JP5963234B2 - 直流入力高周波絶縁交流母線 - Google Patents
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Description
図1に、本発明に係る絶縁電力変換配電装置の実施形態1を示す。直流入力高周波絶縁交流母線10は、多重巻線高周波絶縁トランス11、自励式高周波AC/DC変換器(HFAC/DC変換器)12−1〜12−3、パルス発生器13からなる。多重巻線高周波絶縁トランス11に3つの巻線が取り付けられており、各巻線には自励式高周波AC/DC変換器12−1〜12−3のAC側が接続されている。自励式高周波AC/DC変換器12−1〜12−3のDC側には、外部回路を接続するDC接続端子14−1〜14−3が設けられている。自励式高周波AC/DC変換器12−1〜12−3は、逆並列ダイオードを有する電力用半導体素子SW1〜SW4を用いた単相フルブリッジ回路で構成されている。電力用半導体素子としては、IGBTやMOSFET、望ましくはSiC、GaNを使用したIGBTやMOSFET等を用いることができる。
図4に、本発明の実施形態2に係る直流入力高周波絶縁交流母線を用いた絶縁電力変換配電装置を示す。自励式高周波AC/DC変換器12−1〜12−3のDC側にはDC/AC変換器20−1〜20−3が接続されており、DC側、AC側の少なくとも一方に電圧・電流・電力測定器が設置されている。DC/AC変換器20−1〜20−3の1つは、電圧・電流・電力測定器の測定値に基づき、直流入力高周波絶縁交流母線10から送出される電力および直流入力高周波絶縁交流母線10に吸収される電力の総和がゼロになるように制御される。
図5に、本発明の実施形態3に係る直流入力高周波絶縁交流母線を用いた絶縁電力変換配電装置を示す。本実施形態は、実施形態2に対し、電力貯蔵装置であるキャパシタ又はバッテリ30を接続した自励式高周波AC/DC変換器12−4を多重巻線高周波絶縁トランス11に追加したものである。自励式高周波AC/DC変換器12−4が接続された巻線の巻線比は、1セル当たりの電圧が低いキャパシタ又はバッテリを効率的に使用するために、他の自励式高周波AC/DC変換器12−1〜12−3に比べて小さくしている。
図6に、本発明の実施形態4に係る直流入力高周波絶縁交流母線を用いた絶縁電力変換配電装置を示す。本実施形態は、実施形態3とは逆に自励式高周波AC/DC変換器12−4が接続された巻線の巻線比を大きくして、自励式高周波AC/DC変換器12−4のDC側に電解コンデンサなどよりも容量の小さい高耐圧セラミックコンデンサ40を接続したものである。DC/AC変換器20−1〜20−3の1つは、電圧・電流・電力測定器の測定値に基づき、直流入力高周波絶縁交流母線10から送出される電力および直流入力高周波絶縁交流母線10に吸収される電力の総和がゼロになるように制御される。
11 多重巻線高周波絶縁トランス
12−1〜12−4、106−1〜106−6 自励式高周波AC/DC変換器
13 パルス発生器
14−1〜14−3、102−1〜102−3 DC接続端子
SW1〜SW4 電力用半導体素子
20−1〜20−4、103−1〜103−3 DC/AC変換器
30、104 キャパシタ/バッテリ
40 高耐圧セラミックコンデンサ
101 直流母線
104−1〜104−3 商用周波数変圧器
107−1〜107−3 高周波絶縁トランス
Claims (5)
- 3以上の巻線を有する多重巻線高周波絶縁トランスと、
前記巻線に接続され、複数のスイッチから構成されたスイッチング・整流部を有する双方向に電力変換可能な3以上の自励式高周波AC/DC変換器と、
前記自励式高周波AC/DC変換器のスイッチング動作をPWM制御するためのパルス信号を生成するパルス発生器であって、3以上の前記自励式高周波AC/DC変換器に対してパルスパターンが等しい同期されたパルス信号を出力する、パルス発生器と、
前記巻線に接続された少なくとも1つに電流検出器と、
を備え、各前記自励式高周波AC/DC変換器のスイッチング・整流部の各スイッチに入力される前記パルス信号は、同一レグ上の直列接続されたスイッチ間でデューティ比が等しく、異なるレグ上の並列接続されたスイッチ間でオンタイミングの位相又はスイッチング周波数が異なるパルスパターンであり、
前記パルス発生器は、前記電流検出器で検出された電流値に応じて、各前記自励式高周波AC/DC変換器の同一レグ上のスイッチ間のデューティ比の一方を他方に比べて大きくしたパルスパターンのパルス信号を出力することを特徴とする直流入力高周波絶縁交流母線。 - 前記自励式高周波AC/DC変換器の1つに接続された電力貯蔵装置をさらに備えことを特徴とする請求項1に記載の直流入力高周波絶縁交流母線。
- 前記電力貯蔵装置が接続された前記自励式高周波AC/DC変換器は、前記電力貯蔵装置の定格電圧に応じて巻線比が設定された前記巻線に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の直流入力高周波絶縁交流母線。
- 前記パルス発生器は、各前記自励式高周波AC/DC変換器の動作開始時には前記デューティ比を徐々に大きくしていき、定常運転時に前記デューティ比が所定の大きさに達するパルスパターンのパルス信号を出力するよう制御されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の直流入力高周波絶縁交流母線。
- 直流入力高周波絶縁交流母線のDC入出力部にそれぞれ接続された3以上のDC/AC変換器であって、前記直流入力高周波絶縁交流母線は、
3以上の巻線を有する多重巻線高周波絶縁トランスと、
前記巻線に接続され、複数のスイッチから構成されたスイッチング・整流部を有する双方向に電力変換可能な3以上の自励式高周波AC/DC変換器と、
前記自励式高周波AC/DC変換器のスイッチング動作をPWM制御するためのパルス信号を生成するパルス発生器であって、3以上の前記自励式高周波AC/DC変換器に対してパルスパターンが等しい同期されたパルス信号を出力する、パルス発生器と、
を備え、各前記自励式高周波AC/DC変換器のスイッチング・整流部の各スイッチに入力される前記パルス信号は、同一レグ上の直列接続されたスイッチ間でデューティ比が等しく、異なるレグ上の並列接続されたスイッチ間でオンタイミングの位相又はスイッチング周波数が異なるパルスパターンである、3以上の前記DC/AC変換器と、
3以上の前記DC/AC変換器のDC側またはAC側の少なくとも一方の端子の電圧・電流・電力を測定する電力測定器と、
前記電力測定器の測定値に基づき、前記直流入力高周波絶縁交流母線から送出される電力と前記直流入力高周波絶縁交流母線に吸収される電力との総和がゼロになるよう3以上の前記DC/AC変換器を制御する制御装置と
を備えたことを特徴とする絶縁電力変換配電装置。
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