JP6281117B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
にかかり、高電圧となる中間電圧の電圧検出に関するものである。
力に変換するに当たり、当該系統の2倍程度の高電圧を必要とし、この中間電圧の制御に
はフィードバック型のPWM(Pulse Width Modulation)制御が
一般に用いられ、この制御を行う制御部はマイクロプロセッサ等の集積回路で構成されて
いる。
際に破損しやすい問題があった。破損対策としてA/D変換器を二重化した回路が提案さ
れている。(特許文献1)
重化し、一方の前記A/D変換器の故障時には、その条件により即、他方の前記A/D変
換器に切換えられる回路を設けたものであった。
御及び過電圧保護制御を行うスイッチング電源装置が記されていた。
切り換えるものであり、他方のA/D変換器が破損しているか否かは検知しておらず二重
化の効果が得られない場合があった。
るノイズと中間電圧の高電圧とが重なり合いA/D変換部の入力端子に想定外の高電圧が
印加され一方又は他方のどちらかのA/D変換器が破損する場合がある。従って、通常時
には両方のA/D変換器が正常に動作することを検知する必要があった。
を検知して過電圧保護を行う検知回路を二重化しているが、単に二つの異なる設定値によ
る過電圧保護回路が作動しているに過ぎず、A/D変換の破損による電圧の制御不良に対
応するものではなかった。
力を出力する昇圧部と、この中間電圧の直流電力を系統と同等の交流電力に変換するイン
バータ部と、前記中間電圧を分圧した電圧を入力し当該電圧をデジタル値に変換する第1
のA/D変換部と、この第1のA/D変換部の出力が目標値に到達するように前記デジタ
ル値を用いて前記昇圧部を制御する制御部とを備える電力変換装置において、前記制御部
は、マイクロプロセッサ等の集積回路で構成すると共に、第1のA/D変換部及び前記中
間電圧を分圧した電圧を入力し当該電圧をデジタル値に変換する第2のA/D変換部を内
部に構成し、第1のA/D変換部の変換するデジタル値及び第2のA/D変換部の変換す
るデジタル値を取り込み演算した後少なくとも第1のA/D変換部の変換するデジタル値
又は第2のA/D変換部の変換するデジタル値のいずれか一方の値に基づいて前記昇圧部
の制御を行い、第1のA/D変換部又は第2のA/D変換部のいずれか一方の変換するデ
ジタル値が異常である場合は他方の変換するデジタル値を用いて前記昇圧部の制御を行う
ことを特徴とするものである。
動することを確認でき、一方のA/D変換部に異常が生じた際は他方のA/D変換部を用
いて制御の継続が行えるものである。
等の交流電力に変換する電力変換装置に、降圧/昇圧する際に中間電圧をデジタル値に変
換して制御する制御部を備えるものである。
圧部)、3はインバータ回路(インバータ部)、4はフィルターであり、太陽電池1で発
電された直流電力を昇圧回路2で高電圧へ昇圧して中間電圧を生成し、インバータ回路3
で系統Gと同等の疑似正弦波へ変換した後、フィルターで交流電力に変換している。
数枚結線したものであり単一のストリングを構成している。このストリングの定格出力は
例えば1.5kw〜2.0kwである。本実施例では単一のストリングを用いるが複数ス
トリング(例えばストリングの数を2〜5)として昇圧回路も複数設けることができる。
この場合、夫々の昇圧回路にはダイオードなどの逆流防止の回路を設ける。夫々のストリ
ングの出力は相互に異なる出力でもよく、また昇圧回路の容量に合わせて、1.5kw〜
2.0kwを超えるものであってもよい。
ング型の回路を構成し、スイッチング素子のオンデューティを変えることによって出力電
圧を制御する。このオンデューティはこの昇圧回路2の出力電圧となる中間電圧が目標電
圧になるようにフィードバック型のPWM制御される。
グチョーク型など限定されるものではない。また、ストリングの定格出力電圧が中間電圧
より高く構成される際は3端子レギュレーター回路などによる降圧機能を備えるものであ
る。昇圧機能と降圧機能を併用した昇圧回路とすることも可能である。
回路と平滑コンデンとから構成され、平滑コンデンサの端子電圧、すなわち中間電圧の直
流電力を単相の交流電力に変換する。単相ブリッジを構成するスイッチング素子は夫々系
統Gの周期と同じ(または実質的に同じ)周期の変調波と搬送波とから得られるスイッチン
グ信号で動作し疑似正弦波を生成する。
の交流電力を通過させるローパスフィルターを構成し疑似正弦波の高周波成分を減衰させ
た交流電力を出力する。
ランプ型の回路やヘリック型の回路やこれらの変形回路などフィルター回路4と合わせて
直流電力を交流電力へ変換できるものであれば良い。尚、単相に限るものではなく3相、
V結線3相などの多相回路を用いることもできる。
電圧センサ、8は中間電圧を検知する電圧センサ、9はフィルター回路4の交流出力電圧
を検知する電圧センサ、10はフィルター回路の交流出力電流を検知する電流センサであ
る。
値に相当する直流電圧を分圧回路11を介して出力する。尚、電流センサ6にはシャント
抵抗を用いるものなど直流電流を直流電圧の値に変換して検出するものを用いることがで
きる。
る分圧回路12、13、14で分圧した後制御部16へ出力する(これらの電圧センサ実
質的には回路の分岐点に相当している)。電圧センサ9は交流電力の電圧を検知するため
、この電圧センサ9の出力を整流平滑回路を通して実効値で出力するようにしても良い。
尚、本実施例の制御部16では交流電圧の瞬時値を複数周期分取り込み平均値の演算を行
って実効値を算出している。
電圧を分圧回路15を介して制御部16へ出力する。当該出力も電圧センサ9と同様に整
流平滑回路用いて実効値として制御部16が取り込んでもよく、また瞬時値を複数周期分
取り込んで演算で実効値を算出しても良いものである。
に構成しており、夫々のA/D変換部は印加される電圧を所定の周期毎に8ビットのデジ
タル値に変換して夫々対応する出力バッファに格納するものである。尚、デジタル値は8
ビットに限るものではなく4ビットや10ビットなど制御の仕様に合わせて任意のものを
用いることができる。
まで降圧するものであり、例えば抵抗による分圧回路を用いることができる。また、各セ
ンサの検出レンジを片側にスライドさせる場合はそのレンジ幅を入力電圧の範囲に設定す
る。分圧回路13は中間電圧を分圧した後A/D変換部16c、16dへ並列に同じ電圧
を供給している。
り、また、制御部がマイコン等の集積回路と共に構成されており高電圧による破損が起こ
りうるものである。特に静電気による高電圧や中間電圧にノイズが乗った際の高電圧が印
加され、コンデンサ等のノイズ対策回路の容量を超えた際に破損が起こる。
間が短絡状態に至りA/D変換部の出力が0Vと成ることがある。この0V出力では昇圧
回路2のフィードバック制御が誤動作し電圧上昇が抑制できなくなる問題が生じる。
ば0V出力)を示した場合には他方の値を制御に用いるものである。一方のA/D変換部
を主とし他方のA/D変換部をバックアップとした際、バックアップ側のA/D変換の破
損が検知されず対策が取れないことがあり突然の動作不良に至ることがあったが、本発明
では片方のA/D変換部の異常を検知し、ノイズ対策の追加、A/D変換部の追加/交換
、集積回路の交換などを促す信号を出力することが可能になるものである。
あり、ステップS1で太陽電池1の発電量が所定以上あるか否かを判断し、太陽電池1の
発電量が少ない時はこの発電量が所定値以上になるまで待機する。ステップS2ではA/
D変換部16c、16dがA/D変換の動作を行い夫々の電圧センサ8の検出した中間電
圧をデジタル値Dc、Ddに変換しバッファに格納する。
、Ddを取り込みその差の絶対値がTa(例えば、回路の浮遊容量や電子部品の誤差等を
加味してTa=5Vを用いるが中間電圧の範囲によって任意に設定ることができる。)以
下か否かの演算と判断を行う。
Dc、Ddの内小さい方の値を出力してステップS10で制御が行われる。電力変換装置
内はインバータ回路3から放射されるスイッチングノイズなどがあり、このノイズ等によ
る瞬時的な電圧上昇分加味し、デジタル値Dc、Ddの小さい方の値を用いているが、中
間電圧が高くならないように抑制したい場合はデジタル値Dc、Ddの内大きい方の値を
用いればよく、また、デジタル値Dc、Ddを交互に出力するなどデジタル値Dc、Dd
のいずれか一方を出力すれように構成すればよい。また、デジタル値Dc、Ddの平均値
を一方の値として出力することもできる。
はA/D変換部16cまたはA/D変換部16dのいずれかが破損していることが考えら
れ、この破損の場合はデジタル値Dc、Ddがゼロに近くなるので、ステップS4、ステ
ップS5でデジタル値Dc、DdがTb以下であるか否かの判断を行う。尚、Tbの値は
A/D変換部の入力端子間の容量により残る電圧や周辺回路の影響等を加味して任意に決
めることができる。本実施例では例えば、1Vである。
ステップS9でA/D変換部16dの出力(デジタル値Dd)を出力してステップS10
へ進む。同時にA/D変換部16cが異常である旨の表示や信号の出力を行うものである
。ステップS5の条件を満たす場合、すなわちA/D変換部16dが破損している場合は
ステップS8でA/D変換部16cの出力(デジタル値Dc)を出力してステップS10
へ進む。同時にA/D変換部16dが異常である旨の表示や信号の出力を行うものである
。
時的にノイズ等が乗りA/D変換部の出力が大きく出た場合はステップS7で前回の出力
に近い方の出力(デジタル値)を出力してステップS10へ進む。この場合、異常表示は
行われないものである。
16c、A/D変換部16dの動作を確認し、何れかのA/D変換部に異常が生じた場合
は他方のA/D変換部の出力を制御に用いることができ、また異常対策を残りのA/D変
換部に対して予め行うことができるものである。
ある。
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
2 昇圧回路
3 インバータ回路
7 電圧センサ
8 電圧センサ
9 電圧センサ
11 分圧回路
12 分圧回路
13 分圧回路
14 分圧回路
15 分圧回路
16c A/D変換部
16d A/D変換部
Claims (3)
- 太陽電池が発電した電力の電圧を少なくとも降圧或いは昇圧した中間電圧の直流電力を
出力する電圧制御部と、この中間電圧の直流電力を系統と同等の交流電力に変換するイン
バータ部と、前記中間電圧を分圧した電圧を入力し当該電圧をデジタル値に変換する第1
のA/D変換部と、この第1のA/D変換部の出力が目標値に到達するように前記デジタ
ル値を用いて前記電圧制御部を制御する制御部と、を備える電力変換装置において、前記
制御部は、集積回路で構成すると共に、第1のA/D変換部及び前記中間電圧を分圧した
電圧を入力し当該電圧をデジタル値に変換する第2のA/D変換部を内部に構成し、第1
のA/D変換部の変換するデジタル値及び第2のA/D変換部の変換するデジタル値を取
り込み演算した後少なくとも第1のA/D変換部の変換するデジタル値又は第2のA/D
変換部の変換するデジタル値のいずれか一方の値に基づいて前記電圧制御部の制御を行い
、第1のA/D変換部又は第2のA/D変換部のいずれか一方の変換するデジタル値が異
常である場合は他方の変換するデジタル値を用いて前記電圧制御部の制御を行い、前記太
陽電池の発電量が所定以上ある場合に、前記デジタル値がゼロまたはほぼゼロの際に前記
デジタル値の異常を判断することを特徴とする電力変換装置。 - 前記中間電圧は前記系統電圧のほぼ2倍以上の電圧であり、前記分圧した電圧は前記制御
部の入力の耐圧電圧以下にまで降圧されていることを特徴とする請求項1に記載の電力変
換装置。 - 前記中間電圧を分圧する回路は第1のA/D変換部及び第2のA/D変換部が同一の分圧
回路を用いることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
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JP2013245751A JP6281117B2 (ja) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | 電力変換装置 |
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