JP5956330B2 - 系統接続制御装置 - Google Patents
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Description
図1には、本発明の第1の実施形態に係る系統接続制御装置10Aを備えた給電システム1Aの構成図を示した。
次に、図2,図3に示したフローチャートを参照しながら、給電システム1Aの状態に応じて系統接続制御装置10Aにより実行される制御処理の詳細を説明する。
次に、負荷立ち上げ時、負荷変動時、短絡事故時においてそれぞれ系統接続制御装置10Aにより行われる制御処理の結果生じる、電圧、電流の動作波形の例について説明する。
次に、電流閾値の設定例について説明する。本発明では、負荷変動と短絡事故とに対してそれぞれ閾値(負荷変動に対しTH1、短絡事故に対しTH2)を設定している。すなわち、限流リアクトルLfまたは出力コンデンサCoの負荷Rl側を流れる電流Iが、TH1<(又は≦)I<(又は≦)TH2である場合,半導体スイッチQ1を高周波スイッチング(例えば周波数200kHzのPWM制御)することにより出力電圧を徐々に上昇させるよう制御する。この時、出力コンデンサCo両端の出力電圧が設定値に回復すれば負荷変動と判断し、回復しなければ短絡事故等と判断して、半導体スイッチQ1を遮断する。また、電流IがTH2を超えた(又は以上である)場合は短絡事故等と判断し、即座に半導体スイッチQ1を遮断する。
VL=Lf・Δi/T ・・・(1)
Δi=VL・T/Lf ・・・(2)
図7には、本発明の第2の実施形態に係る系統接続制御装置10Bを備えた給電システム1Bの構成図を示した。第2の実施形態に係る系統接続制御装置10Bは、第1の実施形態に係る系統接続制御装置10Aに対して、スイッチングユニットSW1を、配線インダクタとスイッチングユニットSW2の間に直列に接続した点で相違するが、その他の点では共通している。
図8には、本発明の第3の実施形態に係る系統接続制御装置10Cを備えた給電システム1Cの構成図を示した。第3の実施形態に係る系統接続制御装置10Cは往路配線と復路配線の両方を遮断可能であり、第1の実施形態に係る系統接続制御装置10Aに対して、往路配線に半導体スイッチQ1Aを、復路配線に半導体スイッチQ1Bを設け、復路配線から往路配線に還流ダイオードDb1,Db2を設けた点で相違するが、その他の点では共通している。
図9には、本発明の第4の実施形態に係る系統接続制御装置10Dを備えた給電システム1Dの構成図を示した。第4の実施形態に係る系統接続制御装置10Dは、入出力の方向を可変とすることができ、第1の実施形態に係る系統接続制御装置10Aのうち、スイッチングユニットSW1A、入力コンデンサCi(又は出力コンデンサCo)、スイッチングユニットSW2A、還流ダイオードDb1からなるユニットを、限流リアクトルLfに対して対称に配置して構成される。対称に配置されるユニットは、スイッチングユニットSW1B、出力コンデンサCo(又は入力コンデンサCi)、スイッチングユニットSW2B、還流ダイオードDb2を含み構成される。
以上説明した実施形態は、系統接続制御装置10Aを直流電源Eと負荷Rlとの間の遮断装置として適用させた例であるが、図10に示されるように、系統接続制御装置10Aを、複数の直流電源Eと、複数の負荷Rlとの間の電力供給経路を動的に変更するための系統経路切替装置(スイッチ)として機能させることとしてもよい。ここで、系統接続制御装置10には、上述した第1〜第4の実施形態に係る系統接続制御装置10A〜10Dのいずれを適用することとしてもよい。ここで、給電システム2には、各系統接続制御装置10と通信可能に接続され、複数の直流電源Eと複数の負荷Rlとのそれぞれの状態に応じて、各系統接続制御装置10Aの切断/導通を制御する制御装置が備えられることとしてよい。
また、本発明により奏される効果の一例は以下の通りである。
Claims (9)
- 直流電源の正極と負荷を接続する往路配線と、前記直流電源の負極と前記負荷を接続する復路配線にそれぞれ接続し、前記直流電源から前記負荷との接続を制御する系統接続制御装置であって、
前記直流電源と並列に接続された第1のコンデンサと、
前記第1のコンデンサの充電及び放電を制御する、第1の半導体素子を備えた第1のスイッチングユニットと、
前記往路配線に設けられ、前記第1のコンデンサと前記直流電源との少なくとも一方から前記負荷側への電流の導通と遮断を制御する、第2の半導体素子を備えた第2のスイッチングユニットと、
前記第2のスイッチングユニットよりも前記負荷側において、前記復路配線と前記往路配線とを接続する配線に設けられた還流ダイオードと、
前記還流ダイオードよりも前記負荷側において前記往路配線に設けられた、前記負荷側へ流れる電流を限流する限流リアクトルと、
前記限流リアクトルよりも前記負荷側において、前記直流電源と並列に接続された第2のコンデンサと、
前記第1の半導体素子と前記第2の半導体素子のそれぞれの導通と遮断を制御するとともに、前記第2の半導体素子の導通と遮断を周期的に切り替える制御を行う制御ユニットと、を備える
ことを特徴とする系統接続制御装置。 - 前記第1の半導体素子が寄生ダイオードを有さない場合には、
前記第1のスイッチングユニットは、
前記第1の半導体素子と、
前記第1の半導体素子と並列に接続された第1のダイオードと、
前記第1の半導体素子と前記第1のダイオードとの並列接続体と、並列に接続された第1の抵抗と、を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の系統接続制御装置。 - 前記第2の半導体素子が寄生ダイオードを有さない場合には、
前記第2のスイッチングユニットは、
前記第2の半導体素子と、
前記第2の半導体素子と並列に接続された第2のダイオードと、を備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の系統接続制御装置。 - 前記制御ユニットは、
前記第2のコンデンサの電圧が上昇する場合に、前記第2の半導体素子の導通と遮断を、設定されたスイッチング周期で切り替える第1制御手段を備える
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の系統接続制御装置。 - 前記第1制御手段は、前記第2のコンデンサの電圧の上昇率が閾値以上である場合には、前記スイッチング周期におけるデューティ比を小さくする
ことを特徴とする請求項4に記載の系統接続制御装置。 - 前記第1制御手段は、前記第2のコンデンサの電圧の変化率が所定値以下となるか、又は前記第2のコンデンサの電圧の値が所定の電圧値以上となった場合に、前記第2の半導体素子の導通と遮断の切り替えを停止する
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の系統接続制御装置。 - 前記制御ユニットは、
前記限流リアクトルに流れる電流が、第1の電流閾値と、該第1の電流閾値よりも大きい第2の電流閾値との間にある場合には、前記第2の半導体素子の導通と遮断を、設定されたスイッチング周期で切り替える第2制御手段を備える
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の系統接続制御装置。 - 前記第2制御手段は、前記電流計測手段により計測した電流が、前記第2の電流閾値以上である場合には、前記第2の半導体素子を遮断に切り替える
ことを特徴とする請求項7に記載の系統接続制御装置。 - 前記第2制御手段は、前記第2の半導体素子の導通と遮断の切り替えを継続している間に、前記第2のコンデンサの電圧が所定値まで回復した場合には、前記第2の半導体素子の導通と遮断の切り替えを停止し、その後前記第2の半導体素子を常時導通とする
ことを特徴とする請求項7又は8に記載の系統接続制御装置。
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