JP6301150B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、DC電源とAC電源とがインバータを介して直列に接続され、インバータと並列に接続された回路を有してDC電圧を供給する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter that includes a circuit in which a DC power source and an AC power source are connected in series via an inverter and is connected in parallel to the inverter and supplies a DC voltage.
従来から、太陽電池や燃料電池のようなDC電源と商用電源のようなAC電源とが、DC電力をAC電力に変換するインバータを介して直列に接続されて系統連系する電力変換装置が知られている(例えば、特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a power conversion device in which a DC power source such as a solar cell or a fuel cell and an AC power source such as a commercial power source are connected in series via an inverter that converts DC power into AC power. (For example, Patent Document 1).
この電力変換装置において、インバータと並列に設けられて、ACラインにおけるAC電源から入力されるAC電圧をDC電圧に変換するダイオードブリッジを含む回路を有することも知られている。この場合、ダイオードブリッジを介してACラインとDCラインが接続されており、夜間時などにDCラインに設けられたスイッチングレギュレータにDC電圧が供給され、所定電圧に変換されたうえで負荷などに供給される。 This power converter is also known to have a circuit including a diode bridge that is provided in parallel with an inverter and converts an AC voltage input from an AC power supply in an AC line into a DC voltage. In this case, the AC line and the DC line are connected via a diode bridge, and the DC voltage is supplied to the switching regulator provided in the DC line at night or the like, converted into a predetermined voltage, and then supplied to the load. Is done.
ところで、一般にインバータをユニポーラスイッチング駆動等させる場合、出力や入力側に接地相電位に対して高周波の方形波状の電圧がノイズとして重畳することがある。上記電力変換装置において、このインバータに、ダイオードブリッジを含むDC電圧供給回路を接続すると、ACライン側から高周波のスパイク状の漏洩電流が流れ込んで装置内外を循環する場合がある。 By the way, in general, when the inverter is driven by unipolar switching or the like, a high-frequency square wave voltage may be superimposed as noise on the output or input side with respect to the ground phase potential. In the above power converter, when a DC voltage supply circuit including a diode bridge is connected to the inverter, a high-frequency spike-like leakage current flows from the AC line side and may circulate inside and outside the device.
そうすると、通信機器への電磁ノイズや、他の機器への電磁的な影響などのEMC(Electromagnetic Compatibility:電磁適合性)に悪影響を与える問題や、ダイオードブリッジへの入力電圧が上昇してダイオードの破損などの問題が発生する場合がある。 Doing so will cause problems that adversely affect EMC (Electromagnetic Compatibility), such as electromagnetic noise on communication devices and electromagnetic effects on other devices, and damage to diodes due to an increase in input voltage to the diode bridge. Such problems may occur.
一方、高周波の漏洩電流の循環を防ぐには、スイッチングレギュレータを絶縁型にすることも想定されるが、その場合、ACラインとDCラインの両方または片方に絶縁型スイッチングレギュレータを設ける必要があり、絶縁型スイッチングレギュレータが2個となる場合もあって装置が大型化するとともに、絶縁型スイッチングレギュレータからのノイズに対するフィルタを設ける必要もあり、構成が煩雑となる。 On the other hand, in order to prevent the circulation of high-frequency leakage current, it is also assumed that the switching regulator is an insulation type, but in that case, it is necessary to provide an insulation type switching regulator in both or one of the AC line and the DC line. In some cases, the number of the insulating switching regulators is two, and the size of the apparatus increases, and it is necessary to provide a filter for noise from the insulating switching regulator, which makes the configuration complicated.
本発明は、前記の問題点を解決して、DC電源とAC電源がインバータを介して直列に接続され、インバータと並列に接続された回路を有してDC電圧を供給する場合に、インバータに起因する高周波電流が装置内外を循環するのを確実かつ容易に阻止することができる電力変換装置を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-mentioned problems, and when a DC power source and an AC power source are connected in series via an inverter and has a circuit connected in parallel with the inverter to supply a DC voltage, An object of the present invention is to provide a power converter that can reliably and easily prevent the resulting high-frequency current from circulating inside and outside the device.
上記目的を達成するために、本発明の一構成に係る電力変換装置は、DC電源とAC電源とがインバータを介して直列に接続され、前記インバータと並列に接続されてDC電圧を供給するDC電圧供給回路を有する。前記DC電圧供給回路は、ACラインにおけるAC電源から入力されるAC電圧をDC電圧に変換するダイオードブリッジと、DCラインにおけるDC電源から入力されるDC電圧を所定電圧に変換するスイッチングレギュレータとを備え、さらに、ACラインにおけるAC電源とダイオードブリッジとの間に配置されて、前記インバータ動作時に、AC電源とダイオードブリッジとをリレーオフし、前記インバータ停止時に、AC電源とダイオードブリッジとをリレーオンするリレー部を備えている。 In order to achieve the above object, a power converter according to one configuration of the present invention includes a DC power source and an AC power source connected in series via an inverter, and connected in parallel with the inverter to supply a DC voltage. A voltage supply circuit; The DC voltage supply circuit includes a diode bridge that converts an AC voltage input from an AC power supply in an AC line into a DC voltage, and a switching regulator that converts a DC voltage input from the DC power supply in the DC line into a predetermined voltage. Further, a relay unit that is arranged between an AC power source and a diode bridge in an AC line, relays off the AC power source and the diode bridge when the inverter is operating, and relays on the AC power source and the diode bridge when the inverter is stopped. It has.
この構成によれば、リレー部が、インバータ動作時に、AC電源とダイオードブリッジとをリレーオフするので、インバータから発生する高周波(スパイク)電流が装置内外を循環するのを阻止することができ、インバータ停止時には、インバータから高周波電流が発生しないので、AC電源とダイオードブリッジとをリレーオンしても循環しない。これにより、高周波電流が装置内外を循環するのを確実かつ容易に阻止して、スイッチングレギュレータにDC電圧を供給することができる。 According to this configuration, since the relay unit relays off the AC power supply and the diode bridge during the inverter operation, it is possible to prevent the high-frequency (spike) current generated from the inverter from circulating inside and outside the apparatus, and to stop the inverter Sometimes, no high-frequency current is generated from the inverter, so that even if the AC power supply and the diode bridge are relayed on, they do not circulate. Thereby, it is possible to reliably and easily prevent the high-frequency current from circulating inside and outside the apparatus, and supply the DC voltage to the switching regulator.
本発明は、前記DC電源と前記インバータとの間に、DC電圧を昇圧する昇圧回路が設けられていることが好ましい。この場合、DC電圧を所望電圧に昇圧してインバータに入力することができる。 In the present invention, it is preferable that a booster circuit for boosting a DC voltage is provided between the DC power source and the inverter. In this case, the DC voltage can be boosted to a desired voltage and input to the inverter.
本発明は、リレー部が、インバータ動作時に、AC電源とダイオードブリッジとをリレーオフして高周波(スパイク)電流が装置内外を循環するのを阻止し、インバータ停止時には、インバータから高周波電流が発生しないのでAC電源とダイオードブリッジとをリレーオンしても循環しないことにより、高周波電流が装置内外を循環するのを確実かつ容易に阻止して、スイッチングレギュレータにDC電圧を供給することができる。 The present invention prevents the high frequency (spike) current from circulating inside and outside the apparatus by relaying off the AC power supply and the diode bridge when the inverter is operating, and no high frequency current is generated from the inverter when the inverter is stopped. Even if the AC power supply and the diode bridge are relayed on, they do not circulate, so that it is possible to reliably and easily prevent the high-frequency current from circulating inside and outside the apparatus and supply the DC voltage to the switching regulator.
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図1は本発明の一実施形態にかかる電力変換装置を示す回路構成図である。図1のように、この電力変換装置1は、太陽電池や燃料電池のようなDC電源2と商用電源のようなAC電源3とがインバータ5を介して直列に接続され、インバータ5と並列に接続されてスイッチングレギュレータ8にDC電圧を供給するDC電圧供給回路6を有する。DC電源2とインバータ5との間に、DC電圧を昇圧する昇圧回路4が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a power converter according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the power converter 1 includes a
前記インバータ5は、DC電力をAC電力に変換するもので、例えばMOS−FETのようなユニポーラ型のスイッチング素子のブリッジにより構成されている。ユニポーラ型のスイッチング素子は、バイポーラ型に比べて変換効率がよい。DC電源2の余剰電力は、図示しない制御部の制御によってAC電源3に系統連系される。
The
前記DC電圧供給回路6は、ACライン13におけるAC電源3から入力されるAC電圧をDC電圧に変換するダイオードブリッジ7と、DCライン12におけるDC電源2から入力されるDC電圧を所定電圧に変換して負荷9に供給するスイッチングレギュレータ8とを備えている。
The DC voltage supply circuit 6 converts a DC voltage input from the AC power supply 3 in the AC line 13 into a DC voltage and a DC voltage input from the
ここで、DCライン12は、DC電源2からインバータ5まで、およびDC電圧供給回路6におけるDC電源2側の接続点14からダイオードブリッジ7までの配線をいう。ACライン13は、AC電源3からインバータ5まで、およびDC電圧供給回路6におけるAC電源3側の接続点15からダイオードブリッジ7までの配線をいう。つまり、インバータ5と並列に接続されて負荷9にDC電圧を供給するDC電圧供給回路6において、DCライン12とACライン13とがダイオードブリッジ7を介して接続されている。
Here, the DC line 12 is a wiring from the
また、負荷9は主として家庭用の負荷であり、また、スイッチングレギュレータ8は、5V〜24Vの低電圧の直流低電圧電源装置であり、ミニコンピュータやリモートコントローラなどの供給電源として使用される。 The load 9 is mainly a household load, and the switching regulator 8 is a DC low voltage power supply device having a low voltage of 5V to 24V, and is used as a power supply for a minicomputer or a remote controller.
DC電圧供給回路6では、DC電源2が太陽電池の場合、昼間にスイッチングレギュレータ8を介して負荷9へDC電圧を供給するとともに、夜間にDC電圧を供給できないので、商用電源であるAC電源3からダイオードブリッジ7を介してDC電圧が供給される。DC電源2が燃料電池の場合、昼夜を問わずDC電圧を供給するとともに、AC電源3が停電時であっても、DC電圧の供給が可能となる。これらの動作は図示しない制御部により自動的に制御される。
In the DC voltage supply circuit 6, when the
電力変換装置1は、さらに、AC電源3とダイオードブリッジ7との間に配置されて、インバータ動作時に、AC電源3とダイオードブリッジ7の間をリレーオフし、インバータ停止時に、AC電源3とダイオードブリッジ7の間をリレーオンするリレー部10を備えている。
The power conversion device 1 is further disposed between the AC power source 3 and the diode bridge 7 to relay off between the AC power source 3 and the diode bridge 7 when the inverter is operating, and when the inverter is stopped, the AC power source 3 and the diode bridge. 7 is provided with a
すなわち、リレー部10は、インバータ動作時にリレーオフすることにより、AC電源3とダイオードブリッジ7の間を切り離し、DC電源2側からスイッチングレギュレータ8にDC電圧を供給する。インバータ停止時にリレーオンするとき、AC電源3側からスイッチングレギュレータ8にダイオードブリッジ7により変換されたDC電圧を供給する。したがって、DC電源2またはAC電源3から常時、DC電圧をスイッチングレギュレータ8に供給することができる。
That is, the
リレー部10が、インバータ動作時に、AC電源3とダイオードブリッジ7との間を切り離すので、インバータ5から発生する高周波の漏洩(スパイク)電流が循環するのを阻止することができ、インバータ停止時には、インバータ5から元々高周波電流が発生しないので、AC電源3とダイオードブリッジ7とをリレーオンしても循環しない。これにより、高周波電流が装置内外を循環するのを阻止して、スイッチングレギュレータ8にDC電圧を供給することができる。
Since the
図2は、シミュレータによるシミュレーションの結果を示す特性図である。この図では、リレー部10がリレーオンの状態であり、高周波のスパイク状の漏洩電流が発生している。図の上側が−の漏洩電流であり、下側が+の漏洩電流である。リレー部10をリレーオフとすることにより、この高周波の漏洩電流が発生しなくなることが、シミュレーションの結果、確認された。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the result of simulation by the simulator. In this figure, the
そうすると、通信機器への電磁ノイズや、他の機器への電磁的な影響などのEMC(電磁適合性)に悪影響を与える問題がなくなり、また、ダイオードブリッジ7への入力電圧の上昇が抑制されてダイオードの破損などの問題もなくなる。 This eliminates problems that adversely affect EMC (electromagnetic compatibility) such as electromagnetic noise on communication devices and electromagnetic effects on other devices, and suppresses an increase in input voltage to the diode bridge 7. Problems such as damage to the diode are eliminated.
こうして、本発明は、リレー部が、インバータ動作時に、AC電源とダイオードブリッジとをリレーオフするので、インバータから発生する高周波(スパイク)電流が装置内外を循環するのを阻止することができ、インバータ停止時には、インバータから高周波電流が発生しないので、AC電源とダイオードブリッジとをリレーオンしても循環しない。これにより、高周波電流が装置内外を循環するのを確実かつ容易に阻止して、スイッチングレギュレータにDC電圧を供給することができる。 Thus, according to the present invention, since the relay unit relays off the AC power supply and the diode bridge during the inverter operation, the high frequency (spike) current generated from the inverter can be prevented from circulating inside and outside the apparatus, and the inverter is stopped. Sometimes, no high-frequency current is generated from the inverter, so that even if the AC power supply and the diode bridge are relayed on, they do not circulate. Thereby, it is possible to reliably and easily prevent the high-frequency current from circulating inside and outside the apparatus, and supply the DC voltage to the switching regulator.
なお、この実施形態では、DC電圧供給回路6のDC電源2側の接続点14を昇圧回路4とインバータ5との間に設けているが、DC電源2と昇圧回路4との間に設けてもよい。また、必要に応じて、昇圧回路4を省略してもよい。
In this embodiment, the
また、この実施形態では、DC電源2を1つとしているが、DC電源2を並列に複数設けるようにしてもよい。
In this embodiment, one
1:電力変換装置
2:DC電源
3:AC電源
4:昇圧回路
5:インバータ
6:DC電圧供給回路
7:ダイオードブリッジ
8:スイッチングレギュレータ
9:負荷
10:リレー部
1: Power converter 2: DC power supply 3: AC power supply 4: Booster circuit 5: Inverter 6: DC voltage supply circuit 7: Diode bridge 8: Switching regulator 9: Load 10: Relay unit
Claims (2)
前記DC電圧供給回路は、
ACラインにおけるAC電源から入力されるAC電圧をDC電圧に変換するダイオードブリッジと、DCラインにおけるDC電源から入力されるDC電圧を所定電圧に変換するスイッチングレギュレータとを備え、
さらに、ACラインにおけるAC電源とダイオードブリッジとの間に配置されて、前記インバータに起因する高周波電流が装置内外を循環するのを常時阻止するように、前記インバータ動作時に、AC電源とダイオードブリッジとをリレーオフし、前記インバータ停止時に、AC電源とダイオードブリッジとをリレーオンするリレー部を備えている、電力変換装置。 A power converter having a DC voltage supply circuit in which a DC power source and an AC power source are connected in series via an inverter that is driven by unipolar switching, and connected in parallel with the inverter to supply a DC voltage,
The DC voltage supply circuit includes:
A diode bridge that converts an AC voltage input from an AC power supply in the AC line to a DC voltage; and a switching regulator that converts a DC voltage input from the DC power supply in the DC line to a predetermined voltage;
Further, the AC power source and the diode bridge are disposed during the operation of the inverter so as to be constantly disposed between the AC power source and the diode bridge in the AC line so that high-frequency current caused by the inverter circulates inside and outside the apparatus. And a relay section that relays on the AC power source and the diode bridge when the inverter is stopped.
前記DC電源と前記インバータとの間に、DC電圧を昇圧する昇圧回路が設けられている、電力変換装置。 In claim 1,
A power converter, wherein a booster circuit that boosts a DC voltage is provided between the DC power supply and the inverter.
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