JP6444204B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、直流電源と電力系統との間に接続される電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device connected between a DC power supply and a power system.

電力変換装置には、太陽電池や燃料電池等から出力される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を電力系統などの外部に供給するパワーコンディショナーと呼ばれるものがある。このような電力変換装置は、一般的に、直流電圧の電圧値を変更するDC−DCコンバータと、インバータ回路などを有して直流電圧を交流電圧に変換するDC−ACコンバータとから構成されている。これらコンバータの回路には、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子が備えられている。当該スイッチング素子が適宜スイッチングされることによって、DC−DCコンバータは直流電源からの直流電圧を、DC−ACコンバータから出力しようとする交流波形の波高値以上に昇圧し、DC−ACコンバータは昇圧された直流電圧を所定の交流波形に整形する。これにより、系統連系が実施可能となっている。   Some power converters are called power conditioners that convert DC power output from solar cells, fuel cells, and the like into AC power, and supply the AC power to the outside of a power system or the like. Such a power converter is generally composed of a DC-DC converter that changes the voltage value of a DC voltage, and a DC-AC converter that has an inverter circuit or the like and converts a DC voltage to an AC voltage. Yes. These converter circuits are provided with switching elements such as IGBTs (insulated gate bipolar transistors). When the switching element is appropriately switched, the DC-DC converter boosts the DC voltage from the DC power source to a peak value of an AC waveform to be output from the DC-AC converter, and the DC-AC converter boosts the voltage. The obtained DC voltage is shaped into a predetermined AC waveform. As a result, grid interconnection is possible.

ところで、このような電力変換装置では、直流電源とDC−DCコンバータとの間やDC−DCコンバータとDC−ACコンバータとの間に、数百〜数万μF程度の大容量の平滑コンデンサなどのコンデンサが並列に接続されている。これらのコンデンサは、DC−DCコンバータ及びDC−ACコンバータの各々に電力を供給する実質的な電力源になっている。ただし、動作が停止状態にある場合などには、コンデンサに蓄積されている電荷が放電されていることが望ましいことがある。   By the way, in such a power converter, between a direct-current power supply and a DC-DC converter or between a DC-DC converter and a DC-AC converter, a smoothing capacitor having a large capacity of about several hundreds to several tens of thousands μF, etc. Capacitors are connected in parallel. These capacitors are a substantial power source for supplying power to each of the DC-DC converter and the DC-AC converter. However, it may be desirable for the charge stored in the capacitor to be discharged, such as when the operation is stopped.

例えば、工場での動作確認及び検査後の期間や、保守作業などを行う期間である。具体的には、電力変換装置が系統連系等の動作状態から停止に移行した直後は、平滑コンデンサに電荷が蓄積されたままの状態である。このため、工場での動作確認後の期間や保守実施期間などの際に作業者が誤って平滑コンデンサに接触してしまうことが想定される。そこで、これら期間の開始時に、平滑コンデンサに蓄積された電荷の電圧が安全な電圧になるように、平滑コンデンサを放電可能な技術が提案されている。   For example, it is a period after operation check and inspection in a factory, a period for performing maintenance work, and the like. Specifically, immediately after the power conversion device shifts from an operation state such as grid connection to a stop, the charge is still accumulated in the smoothing capacitor. For this reason, it is assumed that an operator accidentally touches the smoothing capacitor during a period after confirming the operation at the factory or during a maintenance period. Therefore, a technique has been proposed that can discharge the smoothing capacitor so that the voltage of the charge accumulated in the smoothing capacitor becomes a safe voltage at the start of these periods.

例えば特許文献1には、起動時にコンデンサに流れてコンデンサ等の部品に悪影響を与える突入電流を抑制する突入電流防止抵抗を、コンデンサを放電する抵抗として利用する技術が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a technology that uses an inrush current prevention resistor that suppresses an inrush current that flows into a capacitor at start-up and adversely affects components such as the capacitor as a resistor for discharging the capacitor.

また例えば特許文献2に開示の技術では、高電位側のスイッチング素子及び低電位側のスイッチング素子の双方をオン状態とする。そして、その時に流れる短絡電流が低減するように、電圧を可変させてスイッチング素子の損失を通常動作時より増大させる。これによりコンデンサの電荷を放電させることが可能となっている。   For example, in the technique disclosed in Patent Document 2, both the high-potential side switching element and the low-potential side switching element are turned on. Then, the voltage is varied so that the short-circuit current flowing at that time is reduced, and the loss of the switching element is increased compared to that during normal operation. As a result, the capacitor charge can be discharged.

特許第3282337号公報Japanese Patent No. 3282337 特許第5397442号公報Japanese Patent No. 5397442

しかしながら特許文献1に開示の技術では、二つの特別なスイッチを追加する必要がある。このため、コストの抑制化及び基板面積縮小化において改善の余地がある。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, it is necessary to add two special switches. For this reason, there is room for improvement in cost reduction and substrate area reduction.

また、特許文献2に開示の技術では、スイッチング素子の損失を通常動作よりも大きくすべく、導通制御端子(IGBTのゲート端子など)に印加する電圧を可変できる回路が必要となる。また、電圧による制御のためのスイッチング素子も電圧制御型のものに限られてしまう。   In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 requires a circuit that can vary the voltage applied to the conduction control terminal (such as the gate terminal of the IGBT) in order to make the loss of the switching element larger than that in the normal operation. Moreover, the switching element for voltage control is limited to the voltage control type.

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、電力変換装置のサイズ及び部品を抑制可能な技術を提供することを目的とする。   Then, this invention is made | formed in view of the above problems, and it aims at providing the technique which can suppress the size and components of a power converter device.

本発明に係る電力変換装置は、直流電源と電力系統との間に接続される電力変換装置であって、前記直流電源と並列接続される入力コンデンサと、前記入力コンデンサと並列接続され、前記直流電源から前記入力コンデンサを介して入力される直流電圧を昇圧することが可能なDC−DCコンバータと、前記DC−DCコンバータと並列接続され、前記DC−DCコンバータで昇圧された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと並列接続され、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を、前記電力系統に出力される交流電圧に変換するDC−ACコンバータとを備える。前記DC−ACコンバータは、複数のスイッチング素子からなる複数組の上アーム及び下アームと、前記複数のスイッチング素子にそれぞれ並列接続される複数の還流ダイオードとを含む。前記電力変換装置は、前記平滑コンデンサの前記並列接続された一端と、前記DC−ACコンバータの前記並列接続された一端との間に接続され、前記電力系統から前記平滑コンデンサに流れる突入電流を抑制可能な第1抵抗と、前記平滑コンデンサの前記並列接続された前記一端と、前記DC−ACコンバータの前記並列接続された前記一端との間にて、前記第1抵抗と並列接続されたスイッチと、前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を前記第1抵抗により放電する場合に、前記スイッチをオフし、かつ、少なくとも1組の前記上アーム及び前記下アームを同時にオンして、アームを短絡させる制御回路とをさらに備える。
The power conversion device according to the present invention is a power conversion device connected between a DC power supply and a power system, and is connected in parallel with the DC power supply, in parallel with the input capacitor, and the DC A DC-DC converter capable of boosting a DC voltage input from a power supply through the input capacitor, and connected in parallel with the DC-DC converter, and smoothing the DC voltage boosted by the DC-DC converter. A smoothing capacitor; and a DC-AC converter connected in parallel with the smoothing capacitor and converting a DC voltage smoothed by the smoothing capacitor into an AC voltage output to the power system. The DC-AC converter includes a plurality of upper and lower arms composed of a plurality of switching elements, and a plurality of free-wheeling diodes connected in parallel to the plurality of switching elements. The power converter is connected between the one end of the smoothing capacitor connected in parallel and the one end of the DC-AC converter connected in parallel, and suppresses an inrush current flowing from the power system to the smoothing capacitor. A switch connected in parallel with the first resistor between the first resistor possible, the one end of the smoothing capacitor connected in parallel, and the one end of the DC-AC converter connected in parallel; the power stored in the smoothing capacitor when the discharge by the first resistor, and turns off the switch, and turns on at least one pair of the upper arm and the lower arm at the same time, Ru are short-circuited arm And a control circuit.

本発明によれば、電力変換装置のサイズ及び部品を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the size and components of a power converter device can be suppressed.

実施の形態1に係る電力変換装置の概略構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a power conversion device according to a first embodiment. 実施の形態1に係る電力変換装置における突入電流の電流経路を示す図である。It is a figure which shows the current pathway of the inrush current in the power converter device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る電力変換装置における放電電流の電流経路を示す図である。It is a figure which shows the current pathway of the discharge current in the power converter device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る電力変換装置の概略構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a power conversion device according to a second embodiment. 実施の形態3に係る電力変換装置の概略構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a power conversion device according to a third embodiment. 実施の形態4に係る電力変換装置の概略構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a power conversion device according to a fourth embodiment. 関連装置の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of a related apparatus.

<実施の形態1>
まず、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置について説明する前に、それと関連する電力変換装置(以下、「関連装置」と記す)について説明する。
<Embodiment 1>
First, before describing the power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention, a power conversion device related thereto (hereinafter referred to as “related device”) will be described.

図7は関連装置の概略構成を示す回路図である。図7の関連装置は、平滑コンデンサ61と、突入電流防止抵抗62と、第1スイッチ63と、第2スイッチ64と、制御回路65とを備えている。第1及び第2スイッチ63,64は、オン時に導通状態となり、オフ時に切断状態(非導通状態)となる。第1及び第2スイッチ63,64のオン及びオフは、制御回路65によって制御される。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a related apparatus. 7 includes a smoothing capacitor 61, an inrush current preventing resistor 62, a first switch 63, a second switch 64, and a control circuit 65. The first and second switches 63 and 64 are in a conductive state when turned on and in a disconnected state (non-conductive state) when turned off. On / off of the first and second switches 63 and 64 is controlled by the control circuit 65.

第1スイッチ63は、突入電流防止抵抗62と並列接続されており、第2スイッチ64は、突入電流防止抵抗62と直列接続されている。通常動作時には、第1スイッチ63はオンされる。平滑コンデンサ61の放電時には、第1スイッチ63はオフされ、かつ、第2スイッチ64はオンされる。   The first switch 63 is connected in parallel with the inrush current preventing resistor 62, and the second switch 64 is connected in series with the inrush current preventing resistor 62. During normal operation, the first switch 63 is turned on. When the smoothing capacitor 61 is discharged, the first switch 63 is turned off and the second switch 64 is turned on.

このような関連装置の構成によれば、通常動作時には、突入電流防止抵抗62による電力の消費を防止することができるとともに、平滑コンデンサ61の放電時には、突入電流防止抵抗62を用いて放電を行うことができる。この結果、一つの突入電流防止抵抗62によって、平滑コンデンサ61の放電と、突入電流の抑制とを行うことができるので、コストの抑制化及び基板面積縮小化が可能となる。また、突入電流防止抵抗62に適切な抵抗値の抵抗を用いることができるので、平滑コンデンサ61の放電時間の短縮化が期待できる。   According to such a configuration of the related device, it is possible to prevent power consumption by the inrush current prevention resistor 62 during normal operation, and to discharge using the inrush current prevention resistor 62 when the smoothing capacitor 61 is discharged. be able to. As a result, since the smoothing capacitor 61 can be discharged and the inrush current can be suppressed by the single inrush current preventing resistor 62, the cost and the substrate area can be reduced. In addition, since a resistor having an appropriate resistance value can be used as the inrush current preventing resistor 62, it is expected that the discharge time of the smoothing capacitor 61 is shortened.

しかしながら、図7の関連装置では、上記の動作を行うための第1及び第2スイッチ63,64という特別な部品を追加する必要がある。このため、コストの抑制化及び基板面積縮小化において改善の余地がある。そこで、本実施の形態1に係る電力変換装置では、さらなるコストの抑制化及び基板面積縮小化が可能となっている。   However, in the related apparatus shown in FIG. 7, it is necessary to add special parts such as the first and second switches 63 and 64 for performing the above-described operation. For this reason, there is room for improvement in cost reduction and substrate area reduction. Therefore, the power conversion device according to the first embodiment can further reduce costs and reduce the substrate area.

図1は、本実施の形態1に係る電力変換装置の概略構成を示す回路図である。電力変換装置2が、太陽電池(直流電源)1と電力系統19との間に接続されることによって、系統連系システムが構成されている。なお、本実施の形態1では、直流電源に太陽電池1を適用した構成について説明するが、直流電源はこれに限定されるものではなく、例えば燃料電池等が適用されてもよい。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the power conversion device according to the first embodiment. The power interconnection device 2 is connected between the solar cell (DC power supply) 1 and the power system 19 to configure a grid interconnection system. In addition, although Embodiment 1 demonstrates the structure which applied the solar cell 1 to DC power supply, DC power supply is not limited to this, For example, a fuel cell etc. may be applied.

図1の電力変換装置2は、開閉器3と、入力コンデンサ4と、DC−DCコンバータ5と、平滑コンデンサ6と、突入電流防止抵抗(第1抵抗)7と、スイッチ8と、DC−ACコンバータ9と、ACリアクトル10と、フィルタコンデンサ11と、系統スイッチ(連系スイッチ)12a,12bと、操作端末13と、制御回路14と、制御回路用電源15とを備えている。このように構成された電力変換装置2は、太陽電池1により発電された直流電圧を、所望の交流電圧に変換して電力系統19に出力することが可能となっている。   1 includes a switch 3, an input capacitor 4, a DC-DC converter 5, a smoothing capacitor 6, an inrush current prevention resistor (first resistor) 7, a switch 8, and a DC-AC. A converter 9, an AC reactor 10, a filter capacitor 11, system switches (interconnection switches) 12 a and 12 b, an operation terminal 13, a control circuit 14, and a control circuit power supply 15 are provided. The power conversion device 2 configured in this way can convert the DC voltage generated by the solar cell 1 into a desired AC voltage and output it to the power system 19.

以下、電力変換装置2の各構成要素について詳細に説明する。   Hereinafter, each component of the power converter device 2 will be described in detail.

開閉器3は、太陽電池1と電力変換装置2の内部回路との間の接続及び切断を選択的に行う。なお、開閉器3は、オン時に接続状態(導通状態)となり、オフ時に切断状態(非導通状態)となる。以下の説明では、特段の記載がない限り、開閉器3は接続状態であることを前提にして説明する。   The switch 3 selectively performs connection and disconnection between the solar cell 1 and the internal circuit of the power conversion device 2. The switch 3 is in a connected state (conducting state) when turned on, and in a disconnected state (non-conducting state) when turned off. In the following description, the switch 3 will be described on the assumption that it is in a connected state unless otherwise specified.

入力コンデンサ4は、開閉器3を介して太陽電池1と並列接続される。   The input capacitor 4 is connected in parallel with the solar cell 1 via the switch 3.

図1では、DC−DCコンバータ5は、入力コンデンサ4と並列接続された昇圧チョッパ回路であり、DCリアクトル5aと、スイッチング素子5bと、還流ダイオード5b1と、整流ダイオード5cとを含んでいる。還流ダイオード5b1は、スイッチング素子5bに並列接続されている。   In FIG. 1, the DC-DC converter 5 is a step-up chopper circuit connected in parallel with the input capacitor 4, and includes a DC reactor 5a, a switching element 5b, a freewheeling diode 5b1, and a rectifier diode 5c. The freewheeling diode 5b1 is connected in parallel to the switching element 5b.

以上のように構成されたDC−DCコンバータ5は、太陽電池1から入力コンデンサ4を介して直流電圧が入力される。DC−DCコンバータ5は、スイッチング素子5bが高速スイッチングされることで、当該入力された直流電圧を昇圧することが可能となっている。   The DC-DC converter 5 configured as described above receives a DC voltage from the solar cell 1 via the input capacitor 4. The DC-DC converter 5 can boost the input DC voltage by switching the switching element 5b at high speed.

平滑コンデンサ6は、DC−DCコンバータ5と並列接続されている。この平滑コンデンサ6は、DC−DCコンバータ5によって昇圧された直流電圧を平滑する。これにより、昇圧された直流電圧のうち、スイッチング素子5bが高速スイッチングされることによって発生するノイズなどの高周波成分が低減される。   The smoothing capacitor 6 is connected in parallel with the DC-DC converter 5. The smoothing capacitor 6 smoothes the DC voltage boosted by the DC-DC converter 5. As a result, high-frequency components such as noise generated by switching the switching element 5b at high speed in the boosted DC voltage are reduced.

DC−ACコンバータ9は、平滑コンデンサ6と並列接続された単相フルブリッジ回路であり、複数のスイッチング素子9a〜9dからなる複数組の上アーム及び下アームと、複数の還流ダイオード9a1〜9d1とを含んでいる。なお、スイッチング素子9a〜9dは、オン時に接続状態(導通状態)となり、オフ時に切断状態(非導通状態)となる。   The DC-AC converter 9 is a single-phase full bridge circuit connected in parallel with the smoothing capacitor 6, and includes a plurality of upper and lower arms composed of a plurality of switching elements 9a to 9d, and a plurality of freewheeling diodes 9a1 to 9d1. Is included. The switching elements 9a to 9d are in a connected state (conducting state) when turned on and in a disconnected state (non-conducting state) when turned off.

本実施の形態1では、複数組の上アーム及び下アームは、第1組の上アームであるスイッチング素子9aと、第1組の下アームであるスイッチング素子9bと、第2組の上アームであるスイッチング素子9cと、第2組の下アームであるスイッチング素子9dとを含んでいる。   In the first embodiment, the plurality of sets of upper arms and lower arms are a switching element 9a that is the first set of upper arms, a switching element 9b that is the lower arm of the first set, and a second set of upper arms. It includes a certain switching element 9c and a switching element 9d that is the lower arm of the second set.

複数の還流ダイオード9a1〜9d1は、複数のスイッチング素子9a〜9dにそれぞれ並列接続されている。   The plurality of free-wheeling diodes 9a1 to 9d1 are connected in parallel to the plurality of switching elements 9a to 9d, respectively.

以上のように構成されたDC−ACコンバータ9は、スイッチング素子9a〜9dが高速スイッチングされることで、平滑コンデンサ6で平滑された直流電圧を降圧することと、当該直流電圧を電力系統19に出力される交流電圧に変換することとが可能となっている。   In the DC-AC converter 9 configured as described above, the switching elements 9 a to 9 d are switched at high speed, thereby stepping down the DC voltage smoothed by the smoothing capacitor 6 and supplying the DC voltage to the power system 19. It is possible to convert the output AC voltage.

フィルタコンデンサ11の一端は、ACリアクトル10を介してスイッチング素子9a,9b同士の接続点と接続されており、フィルタコンデンサ11の他端はスイッチング素子9c,9d同士の接続点と接続されている。ACリアクトル10及びフィルタコンデンサ11は、DC−ACコンバータ9で変換された交流電圧のうち、スイッチング素子9a〜9dが高速スイッチングされることによって発生するノイズなどの高周波成分を低減するLCフィルタを構成している。   One end of the filter capacitor 11 is connected to a connection point between the switching elements 9a and 9b via the AC reactor 10, and the other end of the filter capacitor 11 is connected to a connection point between the switching elements 9c and 9d. The AC reactor 10 and the filter capacitor 11 constitute an LC filter that reduces high-frequency components such as noise generated by high-speed switching of the switching elements 9a to 9d in the AC voltage converted by the DC-AC converter 9. ing.

系統スイッチ12aは、フィルタコンデンサ11の一端と電力系統19の一端との間の接続及び切断を選択的に行い、系統スイッチ12bは、フィルタコンデンサ11の他端と電力系統19の他端との間の接続及び切断を選択的に行う。系統スイッチ12a,12bは、オン時に接続状態(導通状態)となり、オフ時に切断状態(非導通状態)となる。   The system switch 12 a selectively performs connection and disconnection between one end of the filter capacitor 11 and one end of the power system 19, and the system switch 12 b is between the other end of the filter capacitor 11 and the other end of the power system 19. Is selectively connected and disconnected. The system switches 12a and 12b are in a connected state (conducting state) when turned on, and in a disconnected state (non-conducting state) when turned off.

突入電流防止抵抗7は、平滑コンデンサ6の並列接続された一端と、DC−ACコンバータ9の並列接続された一端との間に接続されている。ここで、起動時などにおいて、系統スイッチ12a,12bがオンされ、電力系統19と電力変換装置2の内部回路とが接続されると、電力系統19から平滑コンデンサ6に、平滑コンデンサ6等の部品に悪影響を与える突入電流が流れる。詳細については後述するが、突入電流防止抵抗7は、このような突入電流を抑制(制限)することが可能となっている。   The inrush current preventing resistor 7 is connected between one end of the smoothing capacitor 6 connected in parallel and one end of the DC-AC converter 9 connected in parallel. Here, when the system switches 12a and 12b are turned on and the power system 19 and the internal circuit of the power converter 2 are connected at the time of starting up, components such as the smoothing capacitor 6 and the like from the power system 19 to the smoothing capacitor 6 are connected. Inrush current that adversely affects the flow. Although details will be described later, the inrush current preventing resistor 7 can suppress (limit) such inrush current.

スイッチ8は、平滑コンデンサ6の並列接続された一端と、DC−ACコンバータ9の並列接続された一端との間にて、突入電流防止抵抗7と並列接続されている。スイッチ8は、オン時に接続状態(導通状態)となり、オフ時に切断状態(非導通状態)となる。本実施の形態1では、コンデンサの放電時または突入電流抑制時には、スイッチ8はオフされ、平滑コンデンサ6が満充電となった後の通常動作時には、スイッチ8はオンされて突入電流防止抵抗7の両端を短絡する。   The switch 8 is connected in parallel to the inrush current preventing resistor 7 between one end of the smoothing capacitor 6 connected in parallel and one end of the DC-AC converter 9 connected in parallel. The switch 8 is in a connected state (conducting state) when turned on, and in a disconnected state (non-conducting state) when turned off. In the first embodiment, the switch 8 is turned off when the capacitor is discharged or the inrush current is suppressed, and the switch 8 is turned on and the inrush current preventing resistor 7 is turned on during normal operation after the smoothing capacitor 6 is fully charged. Short-circuit both ends.

制御回路14は、電力変換装置2の各構成要素を統括的に制御する。例えば、制御回路14は、図示しない電圧センサーや電流センサーによって計測された電圧値や電流値が入力される。制御回路14は、それら電圧値及び電流値に基づいて、DC−DCコンバータ5のスイッチング素子5b及びDC−ACコンバータ9のスイッチング素子9a〜9dに、制御信号C1及び制御信号C3をそれぞれ出力することにより、スイッチング素子5b,9a〜9dのオン及びオフを制御する。この結果、電圧値や電流値は、制御回路14にフィードバックされることになる。   The control circuit 14 comprehensively controls each component of the power conversion device 2. For example, the control circuit 14 receives a voltage value or a current value measured by a voltage sensor or a current sensor (not shown). The control circuit 14 outputs the control signal C1 and the control signal C3 to the switching element 5b of the DC-DC converter 5 and the switching elements 9a to 9d of the DC-AC converter 9 based on the voltage value and the current value, respectively. Thus, the switching elements 5b and 9a to 9d are turned on and off. As a result, the voltage value and current value are fed back to the control circuit 14.

また、制御回路14は、スイッチ8に制御信号C2を出力することによりスイッチ8のオン及びオフを制御し、系統スイッチ12a,12bに制御信号C4を出力することにより系統スイッチ12a,12bのオン及びオフを制御する。操作端末13は、作業者からの操作を受け付け、その操作に応じた指令を制御回路14に送信する。制御回路14は、操作端末13から送信された指令も考慮して、上述の制御を行う。   Further, the control circuit 14 controls the on / off of the switch 8 by outputting the control signal C2 to the switch 8, and the on / off of the system switches 12a, 12b by outputting the control signal C4 to the system switches 12a, 12b. Control off. The operation terminal 13 receives an operation from the worker and transmits a command corresponding to the operation to the control circuit 14. The control circuit 14 performs the above-described control in consideration of the command transmitted from the operation terminal 13.

なお、制御回路14は、通常動作、突入電流の抑制、及び、コンデンサの放電のいずれか1つの動作モードに基づいて、スイッチング素子5b,9a〜9d、スイッチ8、及び、系統スイッチ12a,12bのオン及びオフを制御する。これについては後で詳細に説明する。   The control circuit 14 is configured to switch the switching elements 5b and 9a to 9d, the switch 8, and the system switches 12a and 12b based on any one operation mode of normal operation, inrush current suppression, and capacitor discharge. Control on and off. This will be described in detail later.

制御回路用電源15は、制御回路14を動作させるための電力を、制御回路14に供給する電源である。ただし、制御回路14を動作させるための電力は、これに限ったものではなく、例えば太陽電池1または電力系統19などから生成したり、外部から供給されたりしてもよい。   The control circuit power supply 15 is a power supply that supplies power for operating the control circuit 14 to the control circuit 14. However, the electric power for operating the control circuit 14 is not restricted to this, For example, you may produce | generate from the solar cell 1 or the electric power grid | system 19, etc., or may be supplied from the outside.

<動作>
次に本実施の形態1に係る電力変換装置2の動作について説明する。
<Operation>
Next, the operation of the power conversion device 2 according to the first embodiment will be described.

<突入電流の抑制>
開閉器3をオンすると、太陽電池1の電力は入力コンデンサ4に充電される。これにより、入力コンデンサ4は、DC−DCコンバータ5の実質的な電源となる。
<Inrush current suppression>
When the switch 3 is turned on, the power of the solar cell 1 is charged into the input capacitor 4. Thereby, the input capacitor 4 becomes a substantial power source of the DC-DC converter 5.

系統スイッチ12a,12bをオンすると、電力系統19から、電荷が充電されていない平滑コンデンサ6に突入電流が流れる。この場合に、制御回路14は、制御信号C2の送信によりスイッチ8をオフする。   When the system switches 12a and 12b are turned on, an inrush current flows from the power system 19 to the smoothing capacitor 6 that is not charged. In this case, the control circuit 14 turns off the switch 8 by transmitting the control signal C2.

図2は、電力系統19から平滑コンデンサ6に流れる突入電流を突入電流防止抵抗7により抑制する場合の突入電流の流れを示す図である。図2の実線の矢印は、電力系統19の一端側(上側)の電圧が正であり、他端側(下側)の電圧が負である場合の突入電流の流れを示している。この場合の突入電流は、電力系統19から、系統スイッチ12a、ACリアクトル10、還流ダイオード9a1、突入電流防止抵抗7、平滑コンデンサ6、還流ダイオード9d1、系統スイッチ12b、及び、電力系統19へ、この順で流れる。図2の破線の矢印は、電力系統19の一端側(上側)の電圧が負であり、他端側(下側)の電圧が正である場合の突入電流の流れを示している。この場合の突入電流は、電力系統19から、系統スイッチ12b、還流ダイオード9c1、突入電流防止抵抗7、平滑コンデンサ6、還流ダイオード9b1、系統スイッチ12a、電力系統19へ、この順で流れる。   FIG. 2 is a diagram showing the flow of the inrush current when the inrush current flowing from the power system 19 to the smoothing capacitor 6 is suppressed by the inrush current preventing resistor 7. The solid arrows in FIG. 2 indicate the flow of inrush current when the voltage at one end (upper side) of the power system 19 is positive and the voltage at the other end (lower side) is negative. The inrush current in this case is transmitted from the power system 19 to the system switch 12a, the AC reactor 10, the freewheeling diode 9a1, the inrush current preventing resistor 7, the smoothing capacitor 6, the freewheeling diode 9d1, the system switch 12b, and the power system 19. It flows in order. The broken-line arrows in FIG. 2 indicate the flow of inrush current when the voltage at one end (upper side) of the power system 19 is negative and the voltage at the other end (lower side) is positive. The inrush current in this case flows in this order from the power system 19 to the system switch 12b, the return diode 9c1, the inrush current preventing resistor 7, the smoothing capacitor 6, the return diode 9b1, the system switch 12a, and the power system 19.

上述の突入電流が流れる経路には、突入電流防止抵抗7が含まれるので、平滑コンデンサ6への突入電流が低減(制限)される。低減後の突入電流の最大値が、系統スイッチ12a,12bや図示されていないヒューズなどが許容できる電流値に制限されるように、設計時に突入電流防止抵抗7の抵抗値が適切に選定される。   The path through which the inrush current flows includes the inrush current prevention resistor 7, so that the inrush current to the smoothing capacitor 6 is reduced (restricted). The resistance value of the inrush current preventing resistor 7 is appropriately selected at the time of design so that the maximum value of the inrush current after the reduction is limited to a current value that can be allowed by the system switches 12a and 12b, a fuse (not shown), and the like. .

突入電流が流れると、平滑コンデンサ6に電荷が充電されて、平滑コンデンサ6の電圧が上昇する。この電圧上昇により、平滑コンデンサ6の電圧が予め定められた電圧以上になると、電力系統19から平滑コンデンサ6に突入電流が流れなくなる。この時点で制御回路14は、スイッチ8をオンする。これにより、その後に通常動作時(系統連系時)に移行しても、突入電流防止抵抗7での電力消費を抑制することができる。   When the inrush current flows, the smoothing capacitor 6 is charged, and the voltage of the smoothing capacitor 6 rises. When the voltage of the smoothing capacitor 6 becomes equal to or higher than a predetermined voltage due to this voltage rise, no inrush current flows from the power system 19 to the smoothing capacitor 6. At this time, the control circuit 14 turns on the switch 8. Thereby, even if it shifts to the time of normal operation (at the time of grid connection) after that, the power consumption in the inrush current prevention resistor 7 can be suppressed.

なお、一般的な回路構成では、突入電流防止抵抗7は交流電圧の配線上に配設される。これに対して、本実施の形態1のように、突入電流防止抵抗7及びスイッチ8が直流電圧の配線上に配設される回路構成では、高電圧によるアークによって接点の溶着が発生してしまう可能性がある。このような溶着を防ぐために、直流電圧用のスイッチをスイッチ8に適用することも考えられるが、直流電圧用のスイッチは交流電圧用のスイッチと比べて大型で高価である。   In a general circuit configuration, the inrush current preventing resistor 7 is disposed on the AC voltage wiring. On the other hand, in the circuit configuration in which the inrush current preventing resistor 7 and the switch 8 are arranged on the DC voltage wiring as in the first embodiment, the welding of the contact occurs due to the arc caused by the high voltage. there is a possibility. In order to prevent such welding, a DC voltage switch may be applied to the switch 8, but the DC voltage switch is larger and more expensive than the AC voltage switch.

そこで、本実施の形態1では、スイッチ8をオンする時点は、充電電流がゼロになる時点、平滑コンデンサ6の電圧が電力系統19の電圧のピーク値と等しくなる時点、平滑コンデンサ6が満充電となる、理論的な算出により予測される時点のいずれかに設定されている。そして、スイッチ8をオフする時点は、スイッチング素子の停止後の時点に設定されている。制御回路14は、このような設定に基づいてスイッチ8のオン及びオフを制御する。このような本実施の形態1によれば、接点間の電圧を下げることができるので、交流電圧用のスイッチをスイッチ8に適用することが可能となっている。   Therefore, in the first embodiment, when the switch 8 is turned on, the charging current becomes zero, the voltage of the smoothing capacitor 6 becomes equal to the peak value of the voltage of the power system 19, and the smoothing capacitor 6 is fully charged. It is set to one of the time points predicted by theoretical calculation. The time when the switch 8 is turned off is set to the time after the switching element is stopped. The control circuit 14 controls on and off of the switch 8 based on such settings. According to the first embodiment as described above, the voltage between the contacts can be lowered, so that an AC voltage switch can be applied to the switch 8.

<通常動作>
電力系統19から平滑コンデンサ6に突入電流が流れなくなった時点でスイッチ8をオンした後、制御回路14は、DC−DCコンバータ5による昇圧動作を開始する。具体的には、制御回路14はスイッチング素子5bをオンする。これによりDCリアクトル5aにエネルギーが蓄積される。その後、制御回路14はスイッチング素子5bをオフする。これにより、DCリアクトル5aに蓄積されたエネルギーが、整流ダイオード5cを通して昇圧分の電圧として放出される。制御回路14は、制御信号C1の送信により、スイッチング素子5bのオン期間及びオフ期間を制御し、それによって昇圧分の電圧を調整する。この調整により、昇圧比は、太陽電池1からの直流電圧が電力系統19の電圧ピーク値以上に昇圧される。
<Normal operation>
After the switch 8 is turned on at the time when the inrush current stops flowing from the power system 19 to the smoothing capacitor 6, the control circuit 14 starts the boosting operation by the DC-DC converter 5. Specifically, the control circuit 14 turns on the switching element 5b. Thereby, energy is accumulated in the DC reactor 5a. Thereafter, the control circuit 14 turns off the switching element 5b. Thereby, the energy accumulated in the DC reactor 5a is released as a boosted voltage through the rectifier diode 5c. The control circuit 14 controls the ON period and the OFF period of the switching element 5b by transmitting the control signal C1, and thereby adjusts the boosted voltage. As a result of this adjustment, the DC voltage from the solar cell 1 is boosted to the voltage peak value of the power system 19 or higher.

平滑コンデンサ6の電圧が、電力系統19のピーク値以上の予め定められた直流電圧になると、制御回路14は、制御信号C3の送信により、DC−ACコンバータ9のスイッチング素子9a〜9dのスイッチングを行う。これにより、平滑コンデンサ6からDC−ACコンバータ9に入力される直流電圧が、所望の交流波形を有する交流電圧に変換される。変換後の交流電圧は、ACリアクトル10及びフィルタコンデンサ11により構成されるLCフィルタを介して電力系統19に出力される。   When the voltage of the smoothing capacitor 6 becomes a predetermined DC voltage equal to or higher than the peak value of the power system 19, the control circuit 14 switches the switching elements 9a to 9d of the DC-AC converter 9 by transmitting the control signal C3. Do. As a result, the DC voltage input from the smoothing capacitor 6 to the DC-AC converter 9 is converted into an AC voltage having a desired AC waveform. The converted AC voltage is output to the power system 19 via an LC filter including the AC reactor 10 and the filter capacitor 11.

以上の結果、入力コンデンサ4には太陽電池1と同電圧が充電され、平滑コンデンサ6には電力系統19の交流波形のピーク値以上に昇圧された直流電圧が充電される。   As a result, the input capacitor 4 is charged with the same voltage as the solar cell 1, and the smoothing capacitor 6 is charged with a DC voltage boosted to a peak value or more of the AC waveform of the power system 19.

<コンデンサの放電>
図3は、入力コンデンサ4及び平滑コンデンサ6に蓄えられた電力を突入電流防止抵抗7により放電する場合の放電電流の流れを示す図である。次に、入力コンデンサ4及び平滑コンデンサ6に充電された電荷の放電について説明する。
<Capacitor discharge>
FIG. 3 is a diagram showing a flow of a discharge current when the electric power stored in the input capacitor 4 and the smoothing capacitor 6 is discharged by the inrush current preventing resistor 7. Next, the discharge of the charges charged in the input capacitor 4 and the smoothing capacitor 6 will be described.

工場での生産ラインにおいて、電力変換装置2の組み立て、調整、動作確認及び検査などが完了した後、操作端末13から電力変換装置2に動作を停止するように指令を出す。制御回路14は、その指令を受信すると、電力変換装置2を電力変換状態から停止状態に移行させる。具体的には、制御回路14は、制御信号C1,C3の送信によりスイッチング素子5b,9a〜9dのスイッチング動作を停止させる。   In the production line at the factory, after the assembly, adjustment, operation check, and inspection of the power converter 2 are completed, a command is issued from the operation terminal 13 to stop the operation of the power converter 2. When receiving the command, the control circuit 14 shifts the power conversion device 2 from the power conversion state to the stop state. Specifically, the control circuit 14 stops the switching operation of the switching elements 5b and 9a to 9d by transmitting the control signals C1 and C3.

その後、図3に示すように、制御回路14は、制御信号C4の送信により系統スイッチ12a,12bをオフし、制御信号C2の送信によりスイッチ8をオフする。次に開閉器3を切断(オフ)する。   Thereafter, as shown in FIG. 3, the control circuit 14 turns off the system switches 12a and 12b by transmission of the control signal C4, and turns off the switch 8 by transmission of the control signal C2. Next, the switch 3 is cut off.

制御回路14は、放電の指示を操作端末13から受けると、制御信号C3の送信により、少なくとも1組の上アーム及び下アームを同時にオンする。ここでは、制御回路14は、第1組の上アーム(スイッチング素子9a)及び下アーム(スイッチング素子9b)をオンして、第2組の上アーム(スイッチング素子9c)及び下アーム(スイッチング素子9d)をオフする。しかしこれに限定されるものではなく、制御回路14は、第1組の上アーム及び下アームをオフして、第2組の上アーム及び下アームをオンしてもよいし、後述する変形例が適用されてもよい。   When receiving a discharge instruction from the operation terminal 13, the control circuit 14 simultaneously turns on at least one set of the upper arm and the lower arm by transmitting the control signal C3. Here, the control circuit 14 turns on the upper arm (switching element 9a) and the lower arm (switching element 9b) of the first set, and sets the upper arm (switching element 9c) and the lower arm (switching element 9d) of the second set. ) Off. However, the present invention is not limited to this, and the control circuit 14 may turn off the first set of upper and lower arms and turn on the second set of upper and lower arms. May be applied.

図3の実線の矢印に示されるように、入力コンデンサ4の放電電流(電荷)は、入力コンデンサ4から、DCリアクトル5a、整流ダイオード5cを通って、平滑コンデンサ6の放電電流(電荷)に加えられる。平滑コンデンサ6の放電電流(電荷)は、平滑コンデンサ6を出て、入力コンデンサ4の放電電流(電荷)が加わった後、突入電流防止抵抗7、スイッチング素子9a、スイッチング素子9b、及び、入力コンデンサ4または平滑コンデンサ6にこの順で流れる。これにより、入力コンデンサ4及び平滑コンデンサ6に蓄積された電荷が、突入電流防止抵抗7によって放電される。   As indicated by the solid line arrow in FIG. 3, the discharge current (charge) of the input capacitor 4 is added to the discharge current (charge) of the smoothing capacitor 6 from the input capacitor 4 through the DC reactor 5a and the rectifier diode 5c. It is done. The discharge current (charge) of the smoothing capacitor 6 leaves the smoothing capacitor 6, and after the discharge current (charge) of the input capacitor 4 is added, the inrush current prevention resistor 7, the switching element 9a, the switching element 9b, and the input capacitor 4 or the smoothing capacitor 6 flows in this order. As a result, the charges accumulated in the input capacitor 4 and the smoothing capacitor 6 are discharged by the inrush current preventing resistor 7.

この放電電流の最大値は、突入電流防止抵抗7の抵抗値と平滑コンデンサ6の充電電圧により決まるので、スイッチング素子9a,9bの最大定格電流以下となるように、設計時に突入電流防止抵抗7の抵抗値が適切に選定される。ここでは、上述した突入電流の観点から選定すべき突入電流防止抵抗7の抵抗値と、放電電流の観点から選定すべき突入電流防止抵抗7の抵抗値とのうち、大きい方の抵抗値が設計時に採用されているものとする。   Since the maximum value of the discharge current is determined by the resistance value of the inrush current prevention resistor 7 and the charging voltage of the smoothing capacitor 6, the inrush current prevention resistor 7 is designed at the time of design so as to be less than the maximum rated current of the switching elements 9a and 9b. The resistance value is selected appropriately. Here, the larger one of the resistance value of the inrush current prevention resistor 7 to be selected from the viewpoint of the inrush current and the resistance value of the inrush current prevention resistor 7 to be selected from the viewpoint of the discharge current is designed. It is assumed that it is sometimes adopted.

以上のような本実施の形態1に係る電力変換装置2によれば、スイッチング素子9a〜9dを、放電電流の経路を形成するスイッチ(例えば図1の第2スイッチ64)の代わりに用いることができる。したがって、電力変換装置2のコンデンサを放電するための特別な部品の追加を低減することができるので、基板面積の増大による電力変換装置2の大型化を抑制すること、または、部品増大によるコストアップを抑制することが期待できる。   According to the power conversion device 2 according to the first embodiment as described above, the switching elements 9a to 9d are used instead of the switch (for example, the second switch 64 in FIG. 1) that forms the path of the discharge current. it can. Therefore, the addition of a special component for discharging the capacitor of the power conversion device 2 can be reduced, so that an increase in the size of the power conversion device 2 due to an increase in the board area can be suppressed, or a cost increase due to an increase in the components. Can be expected to be suppressed.

<実施の形態2>
図4は、本発明の実施の形態2に係る電力変換装置の概略構成を示す回路図である。なお、本実施の形態2に係る電力変換装置2において、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ参照符号を付し、異なる部分について主に説明する。
<Embodiment 2>
FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the power conversion device according to the second embodiment of the present invention. Note that, in the power conversion device 2 according to the second embodiment, the same or similar components as those described above are denoted by the same reference numerals, and different portions will be mainly described.

実施の形態1では、太陽電池1の電力を電力系統19に放電(出力)する回路構成であったが、電力変換装置2は、これに限定されるものではない。本実施の形態2では、太陽電池1の代わりに蓄電池21が用いられ、DC−DCコンバータ5の代わりにDC−DCコンバータ22が用いられている。   In Embodiment 1, although it was the circuit structure which discharges | emits (outputs) the electric power of the solar cell 1 to the electric power grid | system 19, the power converter device 2 is not limited to this. In the second embodiment, a storage battery 21 is used instead of the solar battery 1, and a DC-DC converter 22 is used instead of the DC-DC converter 5.

蓄電池21は、電力変換装置2を介して電力系統19に電力を放電する。また、蓄電池21は、充電が必要な場合には、電力系統19から電力変換装置2を介して電力を充電する。蓄電池21には、例えばリチウムイオン電池などが適用される。   The storage battery 21 discharges power to the power system 19 via the power converter 2. Moreover, the storage battery 21 charges electric power from the electric power system 19 via the power converter device 2 when charging is necessary. For example, a lithium ion battery is applied to the storage battery 21.

DC−DCコンバータ22は、実施の形態1のDCリアクトル5a、スイッチング素子5b及び還流ダイオード5b1と同様のDCリアクトル22a、スイッチング素子22b及び還流ダイオード22b1を含んでいる。一方、DC−DCコンバータ22は、実施の形態1の整流ダイオード5cの代わりに、スイッチング素子22c及び還流ダイオード22c1を含んでいる。   The DC-DC converter 22 includes the DC reactor 22a, the switching element 22b, and the freewheeling diode 22b1 similar to the DC reactor 5a, the switching element 5b, and the freewheeling diode 5b1 of the first embodiment. On the other hand, the DC-DC converter 22 includes a switching element 22c and a freewheeling diode 22c1 instead of the rectifier diode 5c of the first embodiment.

このように構成されたDC−DCコンバータ22は、実施の形態1のDC−DCコンバータ5と同様に、蓄電池21から入力された直流電圧を昇圧することが可能となっている。また、DC−DCコンバータ22は、平滑コンデンサ6から入力される直流電圧を降圧して蓄電池21に放電(出力)することも可能となっている。つまり、DC−DCコンバータ22は、昇降圧可能となっている。DC−DCコンバータ22により昇圧する場合には、制御回路14は、制御信号C1の送信によりスイッチング素子22bを高速スイッチングさせる。DC−DCコンバータ22により降圧する場合には、制御回路14は、制御信号C1の送信によりスイッチング素子22cを高速スイッチングさせる。   The DC-DC converter 22 configured in this way can boost the DC voltage input from the storage battery 21, as with the DC-DC converter 5 of the first embodiment. The DC-DC converter 22 can also step down the DC voltage input from the smoothing capacitor 6 and discharge (output) it to the storage battery 21. That is, the DC-DC converter 22 can be stepped up and down. When the voltage is boosted by the DC-DC converter 22, the control circuit 14 switches the switching element 22b at high speed by transmitting the control signal C1. When the voltage is stepped down by the DC-DC converter 22, the control circuit 14 switches the switching element 22c at high speed by transmitting the control signal C1.

<動作>
次に、電力系統19からの電力を蓄電池21に充電する動作について説明する。平滑コンデンサ6が電力系統19によって充電されるまでの動作は、図2と同様であるため、その説明は省略する。
<Operation>
Next, an operation for charging the storage battery 21 with electric power from the electric power system 19 will be described. The operation until the smoothing capacitor 6 is charged by the power system 19 is the same as that in FIG.

平滑コンデンサ6が充電されるとDC−ACコンバータ9が昇圧動作を行う。この昇圧動作は、昇圧された電圧が、例えば放電開始時の電圧と同じになるまで行う。昇圧した電圧は平滑コンデンサ6で平滑される。   When the smoothing capacitor 6 is charged, the DC-AC converter 9 performs a boosting operation. This boosting operation is performed until the boosted voltage becomes the same as, for example, the voltage at the start of discharge. The boosted voltage is smoothed by the smoothing capacitor 6.

DC−DCコンバータ22は、平滑コンデンサ6から入力された直流電圧を降圧する。具体的には、スイッチング素子22cが高速スイッチングされることにより、平滑コンデンサ6から出てスイッチング素子22cを通った電圧は、DCリアクトル22a及び入力コンデンサ4にて平滑され、直流電圧となる。スイッチング素子22cがオフである間、DCリアクトル22aに蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子22bに並列接続されている還流ダイオード22b1で還流される。この結果として、DC−DCコンバータ22による降圧が実現されている。   The DC-DC converter 22 steps down the direct current voltage input from the smoothing capacitor 6. Specifically, when the switching element 22c is switched at high speed, the voltage that has exited the smoothing capacitor 6 and passed through the switching element 22c is smoothed by the DC reactor 22a and the input capacitor 4 to become a DC voltage. While the switching element 22c is off, the energy accumulated in the DC reactor 22a is returned by the free-wheeling diode 22b1 connected in parallel to the switching element 22b. As a result, step-down by the DC-DC converter 22 is realized.

降圧後の直流電圧は蓄電池21に供給されて充電される。なお、図示しないが、蓄電池21内にあるBMU(バッテリマネージメントユニット)から、蓄電池21に充電すべき電圧や電流を示す指令が制御回路14に送信され、制御回路14は、その指令に基づいて制御信号C1を変更することにより、DC−DCコンバータ22が制御される。   The stepped-down DC voltage is supplied to the storage battery 21 and charged. Although not shown, a command indicating the voltage and current to be charged in the storage battery 21 is transmitted from the BMU (battery management unit) in the storage battery 21 to the control circuit 14, and the control circuit 14 performs control based on the command. The DC-DC converter 22 is controlled by changing the signal C1.

なお、実施の形態1の入力コンデンサ4の放電経路には、整流ダイオード5cが含まれていたが、本実施の形態2の放電経路には、整流ダイオード5cの代わりに、スイッチング素子22cに並列接続された還流ダイオード22c1が含まれる。この点を除けば、本実施の形態2に係るコンデンサの放電は、実施の形態1と同様である。   The discharge path of the input capacitor 4 of the first embodiment includes the rectifier diode 5c, but the discharge path of the second embodiment is connected in parallel to the switching element 22c instead of the rectifier diode 5c. The freewheeling diode 22c1 is included. Except for this point, the discharge of the capacitor according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment.

以上のような本実施の形態2によれば、蓄電池21から電力系統19への向き及び電力系統19から蓄電池21への向きに電力を供給することが可能な電力変換装置2を実現することができる。   According to the second embodiment as described above, the power conversion device 2 that can supply power in the direction from the storage battery 21 to the power system 19 and in the direction from the power system 19 to the storage battery 21 can be realized. it can.

<実施の形態3>
図5は、本発明の実施の形態3に係る電力変換装置の概略構成を示す回路図である。なお、本実施の形態3に係る電力変換装置2において、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ参照符号を付し、異なる部分について主に説明する。
<Embodiment 3>
FIG. 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the power conversion device according to Embodiment 3 of the present invention. In addition, in the power converter device 2 which concerns on this Embodiment 3, the same referential mark is attached | subjected about what is the same as or similar to the component demonstrated above, and a different part is mainly demonstrated.

実施の形態1では、制御回路14を動作させるための電力は、制御回路用電源15、太陽電池1または電力系統19などから生成したり、外部から供給されたりしてもよいと説明した。   In the first embodiment, it has been described that the power for operating the control circuit 14 may be generated from the control circuit power supply 15, the solar cell 1, the power system 19, or the like, or supplied from the outside.

これに対して、本実施の形態3に係る電力変換装置2では、制御回路用電源15の代わりに制御用電源26が備えられている。この制御用電源26は、平滑コンデンサ6に蓄えられた電力を放電する場合に、平滑コンデンサ6の当該電力を、制御回路14を動作させるための電力として制御回路14に供給する。   In contrast, the power conversion device 2 according to the third embodiment includes a control power supply 26 instead of the control circuit power supply 15. When the electric power stored in the smoothing capacitor 6 is discharged, the control power supply 26 supplies the electric power stored in the smoothing capacitor 6 to the control circuit 14 as electric power for operating the control circuit 14.

<動作>
次に、本実施の形態3に係る電力変換装置2の動作について説明する。なお、入力コンデンサ4及び平滑コンデンサ6の放電以外の動作は、実施の形態1と同様であるため省略する。
<Operation>
Next, the operation of the power conversion device 2 according to the third embodiment will be described. Since operations other than the discharge of the input capacitor 4 and the smoothing capacitor 6 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

入力コンデンサ4及び平滑コンデンサ6の電荷を放電中、それらの放電電流は、図3の経路を流れるだけでなく、制御回路14を動作させるための制御用電源26にも流れる。これにより、入力コンデンサ4及び平滑コンデンサ6に充電された電力を、制御回路14において有効利用することができるとともに、当該電力を消費することができる。また、この結果として、コンデンサの放電時間の短縮化も期待できる。   While discharging the charges of the input capacitor 4 and the smoothing capacitor 6, those discharge currents flow not only through the path of FIG. 3 but also through the control power supply 26 for operating the control circuit 14. Thereby, the power charged in the input capacitor 4 and the smoothing capacitor 6 can be used effectively in the control circuit 14 and can be consumed. As a result, shortening of the discharge time of the capacitor can also be expected.

なお、入力コンデンサ4及び平滑コンデンサ6の放電後の電圧はゼロが理想である。しかしながら、当該電圧がゼロになる前に制御用電源26が制御回路14に電力を供給できなくなると、制御回路14は、第1組の上アーム及び下アーム、または、第2組の上アーム及び下アームを同時にオンすることができなくなり、入力コンデンサ4及び平滑コンデンサ6に電圧が残ってしまうことがあると考えられる。そこで、本実施の形態3に係る電力変換装置2は、その残電圧が十分に低くなるように設計されることが望ましい。   The ideal voltage after discharging the input capacitor 4 and the smoothing capacitor 6 is zero. However, if the control power supply 26 is unable to supply power to the control circuit 14 before the voltage becomes zero, the control circuit 14 may cause the first set of upper and lower arms or the second set of upper arms and It is considered that the lower arm cannot be turned on at the same time, and voltage may remain in the input capacitor 4 and the smoothing capacitor 6. Therefore, it is desirable that the power conversion device 2 according to the third embodiment is designed so that the residual voltage is sufficiently low.

<実施の形態4>
図6は、本発明の実施の形態4に係る電力変換装置の概略構成を示す回路図である。なお、本実施の形態4に係る電力変換装置2において、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ参照符号を付し、異なる部分について主に説明する。
<Embodiment 4>
FIG. 6 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention. In the power conversion device 2 according to the fourth embodiment, the same or similar components as those described above are denoted by the same reference numerals, and different portions will be mainly described.

本実施の形態4に係る電力変換装置2では、平滑コンデンサ6と制御回路14との間にて、平滑コンデンサ6と並列接続された放電抵抗(第2抵抗)31が追加されている。   In the power conversion device 2 according to the fourth embodiment, a discharge resistor (second resistor) 31 connected in parallel with the smoothing capacitor 6 is added between the smoothing capacitor 6 and the control circuit 14.

このような本実施の形態4に係る電力変換装置2によれば、上述したように、制御回路14が第1組の上アーム及び下アーム、または、第2組の上アーム及び下アームを同時にオンすることができなくなったとしても、入力コンデンサ4及び平滑コンデンサ6の残電圧を、放電抵抗31にて放電することができる。したがって、作業者などが誤って平滑コンデンサ6に接触した際に生じる問題を抑制することができる。   According to such a power conversion device 2 according to the fourth embodiment, as described above, the control circuit 14 causes the upper arm and the lower arm of the first set or the upper arm and the lower arm of the first set to be simultaneously used. Even if it cannot be turned on, the residual voltage of the input capacitor 4 and the smoothing capacitor 6 can be discharged by the discharge resistor 31. Therefore, the problem which arises when an operator etc. accidentally contact the smoothing capacitor 6 can be suppressed.

<変形例>
以上の説明では、スイッチング素子5b,9a〜9d,22b,22cは,IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)であるものとして説明したが、これに限ったものではなく、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であってもよい。
<Modification>
In the above description, the switching elements 5b, 9a to 9d, 22b, and 22c have been described as IGBTs (insulated gate bipolar transistors). However, the present invention is not limited to this, and MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). It may be.

また、以上の説明では、第1組の上アーム及び下アームと、第2組の上アーム及び下アームとのいずれか一方を同時にオンした。しかし、放電電流が特定のスイッチング素子に流れ続けると、スイッチング素子が発熱する。   In the above description, one of the upper arm and the lower arm of the first group and the upper arm and the lower arm of the second group are turned on simultaneously. However, when the discharge current continues to flow through the specific switching element, the switching element generates heat.

このことを鑑みて、制御回路14は、平滑コンデンサ6に蓄えられた電力を放電する場合に、複数組(ここでは第1組及び第2組)の中からオンすべき組を順に切り替えてもよい。このような構成によれば、第1組及び第2組において交互に発熱させることができるので、発熱の集中により生じる不具合を抑制することができる。   In view of this, when discharging the electric power stored in the smoothing capacitor 6, the control circuit 14 may sequentially switch a set to be turned on from a plurality of sets (here, the first set and the second set). Good. According to such a configuration, since heat can be generated alternately in the first group and the second group, problems caused by the concentration of heat generation can be suppressed.

あるいは、制御回路14は、平滑コンデンサ6に蓄えられた電力を放電する場合に、複数組(ここでは第1組及び第2組)の上アーム及び下アームの全てをオンしてもよい。このような構成によれば、第1組及び第2組に発熱を分散させることができるので、発熱の集中により生じる不具合を抑制することができる。   Alternatively, when discharging the electric power stored in the smoothing capacitor 6, the control circuit 14 may turn on all of the upper and lower arms of the plurality of sets (here, the first set and the second set). According to such a configuration, since heat generation can be dispersed in the first group and the second group, problems caused by concentration of heat generation can be suppressed.

また、複数組は、2組(第1組及び第2組)であったが、これに限ったものではなく3つ以上の組であってもよい。   In addition, the plurality of sets is two sets (first set and second set), but is not limited to this, and may be three or more sets.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。   It should be noted that the present invention can be freely combined with each embodiment and each modification within the scope of the invention, and each embodiment and each modification can be appropriately modified and omitted.

1 太陽電池、2 電力変換装置、4 入力コンデンサ、5,22 DC−DCコンバータ、6 平滑コンデンサ、7 突入電流防止抵抗、8 スイッチ、9 DC−ACコンバータ、9a〜9d スイッチング素子、9a1〜9d1 還流ダイオード、14 制御回路、19 電力系統、21 蓄電池、31 放電抵抗。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell, 2 Power converter device, 4 Input capacitor, 5,22 DC-DC converter, 6 Smoothing capacitor, 7 Inrush current prevention resistor, 8 Switch, 9 DC-AC converter, 9a-9d Switching element, 9a1-9d1 Reflux Diode, 14 Control circuit, 19 Power system, 21 Storage battery, 31 Discharge resistance.

Claims (6)

直流電源と電力系統との間に接続される電力変換装置であって、
前記直流電源と並列接続される入力コンデンサと、
前記入力コンデンサと並列接続され、前記直流電源から前記入力コンデンサを介して入力される直流電圧を昇圧することが可能なDC−DCコンバータと、
前記DC−DCコンバータと並列接続され、前記DC−DCコンバータで昇圧された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサと並列接続され、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を、前記電力系統に出力される交流電圧に変換するDC−ACコンバータと
を備え、
前記DC−ACコンバータは、
複数のスイッチング素子からなる複数組の上アーム及び下アームと、前記複数のスイッチング素子にそれぞれ並列接続される複数の還流ダイオードとを含み、
前記電力変換装置は、
前記平滑コンデンサの前記並列接続された一端と、前記DC−ACコンバータの前記並列接続された一端との間に接続され、前記電力系統から前記平滑コンデンサに流れる突入電流を抑制可能な第1抵抗と、
前記平滑コンデンサの前記並列接続された前記一端と、前記DC−ACコンバータの前記並列接続された前記一端との間にて、前記第1抵抗と並列接続されたスイッチと、
前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を前記第1抵抗により放電する場合に、前記スイッチをオフし、かつ、少なくとも1組の前記上アーム及び前記下アームを同時にオンして、アームを短絡させる制御回路と
をさらに備える、電力変換装置。
A power conversion device connected between a DC power source and a power system,
An input capacitor connected in parallel with the DC power source;
A DC-DC converter connected in parallel with the input capacitor and capable of boosting a DC voltage input from the DC power supply through the input capacitor;
A smoothing capacitor connected in parallel with the DC-DC converter and smoothing a DC voltage boosted by the DC-DC converter;
A DC-AC converter connected in parallel with the smoothing capacitor and converting a DC voltage smoothed by the smoothing capacitor into an AC voltage output to the power system;
The DC-AC converter
A plurality of upper and lower arms composed of a plurality of switching elements, and a plurality of free-wheeling diodes connected in parallel to the plurality of switching elements,
The power converter is
A first resistor connected between the one end of the smoothing capacitor connected in parallel and the one end of the DC-AC converter connected in parallel, and capable of suppressing an inrush current flowing from the power system to the smoothing capacitor; ,
A switch connected in parallel with the first resistor between the one end of the smoothing capacitor connected in parallel and the one end of the DC-AC converter connected in parallel;
When discharging the electric power accumulated in the smoothing capacitor by the first resistor, and turns off the switch, and turns on at least one pair of the upper arm and the lower arm at the same time, Ru are short-circuited arm control A power conversion device further comprising a circuit.
請求項1に記載の電力変換装置であって、
前記直流電源は蓄電池を含み、
前記DC−DCコンバータは、
前記平滑コンデンサから入力される直流電圧を降圧して前記蓄電池に出力することも可能な、電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
The DC power source includes a storage battery,
The DC-DC converter
A power conversion device capable of stepping down a DC voltage input from the smoothing capacitor and outputting the voltage to the storage battery.
請求項1または請求項2に記載の電力変換装置であって、
前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を放電する場合に、当該電力を前記制御回路に供給する、電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein
A power converter that supplies the power to the control circuit when discharging the power stored in the smoothing capacitor.
請求項3に記載の電力変換装置であって、
前記平滑コンデンサと前記制御回路との間にて、前記平滑コンデンサと並列接続された第2抵抗をさらに備える、電力変換装置。
The power conversion device according to claim 3,
A power converter, further comprising: a second resistor connected in parallel with the smoothing capacitor between the smoothing capacitor and the control circuit.
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記制御回路は、
前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を放電する場合に、前記複数組の中から同時にオンすべき組を順に切り替える、電力変換装置。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
The control circuit includes:
A power conversion device that sequentially switches a set to be turned on simultaneously from the plurality of sets when discharging the power stored in the smoothing capacitor.
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記制御回路は、
前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を放電する場合に、前記複数組の前記上アーム及び前記下アームの全てを同時にオンする、電力変換装置。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
The control circuit includes:
A power converter that turns on all of the plurality of sets of the upper arm and the lower arm simultaneously when discharging the electric power stored in the smoothing capacitor.
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