JP5460838B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
また、リレーの切り替え、又は、後述する直流負荷を停止させるために用いる基準電圧(閾値)が、予め定められた固定値だったので、製品に入力される最大電圧が考慮されていないという問題点もあった。
また、第2の目的は、瞬時停電からの復電する直前の平滑コンデンサーの両端電圧と、瞬時停電からの復電時にアクティブコンバーターに入力される交流電圧との差を小さく抑え、突入電流を抑制するために用いるスイッチング素子が動作する前に復電した際の突入電流を抑制する電力変換装置を得ることである。
(電力変換装置の構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係るアクティブコンバーター40を含む電力変換装置の構成図の例である。
図1で示されるように、アクティブコンバーター40は、商用電源等の交流電源10に接続されて、この交流電源10とアクティブコンバーター40との間には、突入電流抑制用の電流制限抵抗11が接続されている。この電流制限抵抗11の両端には、電流制限抵抗11をバイパスするためのスイッチング手段12が並列接続されている。アクティブコンバーター40の出力側には、平滑コンデンサー31が接続され、さらに、この平滑コンデンサー31の両端には、直流負荷30が接続されている。また、アクティブコンバーター40の出力側には、アクティブコンバーター40の出力電圧、すなわち、平滑コンデンサー31の両端電圧を検出する直流電圧検出手段24が接続されており、この直流電圧検出手段24は、マイコン等の制御装置20に接続されている。
なお、アクティブコンバーター40を構成する半導体素子は、例えば、SiC、GaN又はダイヤモンド等のワイドバンドギャップ半導体によって構成されるものとしてもよい。
図2は、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置における瞬時停電から復電するまでの平滑コンデンサー31の両端電圧(以下、母線電圧Vdcという)の推移と突入電流抑制動作を示す図である。図2では、アクティブコンバーター40が昇圧動作を実施しないパッシブのダイオードブリッジと同等の動作をしている場合の例を示している。
なお、制御装置20は、直流電圧検出手段24によって検出された母線電圧Vdcに基づいて、アクティブコンバーター40の出力電圧が任意の直流電圧に昇圧したと判断した場合に、その任意の直流電圧から、直流負荷30の変動又は電圧リップル等によるアクティブコンバーター40の出力電圧の変動による誤検知を考慮したマージンを減算して基準電圧を設定するものとしてもよい。
図4で示されるように、アクティブコンバーター40の昇圧動作時は、昇圧幅が大きいほど、瞬時停電から復電する際のアクティブコンバーター40に入力される交流電圧の最大値と、瞬時停電から復電する直前の母線電圧Vdcとの差であるΔVinが小さくなり、突入電流を効果的に抑制することが可能となる。
図5は、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置のアクティブコンバーター40が昇圧動作を停止する場合に昇圧レベルを段階的に下げる制御を示す図である。以下、図5を参照しながら、アクティブコンバーター40が昇圧動作を停止する場合に昇圧レベルを段階的に下げる動作について説明する。
以上のような構成及び動作のように、制御装置20が、直流電圧検出手段24によって検出された母線電圧が、所定の基準電圧以下となったと判定した場合に、直流負荷30の動作を停止させることによって、母線電圧Vdcの低下を抑制し、スイッチング手段12のオフ動作によって電流制限抵抗11を介する経路に切り替わる前に復電した場合の突入電流を抑制することができる。
Claims (8)
- 半導体素子によって構成され、交流電源から交流電圧の供給を受け、該交流電圧を整流して任意の直流電圧に昇圧するアクティブコンバーターと、
該アクティブコンバーターの出力側に接続され、その両端には直流負荷が接続され、前記アクティブコンバーターが出力する直流電圧を平滑する平滑コンデンサーと、
前記交流電源と前記アクティブコンバーターとの間に接続され、前記交流電源から流れる電流を制限する電流制限抵抗と、
該電流制限抵抗と並列に接続されたスイッチング手段と、
前記平滑コンデンサーの両端電圧である母線電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記アクティブコンバーターが出力する直流電圧の昇圧動作を制御する制御装置と、
を備え、
該制御装置は、
前記交流電源から前記交流電圧が出力されている場合は、前記スイッチング手段をオン動作させ、前記交流電源に停電が発生した場合は、前記スイッチング手段をオフ動作させ、
前記直流電圧検出手段によって検出された前記母線電圧が、前記半導体素子の突入電流耐性に基づいた所定の基準電圧以下になったと判定した場合、前記直流負荷の動作を停止させる
ことを特徴とする電力変換装置。 - 前記制御装置は、停電から復電する際に前記交流電源から前記アクティブコンバーターに入力される前記交流電圧の最大値と、停電から復電する直前の前記母線電圧との差が、前記半導体素子の突入電流耐性の限界値よりも小さくなるように、前記所定の基準電圧を設定する
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記アクティブコンバーターから出力される直流電圧の電圧レベルに応じて、前記基準電圧を設定する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記アクティブコンバーターが昇圧動作を実施している場合、前記アクティブコンバーターの出力電圧の変動による誤検知を考慮したマージンを減算して、前記基準電圧を設定する
ことを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記アクティブコンバーターが昇圧動作を実施せず、前記交流電圧の整流動作を実施している場合、前記直流電圧検出手段によって検出された前記母線電圧に基づいて、前記交流電源の前記交流電圧を推算し、前記アクティブコンバーターの出力電圧の変動による誤検知を考慮したマージンを減算し、かつ、推算した前記交流電圧値に基づいて、前記基準電圧を設定する
ことを特徴とする請求項3又は請求項4記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記アクティブコンバーターの昇圧動作を停止し整流動作に移行する場合、昇圧レベルを段階的に下げ、その段階的に下げた各状態において、前記アクティブコンバーターに対する前記昇圧レベルの制御値が、前記直流電圧検出手段によって検出された前記母線電圧を下回ったと判定した場合、該母線電圧に基づいて、前記交流電源の前記交流電圧を推算し、この推算した該交流電圧値に基づいて、前記基準電圧を設定する
ことを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体である
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記ワイドバンドギャップ半導体は、SiC、GaN又はダイヤモンドである
ことを特徴とする請求項7記載の電力変換装置。
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