されているトランスを有し、
前記トランスは、互いに磁気的に結合された一次巻線及び二次巻線を含み、
前記第1制御又は前記第2制御と、前記一次巻線に印加される電圧の極性が反転する反転タイミングと、を同期させている、
請求項6に記載の電力変換回路。
The other power conversion circuit has a plurality of third switching elements and a transformer electrically connected to the plurality of third switching elements,
the transformer includes a primary winding and a secondary winding magnetically coupled to each other;
Synchronizing the first control or the second control with a reversal timing at which the polarity of the voltage applied to the primary winding is reversed,
7. A power conversion circuit according to claim 6.
複数の第3スイッチング素子、及び前記複数の第3スイッチング素子と電気的に接続されているトランスを有する他の電力変換回路が前記電力変換回路の直流側に設けられており、
前記トランスは、互いに磁気的に結合された一次巻線及び二次巻線を含み、
前記一次巻線に印加される電圧の極性が反転する反転タイミングにおいて、前記電力変換回路と前記他の電力変換回路との間で電力の伝達が行われないように前記ハイサイドのアーム及び前記ローサイドのアームを制御する、
請求項1~7のいずれか1項に記載の電力変換回路。
Another power conversion circuit having a plurality of third switching elements and a transformer electrically connected to the plurality of third switching elements is provided on the DC side of the power conversion circuit,
the transformer includes a primary winding and a secondary winding magnetically coupled to each other;
At an inversion timing when the polarity of the voltage applied to the primary winding is reversed, the high-side arm and the low-side arm are arranged so that power is not transmitted between the power conversion circuit and the other power conversion circuit. to control the arm of
The power conversion circuit according to any one of claims 1-7.
請求項1~8のいずれか1項に記載の電力変換回路と、
前記電力変換回路の直流側に設けられており、第1直流電力と前記直流電力としての第2直流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行う他の電力変換回路と、を備える、
電力変換システム。
A power conversion circuit according to any one of claims 1 to 8;
Another power conversion circuit that is provided on the DC side of the power conversion circuit and performs power conversion in at least one direction between the first DC power and the second DC power as the DC power,
power conversion system.
直流電力と交流電力との間で少なくとも一方向に電力の変換を行い、
互いに異なる複数の交流端子のいずれかと同一の第1端子との間に電気的に接続されている複数の第1スイッチング素子を有するハイサイドのアームと、
前記複数の交流端子のいずれかと同一の第2端子との間に電気的に接続されている複数の第2スイッチング素子を有するローサイドのアームと、
複数のコンデンサを有し、前記ハイサイドのアーム及び前記ローサイドのアームを介して出力される交流電圧を平滑するフィルタ回路と、を備える電力変換回路の制御方法であって、
前記複数の交流端子には、交流電源又は交流負荷が電気的に接続されており、
前記複数のコンデンサの各々は、前記複数の交流端子のいずれかと同一の第3端子との間に電気的に接続されており、
前記第3端子は、前記複数の交流端子を除く特定端子に電気的に接続されており、
前記複数の第1スイッチング素子の全てをオンにする第1制御、又は前記複数の第2スイッチング素子の全てをオンにする第2制御を行う、
電力変換回路の制御方法。
converting power in at least one direction between DC power and AC power;
a high-side arm having a plurality of first switching elements electrically connected between any one of a plurality of AC terminals different from each other and the same first terminal;
a low-side arm having a plurality of second switching elements electrically connected between any one of the plurality of AC terminals and the same second terminal;
A control method for a power conversion circuit including a filter circuit that has a plurality of capacitors and smoothes an AC voltage that is output via the high-side arm and the low-side arm,
An AC power supply or an AC load is electrically connected to the plurality of AC terminals,
each of the plurality of capacitors is electrically connected between one of the plurality of AC terminals and the same third terminal;
The third terminal is electrically connected to a specific terminal other than the plurality of AC terminals,
perform a first control that turns on all of the plurality of first switching elements, or a second control that turns on all of the plurality of second switching elements;
A control method for a power conversion circuit.
請求項10に記載の電力変換回路の制御方法を1以上のプロセッサに実行させるためのプログラム。 A program for causing one or more processors to execute the power conversion circuit control method according to claim 10 .
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