JP2708861B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池等の直流電源の電圧を直流−直流
変換回路で昇圧又は降圧し、この直流電圧を直流−交流
変換回路で交流に変換して負荷に供給するようにした電
力変換装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種電力変換装置としては、例えば第２図に
示すものがよく知られている。

同図において、（１）は燃料電池等の直流電源、
（２）は直流電源（１）の電源電圧を昇圧する直流−直
流変換回路としてのチョッパ回路であり、直流リアクト
ル（３），スイッチング用トランジスタ（４），整流用
ダイオード（５）及び電解コンデンサ（６）からなる。

（７）はチョッパ回路（２）の出力電圧（以下この出
力電圧を特に中間回路電圧という）を交流に変換する直
流−交流変換回路としてのインバータ回路であり、スイ
ッチング素子，例えばトランジスタのブリッジ回路によ
り構成されている。

（８）及び（９）はフィルタ回路を構成する交流リア
クトル及び交流コンデンサ、（10）は負荷である。

（11）はチョッパ回路（２）におけるトランジスタ
（４）のオンオフ比を制御するチョッパ用パルス幅制御
回路、（12）はチョッパ回路（２）の中間回路電圧，す
なわち電解コンデンサ（６）の電圧を検出する電圧検出
器、（13）は中間回路電圧の目標値（中間回路基準電
圧）を設定する基準電圧発生器であり、供給電圧Vrefを
抵抗分圧して出力する構成である。（14）は発生器（1
3）からの基準電圧と検出器（12）からの中間回路電圧
とを比較する誤差増幅器であり、この誤差信号が制御回
路（11）に入力される。

ここで、中間回路電圧V_OUTは、直流電源（１）の電源
電圧をV_IN，トランジスタ（４）のオンオフの１周期時
間及びオフ時間をそれぞれT,Toffとすると、V_OUT＝V_IN
・T/Toffで決定され、前記誤差信号に応じてトランジス
タ（４）のオンオフ比を調整することにより、中間回路
電圧が予め設定された基準電圧になるよう制御される。

（15）はインバータ回路（７）におけるトランジスタ
をパルス幅制御するインバータ用パルス幅制御回路、
（16）はインバータ回路（７）の出力電圧を設定する出
力電圧設定器、（17）は交流周波数（例えば60Hz）の交
流基準信号を出力する交流基準信号発生器、（18）は発
生器（17）からの交流基準信号と設定器（16）からの設
定値とを演算する乗算器、（19）はコンデンサ電流検出
器、（20）は乗算器（18）の演算出力と電流検出器（1
9）からの検出信号とを比較する誤差増幅器であり、こ
の誤差信号が制御回路（15）に入力される。

そして、制御回路（15）では、入力された誤差信号を
電流指令値としてインバータ回路（７）の各トランジス
タをパルス幅制御し、インバータ回路（７）より所定周
波数の交流電力が得られることになる。

ところで、前述したような電力変換装置では、インバ
ータ回路（７）の出力電圧の最大値が中間回路電圧，す
なわちインバータ回路（７）の入力電圧によつて制限さ
れるため、前記基準電圧発生器（13）の目標値は、イン
バータ回路（７）より最大出力電圧が出力可能な中間回
路電圧に予め設定されている。

尚、前述と同様に、インバータの入力電圧を検出して
インバータへの入力を制御するものとして、特公昭63−
4430号公報（H02M 7/521）に示されたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電力変換装置にあつては、チョッパ回路（２）
の中間回路電圧が、インバータ回路（７）から最大出力
電圧を出力できる値に設定されているため、例えばイン
バータ出力電圧がAC110〔Ｖ〕±10％の設定範囲であれ
ば、中間回路電圧の目標値は、 必要になる。尚、８〔Ｖ〕はトランジスタ（４）のオン
時の電圧降下とその余裕分との和である。

つまり、インバータ出力電圧がAC110〔Ｖ〕の場合、
このときの中間回路電圧としては約164〔Ｖ〕でよいに
も拘わらず、実際には約180〔Ｖ〕まで昇圧することに
なる。

一方、チョッパ回路（２）では、その昇圧比が大きく
なると、直流リアクトル（３），トランジスタ（４）及
びダイオード（５）を流れる電流ピーク値が増大し、各
部での損失が増加する。

従つて、従来では、インバータ最大出力電圧を得るた
めにチョッパ回路（２）の中間回路電圧を過度に昇圧す
るため、チョッパ回路（２）の効率低下を招く結果とな
つている。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留
意してなされたものであり、その目的とするところは、
定格運転時の効率を高めることのできる電力変換装置を
提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明の電力変換装置に
おいては、直流電源電圧を昇圧又は降圧する直流−直流
変換回路の出力電圧が目標値になるよう当該変換回路を
制御する直流変換制御装置と、前記直流−直流変換回路
の出力を交流に変換する直流−交流変換回路の出力電圧
設定手段と、前記直流−交流変換回路の出力電圧が前記
設定手段の設定値になるよう当該変換回路を制御する交
流変換制御装置とを備え、かつ、前記目標値を前記設定
値に連動して変更するようにしたことを特徴とするもの
である。

〔作用〕

前述のように構成された電力変換装置においては、直
流−交流変換回路の出力電圧を設定する出力電圧設定手
段の設定値に連動して直流−直流変換回路の出力電圧の
目標値が設定されるため、直流−直流変換回路の出力電
圧が直流−交流変換回路の設定電圧を得るための必要最
低電圧に制御されるようになる。

〔実施例〕

実施例につき第１図を用いて説明する。

同図において、前記と同一記号は同一もしくは対応す
るものを示すものとし、異なる点は、出力電圧設定器
（16）からの出力電圧をバッファ（21）を通して基準電
圧発生器（13）に入力し、直流−直流変換回路となる昇
圧チョッパ回路（２）の出力電圧目標値を、直流−交流
変換回路となるインバータ回路（７）の出力電圧設定値
に連動した値に設定するようにした点である。

例えば、出力電圧設定器（16）よりインバータ回路
（７）の出力電圧をAC110〔Ａ〕に設定するような設定
値を出力した場合、これに連動して基準電圧発生器（1
3）よりチョッパ回路（２）の出力電圧（中間回路電
圧）を にするような目標値が出力される。

そして、直流変換制御装置となるチョッパ用パルス幅
制御回路（11）では、電圧検出器（12）で検出された中
間回路電圧が基準電圧発生器（13）からの目標値になる
よう、トランジスタ（４）のオンオフ比をパルス幅制御
するため、直流電源（１）からの電源電圧を過度に昇圧
することなく目標電圧がチョッパ回路（２）より出力さ
れる。

この結果、チョッパ回路（２）の直流リアクトル
（３）やトランジスタ（４），ダイオード（５）を流れ
る電流のピーク値が従来のものより減少し、各部での損
失が減少する。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているため、
次に記載する効果を奏する。

直流電源電圧を昇圧又は降圧する直流−直流変換回路
の出力電圧の目標値を、この出力電圧を交流に変換する
直流−交流変換回路の出力電圧の設定値に連動して変更
するようにしたので、直流−直流変換回路の出力電圧を
直流−交流変換回路の出力電圧を得るための必要最低電
圧に制御することができ、直流−直流変換回路において
過度に変圧する必要がなく、効率アップが図れるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面はそれぞれ電力変換装置の回路図を示し、第１図は
本発明の１実施例、第２図は従来例である。 （１）…直流電源、（２）…チョッパ回路、（７）…イ
ンバータ回路、（11）…チョッパ用パルス幅制御回路、
（12）…電圧検出器、（13）…基準電圧発生器、（15）
…インバータ用パルス幅制御回路、（16）…出力電圧設
定器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源電圧を直流−直流変換回路により
   昇圧又は降圧した後，直流−交流変換回路により交流に
   変換する電力変換装置において、 前記直流−直流変換回路の出力電圧が目標値になるよう
   当該変換回路を制御する直流変換制御装置と、前記直流
   −交流変換回路の出力電圧を設定する出力電圧設定手段
   と、前記直流−交流変換回路の出力電圧が前記設定手段
   の設定値になるよう当該変換回路を制御する交流変換制
   御装置とを備え、かつ、前記目標値を前記設定値に連動
   して変更するようにしたことを特徴とする電力変換装
   置。