JP6951228B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter.

高電圧または大容量の電力変換においては、複数の電力変換セル（以下、セルと略す）を直列または並列に接続した電力変換装置が用いられる。このような電力変換装置として、特許文献１に記載された多重電力変換器がある。この多重電力変換器では、複数台のインバータユニット（セルに相当）の出力をそれぞれ直列に接続して高圧出力を得ている。 In high-voltage or large-capacity power conversion, a power conversion device in which a plurality of power conversion cells (hereinafter, abbreviated as cells) are connected in series or in parallel is used. As such a power converter, there is a multiplex power converter described in Patent Document 1. In this multiplex power converter, the outputs of a plurality of inverter units (corresponding to cells) are connected in series to obtain high-voltage output.

特許文献１には、複数のインバータユニットのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）について記載されている。 Patent Document 1 describes PWM (Pulse Width Modulation) of a plurality of inverter units.

具体的には、インバータユニットの台数に応じた複数の搬送波（キャリア）信号を利用して、各インバータユニットが備える半導体素子（スイッチング素子）のオン・オフ状態を制御する。これによって、多段（マルチレベル）の出力電圧が得られる。 Specifically, the on / off state of the semiconductor element (switching element) included in each inverter unit is controlled by using a plurality of carrier signals according to the number of inverter units. As a result, a multi-stage (multi-level) output voltage can be obtained.

特許文献１に記載されているように、複数のキャリア信号はそれぞれ同位相になっている。複数のキャリア信号の位相を同期させることは、出力電圧に含まれる高調波成分を抑制する上で有効と考えられる。また、出力電圧が一度に複数レベル変化して、モータなどの負荷に悪影響を及ぼすことを抑制する上でも有効と考えられる。 As described in Patent Document 1, the plurality of carrier signals are in phase with each other. Synchronizing the phases of a plurality of carrier signals is considered to be effective in suppressing harmonic components contained in the output voltage. It is also considered to be effective in suppressing the output voltage from changing by a plurality of levels at a time and adversely affecting a load such as a motor.

このような電力変換装置の構成は、高電圧モータを直接駆動する場合に有効である。 Such a configuration of the power conversion device is effective when directly driving the high voltage motor.

また、太陽光発電や風力発電といった自然エネルギー発電の導入が世界的に拡大しているが、自然エネルギーから得られる電力を変換して電力系統に出力するための電力変換装置としてＰＣＳ（パワーコンディショニングシステム）がある。ＰＣＳの高電圧化や大容量化においても、複数のセルを用いる構成が有効と考えられる。 In addition, the introduction of renewable energy power generation such as solar power generation and wind power generation is expanding worldwide, but PCS (Power Conditioning System) is a power conversion device for converting the power obtained from natural energy and outputting it to the power system. ). It is considered that a configuration using a plurality of cells is also effective for increasing the voltage and capacity of the PCS.

特開２００２−５８２５７号公報JP-A-2002-58257

ここで、以下の説明においては、複数セルのＰＷＭに利用される複数のキャリア信号について、位相を同期させることをＰＷＭ同期と定義する。 Here, in the following description, synchronizing the phases of a plurality of carrier signals used for PWM of a plurality of cells is defined as PWM synchronization.

ＰＷＭ同期の実現には、以下の課題があると考えられる。 Realization of PWM synchronization is considered to have the following problems.

複数セルを統括制御するために中央制御装置を設ける場合、中央制御装置が全セルのＰＷＭ処理を行い、生成されたスイッチング素子のゲート信号を各セルの制御回路まで伝送する構成が考えられる。 When a central control device is provided for integrated control of a plurality of cells, it is conceivable that the central control device performs PWM processing for all cells and transmits the generated gate signal of the switching element to the control circuit of each cell.

しかし、セルが備えるスイッチング素子は１個ではなく複数であることが多いため、スイッチング素子の数に応じて複数のゲート信号配線を施すことになり、電力変換装置の複雑化、高コスト化が問題となる。 However, since the cell often has a plurality of switching elements instead of one, a plurality of gate signal wirings are provided according to the number of switching elements, which causes a problem of complicated power conversion device and high cost. It becomes.

本発明の目的は、ＰＷＭ同期を行う低コストの電力変換装置を実現することである。 An object of the present invention is to realize a low-cost power conversion device that performs PWM synchronization.

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

電力変換装置において、電源電圧を負荷に供給する電圧に変換する複数の電力変換セルと、上記複数の電力変換セルを制御する中央制御装置と、を備え、上記複数の電力変換セルのそれぞれは、上記電源電圧を変換する第１変換器と、この第１変換器を制御する第１制御回路と、上記第１変換器により変換された電圧を変換する第２変換器と、この第２変換器をパルス幅変調によって制御する第２制御回路と、上記第１変換器と上記第２変換器の間に接続されるトランスとを有し、 上記中央制御装置は、上記複数の電力変換セルのそれぞれが有する上記第１制御回路に第１制御信号を送信する制御信号送信部を有し、上記第１制御信号に基づいて、上記複数の電力変換セルのそれぞれが有する上記第１制御回路が上記第１変換器を制御し、上記複数の電力変換セルのそれぞれが有する上記第１制御回路に同期信号を送信する同期信号送信部を有し、上記第１制御回路は、上記同期信号を受信すると、上記第２制御回路に第２制御信号を送信し、上記第２制御回路は、上記第２制御信号を受信すると、上記パルス幅変調のキャリア信号をリセットし、上記第１制御回路に送信された上記第１制御信号は、上記パルス幅変調のデューティ比の情報を含み、上記デューティ比の情報は、上記第１制御回路を介して上記第２制御回路に送信され、上記複数の電力変換セルのそれぞれの上記第２制御回路は、上記デューティ比に基づいてパルス幅変調を行って、上記第２変換器を駆動する。 The power conversion device includes a plurality of power conversion cells that convert a power supply voltage into a voltage supplied to a load, and a central control device that controls the plurality of power conversion cells, and each of the plurality of power conversion cells has a plurality of power conversion cells. The first converter that converts the power supply voltage, the first control circuit that controls the first converter, the second converter that converts the voltage converted by the first converter, and the second converter. The central control device has a second control circuit for controlling the voltage by pulse width modulation and a transformer connected between the first converter and the second converter, and the central control device is a power conversion cell for each of the plurality of power conversion cells. The first control circuit of each of the plurality of power conversion cells has a control signal transmission unit for transmitting the first control signal to the first control circuit of the above-mentioned first control circuit. It has a synchronization signal transmission unit that controls one converter and transmits a synchronization signal to the first control circuit of each of the plurality of power conversion cells, and the first control circuit receives the synchronization signal. The second control signal is transmitted to the second control circuit, and when the second control circuit receives the second control signal, the carrier signal of the pulse width modulation is reset and transmitted to the first control circuit. The first control signal includes information on the duty ratio of the pulse width modulation, and the information on the duty ratio is transmitted to the second control circuit via the first control circuit, and the information of the plurality of power conversion cells is transmitted. Each of the second control circuits performs pulse width modulation based on the duty ratio to drive the second converter .

本発明によれば、ＰＷＭ同期を行う低コストの電力変換装置を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a low-cost power conversion device that performs PWM synchronization.

実施例１における電力変換装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the power conversion apparatus in Example 1. FIG. セルの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure example of a cell. 出力電圧を正の値に制御する場合のセルのＰＷＭ動作波形を示す図である。It is a figure which shows the PWM operation waveform of a cell when the output voltage is controlled to a positive value. 出力電圧を負の値に制御する場合のセルのＰＷＭ動作波形を示す図である。It is a figure which shows the PWM operation waveform of a cell when the output voltage is controlled to a negative value. 合成出力電圧波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the composite output voltage waveform. 実施例１のＰＷＭ同期の原理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the principle of PWM synchronization of Example 1. FIG. 第１制御信号の具体的なデータ構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific data structure example of the 1st control signal. 第２制御信号の具体的なデータ構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific data structure example of the 2nd control signal. セルの第１制御回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the 1st control circuit of a cell. セルの第２制御回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the 2nd control circuit of a cell. 実施例１のＰＷＭ同期の別例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another example of PWM synchronization of Example 1. FIG. 実施例２におけるＰＷＭ同期の原理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the principle of PWM synchronization in Example 2. 実施例３におけるＰＷＭ同期の原理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the principle of PWM synchronization in Example 3. 実施例４における電力変換装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the power conversion apparatus in Example 4. FIG. 実施例４におけるＰＷＭ同期の原理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the principle of PWM synchronization in Example 4. 実施例５における電力変換装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the power conversion apparatus in Example 5. 実施例６における電力変換装置４の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the power conversion apparatus 4 in Example 6.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１における電力変換装置の概略構成図である。 (Example 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to a first embodiment of the present invention.

図１において、電力変換装置１は、外部の電源３００から入力される電力を変換し、外部の負荷４００に出力する。また、電力変換装置１は、複数のセル１０１〜１０４とこれらを制御する中央制御装置２００を備える。図１では、セルを４台利用する例を示したが、台数については任意である。 In FIG. 1, the power conversion device 1 converts the power input from the external power supply 300 and outputs it to the external load 400. Further, the power conversion device 1 includes a plurality of cells 101 to 104 and a central control device 200 for controlling them. In FIG. 1, an example in which four cells are used is shown, but the number of cells is arbitrary.

セル１０１〜１０４は、第１変換器１４１〜１４４及びこれらを制御する第１制御回路２１１〜２１４と、第２変換器１５１〜１５４及びこれらを制御する第２制御回路２２１〜２２４と、第１変換器１４１〜１４４と第２変換器１５１〜１５４の間にそれぞれ接続されるトランス１３１〜１３４をそれぞれ備える。 In cells 101 to 104, the first converters 141 to 144 and the first control circuits 211 to 214 for controlling them, the second converters 151 to 154 and the second control circuits 221 to 224 for controlling them, and the first Each of the transformers 131 to 134 is provided between the converters 141 to 144 and the second converters 151 to 154.

以下では、第１変換器１４１〜１４４と第１制御回路２１１〜２１４を合わせて１次側回路１１１〜１１４とそれぞれ定義する。また、第２変換器１５１〜１５４と第２制御回路２２１〜２２４を合わせて２次側回路１２１〜１２４とそれぞれ定義する。トランス１３１〜１３４は、１次側回路１１１〜１１４と２次側回路１２１〜１２４をそれぞれ電気的に絶縁する。セルのさらに詳細な構成については、後述する。 In the following, the first converters 141 to 144 and the first control circuits 211 to 214 are collectively defined as the primary side circuits 111 to 114, respectively. Further, the second converters 151 to 154 and the second control circuits 221 to 224 are collectively defined as the secondary side circuits 121 to 124, respectively. The transformers 131 to 134 electrically insulate the primary side circuits 111 to 114 and the secondary side circuits 121 to 124, respectively. A more detailed configuration of the cell will be described later.

セル１０１〜１０４の入力端子（入力側）は、電源３００に対して並列に接続される。従って、セル１０１〜１０４の入力電圧は全て等しい。セル１０１〜１０４は、電源３００の電圧を変換して出力電圧ＶＯ１〜ＶＯ４をそれぞれ生成する。 The input terminals (input side) of cells 101 to 104 are connected in parallel with the power supply 300. Therefore, the input voltages of cells 101 to 104 are all equal. Cells 101 to 104, converts the voltage of the power source 300 respectively generate output voltages V O1 ~V O4.

セル１０１が出力電圧ＶＯ１を生成する要領を説明する。 The procedure in which the cell 101 generates the output voltage VO1 will be described.

まず、１次側回路１１１の第１変換器１４１は、電源３００の電圧を交流電圧に変換してトランス１３１の１次巻線に印加する。１次側回路１１１の第１制御回路２１１は、この動作に関する演算・処理を行い、第１変換器１４１を駆動する。 First, the first converter 141 of the primary circuit 111 converts the voltage of the power supply 300 into an AC voltage and applies it to the primary winding of the transformer 131. The first control circuit 211 of the primary side circuit 111 performs calculations and processes related to this operation and drives the first converter 141.

次に、２次側回路１２１の第２変換器１５１は、トランス１３１の２次巻線に発生する電圧を変換して電圧ＶＯ１を生成する。２次側回路１２１の第２制御回路２２１は、この動作に関する演算・処理を行い、第２変換器１５１を駆動する。セル１０２〜１０４についても、同様の要領で電圧ＶＯ２〜ＶＯ４をそれぞれ生成する。 Next, the second converter 151 of the secondary circuit 121 converts the voltage generated in the secondary winding of the transformer 131 to generate the voltage VO1 . The second control circuit 221 of the secondary circuit 121 performs calculations and processing related to this operation and drives the second converter 151. The cells 102 to 104 are also respectively generate voltages V O2 ~V O4 in the same manner.

セル１０１〜１０４の出力端子（出力側）は、互いに直列に接続される。電力変換装置１の出力電圧は、電圧ＶＯ１〜ＶＯ４を合成した電圧であり、以下では、これを合成出力電圧ＶＯＳ（＝ＶＯ１＋ＶＯ２＋ＶＯ３＋ＶＯ４）と定義する。以上の構成によって、電力変換装置１は各セルの定格出力電圧より高い電圧を出力できる。 The output terminals (output side) of cells 101 to 104 are connected in series with each other. The output voltage of the power converter 1 is a voltage obtained by combining the voltage V O1 ~V O4, in the following, this is defined as the combined output voltage V OS (= V O1 + V O2 + V O3 + V O4). With the above configuration, the power converter 1 can output a voltage higher than the rated output voltage of each cell.

ここで、２次側回路１２１〜１２４は、後述のようにＰＷＭ（パルス幅変調）を利用して出力電圧ＶＯ１〜ＶＯ４をそれぞれ制御する。第２制御回路２２１は、内部で生成するキャリア信号と、外部から送信されるデューティ比（以下、デューティと略称する）を用いてＰＷＭ処理を行い、その結果に従って第２変換器１５１を駆動する。デューティとは、ＰＷＭにおいてスイッチング素子のオン期間比率を設定するための数値である。デューティは、電圧ＶＯ１を所望の値に制御するために中央制御装置２００によって生成される。 Here, the secondary circuit 121 to 124, respectively control PWM (pulse width modulation) output voltage V O1 ~V O4 utilizing as described below. The second control circuit 221 performs PWM processing using a carrier signal generated internally and a duty ratio (hereinafter, abbreviated as duty) transmitted from the outside, and drives the second converter 151 according to the result. The duty is a numerical value for setting the on-period ratio of the switching element in PWM. The duty is generated by the central controller 200 to control the voltage VO1 to the desired value.

第２制御回路２２２〜２２４も同様にＰＷＭ処理を行い、第２変換器１５２〜１５４をそれぞれ駆動する。第２制御回路２２１〜２２４によるキャリア信号生成は独立しているが、後述の方法によってＰＷＭ同期が実現される。 The second control circuits 222 to 224 also perform PWM processing in the same manner to drive the second converters 152 to 154, respectively. Although the carrier signal generation by the second control circuits 221 to 224 is independent, PWM synchronization is realized by the method described later.

ここで、本発明とは異なる例であるが、２次側回路１２１〜１２４のＰＷＭにおいては、中央制御装置２００が２次側回路１２１〜１２４のＰＷＭ処理を全て行い、生成されたスイッチング素子のゲート信号を２次側回路１２１〜１２４まで伝送する構成も考えられる。 Here, although it is an example different from the present invention, in the PWM of the secondary side circuits 121 to 124, the central control device 200 performs all the PWM processing of the secondary side circuits 121 to 124, and the switching element generated is A configuration in which the gate signal is transmitted to the secondary side circuits 121 to 124 is also conceivable.

しかし、後述のように第２変換器のスイッチング素子は複数個あるため、その分だけ複数のゲート信号配線が必要になり、電力変換装置の複雑化、高コスト化が問題となる。 However, since there are a plurality of switching elements of the second converter as described later, a plurality of gate signal wirings are required for that amount, which causes problems of complicated power conversion device and high cost.

一方、本発明の実施例１のように、中央制御装置２００から第２制御回路２２１〜２２４にデューティを送信し、第２制御回路２２１〜２２４が独立してＰＷＭ処理を実施する構成であれば、中央制御装置２００から各セルへの制御信号に関する配線の複雑化、高コスト化を抑制することができる。 On the other hand, as in the first embodiment of the present invention, if the central control device 200 transmits the duty to the second control circuits 221 to 224 and the second control circuits 221 to 224 independently perform the PWM process. , It is possible to suppress the complexity and cost increase of wiring related to the control signal from the central control device 200 to each cell.

中央制御装置２００は、合成出力電圧ＶＯＳを所望の値に制御するために、各セル１０１〜１０４の出力電圧ＶＯ１〜ＶＯ４を制御する。 Central controller 200, the combined output voltage V OS to be controlled to a desired value, and controls the output voltage V O1 ~V O4 of each cell 101-104.

電力変換装置１を太陽光発電のＰＣＳに応用する場合、電力変換装置１の出力電流を所望の値に制御することが要求される。図１では、このような場合を想定して、出力電流の経路上に電流検出器２３０を配置している。 When the power conversion device 1 is applied to a PCS for photovoltaic power generation, it is required to control the output current of the power conversion device 1 to a desired value. In FIG. 1, assuming such a case, the current detector 230 is arranged on the output current path.

中央制御装置２００が備える制御演算部２０１は、電流検出器２３０から検出される出力電流の検出値を用いてフィードバック制御の演算を行い、出力電圧ＶＯＳの目標値、ひいては各出力セル１０１〜１０４の電圧ＶＯ１〜ＶＯ４の目標値を生成する。 Control arithmetic unit 201 provided in the central control unit 200 performs calculation of the feedback control using the detection value of the output current detected by the current detector 230, a target value of the output voltage V OS, thus each output cell 101 to 104 to product the target value of the voltage V O1 ~V O4.

さらに、制御演算部２０１は、電圧ＶＯ１〜ＶＯ４を目標値とするための演算・処理を行い、各セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４と第２制御回路２２１〜２２４とに対して制御指令を生成する。制御指令とは、制御の目標値（指令値）、または、起動や停止などの状態指示であり、前述のデューティも制御指令に含まれる。 Further, the control arithmetic unit 201 performs calculation and processing for the voltage V O1 ~V O4 the target value, the first control circuit 211 to 214 of each cell 101 to 104 and the second control circuit 221 to 224 On the other hand, a control command is generated. The control command is a control target value (command value) or a state instruction such as start or stop, and the above-mentioned duty is also included in the control command.

制御演算部２０１は、生成した制御指令を制御信号送信部２０２に出力する。図１では、４台のセル１０１〜１０４ごとに個別の制御指令を出力することを表すために、制御指令として４本の矢印を示した。制御信号送信部２０２は、制御指令に基づいて各セル１０１〜１０４に対する第１制御信号を生成し、各セル1１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４に第１制御信号を送信する。 The control calculation unit 201 outputs the generated control command to the control signal transmission unit 202. In FIG. 1, four arrows are shown as control commands to indicate that individual control commands are output for each of the four cells 101 to 104. The control signal transmission unit 202 generates a first control signal for each cell 101 to 104 based on a control command, and transmits the first control signal to the first control circuits 211 to 214 of each cell 1101 to 104.

制御信号送信部２０２が送信する第１制御信号には、デューティのように第２制御回路２２１〜２２４に対する制御指令が含まれる。このように第２制御回路２２１〜２２４に向けた制御指令であっても、一旦、第２制御回路２２１〜２２４が属するセル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４に送信する。 The first control signal transmitted by the control signal transmission unit 202 includes a control command for the second control circuits 221 to 224, such as duty. As described above, even the control command directed to the second control circuits 221 to 224 is once transmitted to the first control circuits 211 to 214 of the cells 101 to 104 to which the second control circuits 221 to 224 belong.

すなわち、第１制御回路２１１〜２１４を用いた中継を行い、制御指令を第２制御回路２２１〜２２４に送信する。 That is, the relay is performed using the first control circuits 211 to 214, and the control command is transmitted to the second control circuits 221 to 224.

各セル１０１〜１０４の１次側回路１１１〜１１４は、外部電源３００に対して並列に接続される。そのため、第１制御回路２１１〜２１４のグラウンド電位（回路が動作する基準電位）は全て共通である。また、中央制御装置２００と第１制御回路２１１〜２１４のグラウンド電位も共通化できる。よって、中央制御装置２００から第１制御回路２１１〜２１４への通信については、絶縁は不要であり、電線を用いた通信を適用できる。 The primary side circuits 111 to 114 of the cells 101 to 104 are connected in parallel to the external power supply 300. Therefore, the ground potentials (reference potentials at which the circuits operate) of the first control circuits 211 to 214 are all common. Further, the ground potentials of the central control device 200 and the first control circuits 211 to 214 can also be shared. Therefore, insulation is not required for communication from the central control device 200 to the first control circuits 211 to 214, and communication using electric wires can be applied.

本実施例１では、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２から第１制御回路２１１〜２１４への通信方法として、シリアル通信を想定する。そのため、第１制御信号は数バイト程度のシリアル通信信号となる。 In the first embodiment, serial communication is assumed as a communication method from the control signal transmission unit 202 of the central control device 200 to the first control circuits 211 to 214. Therefore, the first control signal is a serial communication signal of about several bytes.

また、本実施例１では、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２と全ての第１制御回路２１１〜２１４との間で通信バスを共有し、この通信バスにより、制御信号送信部２０２と全ての第１制御回路２１１〜２１４とが接続される。そのため、図１では、制御信号送信部２０２から出力される第１制御信号として、１本の矢印を示し、それを各セルの第１制御回路２１１〜２１４に並列に入力する構成を示した。後述のように、第１制御信号は、セル１０１〜１０４を識別するためのアドレスを含む。このため、制御信号送信部２０２は、制御指令を符号化し、さらにアドレスを付与してシリアル通信信号を生成する。 Further, in the first embodiment, a communication bus is shared between the control signal transmission unit 202 of the central control device 200 and all the first control circuits 211 to 214, and the communication bus shares the communication bus with the control signal transmission unit 202. The first control circuits 211 to 214 of the above are connected. Therefore, FIG. 1 shows a configuration in which one arrow is shown as the first control signal output from the control signal transmission unit 202, and the arrow is input in parallel to the first control circuits 211 to 214 of each cell. As will be described later, the first control signal includes an address for identifying cells 101 to 104. Therefore, the control signal transmission unit 202 encodes the control command and further assigns an address to generate a serial communication signal.

中央制御装置２００において、制御信号送信部２０２は、同期信号送信部２０３に対して同期指令を出力する。同期信号送信部２０３は、同期信号送信部２０２から出力された同期指令に基づいて同期信号を生成し、第１制御回路２１１〜２１４に出力する。第１制御回路２１１〜２１４に出力される同期信号は、ＰＷＭ同期に利用されるディジタル信号であり、詳細については後述する。 In the central control device 200, the control signal transmission unit 202 outputs a synchronization command to the synchronization signal transmission unit 203. The synchronization signal transmission unit 203 generates a synchronization signal based on the synchronization command output from the synchronization signal transmission unit 202, and outputs the synchronization signal to the first control circuits 211 to 214. The synchronization signals output to the first control circuits 211 to 214 are digital signals used for PWM synchronization, and the details will be described later.

中央制御装置２００の同期信号送信部２０３から第１制御回路２１１〜２１４への同期信号の伝送においても、グランド電位を共通化できるため、絶縁は不要であり、電線を用いた信号伝送を適用できる。 Even in the transmission of the synchronization signal from the synchronization signal transmission unit 203 of the central control device 200 to the first control circuits 211 to 214, the ground potential can be shared, so that insulation is not required and signal transmission using electric wires can be applied. ..

本実施例１では、中央制御装置２００の同期信号送信部２０３から全ての第１制御回路２１１〜２１４に対して共通の同期信号を出力する。図１では、同期信号送信部２０３から出力される同期信号として１本の矢印を示し、それを第１制御回路２１１〜２１４に並列に入力する構成を示した。 In the first embodiment, a common synchronization signal is output from the synchronization signal transmission unit 203 of the central control device 200 to all the first control circuits 211 to 214. In FIG. 1, one arrow is shown as a synchronization signal output from the synchronization signal transmission unit 203, and a configuration is shown in which it is input to the first control circuits 211 to 214 in parallel.

本発明の実施例１とは異なる例であり、中央制御装置２００から各セル１０１〜１０４への信号伝送において絶縁が必要となる場合、高価な光ファイバを利用する方法が考えられる。その場合、中央制御装置２００から各セルへの配線は長距離になり得るため、使用する光ファイバの合計長が長くなり、電力変換装置のコストが高くなる。 This is an example different from the first embodiment of the present invention, and when insulation is required for signal transmission from the central control device 200 to each cell 101 to 104, a method using an expensive optical fiber can be considered. In that case, since the wiring from the central control device 200 to each cell can be a long distance, the total length of the optical fibers used becomes long, and the cost of the power conversion device becomes high.

一方、本実施例１では、グランド電位を共通化することがきるため、中央制御装置２００から各セル１０１〜１０４に対する全ての信号伝送について絶縁が不要であり、高価な光ファイバではなく、安価な電線を使用できるため、低コストの電力変換装置を実現できる。 On the other hand, in the first embodiment, since the ground potential can be shared, insulation is not required for all signal transmissions from the central control device 200 to each cell 101 to 104, and it is not an expensive optical fiber but an inexpensive one. Since electric wires can be used, a low-cost power conversion device can be realized.

さらに、図１のように全セル１０１〜１０４で通信バスを共通化すれば、中央制御装置２００の出力ポート数が減少し、より低コストの電力変換装置を実現できる。また、配線の煩雑化を抑える点でもメリットがある。 Further, if the communication bus is shared among all the cells 101 to 104 as shown in FIG. 1, the number of output ports of the central control device 200 can be reduced, and a lower cost power conversion device can be realized. In addition, there is an advantage in suppressing the complexity of wiring.

第１制御回路２１１は、受信した第１制御信号から第１変換器１４１に関する制御指令を抽出し、これに従って第１変換器１４１を駆動する。また、第１制御回路２１１は、第１制御信号から第２変換器１５１に関する制御指令（デューティなど）を抽出し、抽出した制御指令に基づいて第２制御信号を生成し、生成した第２制御信号を第２制御回路２２１に送信する。第１制御回路２１１から第２制御回路２２１への通信は、中央制御装置２００の同期信号送信部２０３から送信される同期信号の立ち上がり（または立ち下がり）をトリガとして行われる。 The first control circuit 211 extracts a control command regarding the first converter 141 from the received first control signal, and drives the first converter 141 accordingly. Further, the first control circuit 211 extracts a control command (duty, etc.) relating to the second converter 151 from the first control signal, generates a second control signal based on the extracted control command, and generates a second control. The signal is transmitted to the second control circuit 221. The communication from the first control circuit 211 to the second control circuit 221 is triggered by the rise (or fall) of the synchronization signal transmitted from the synchronization signal transmission unit 203 of the central control device 200.

第１制御回路２１２〜２１４についても、上述した第１制御回路２１１と同様の要領で第１変換器１４２〜１４４をそれぞれ駆動し、第２制御回路２２２〜２２４に第２制御信号をそれぞれ送信する。 Regarding the first control circuits 212 to 214, the first converters 142 to 144 are driven in the same manner as the first control circuit 211 described above, and the second control signals are transmitted to the second control circuits 222 to 224, respectively. ..

ここで、中央制御装置２００の同期信号送信部２０３から全セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４に対して共通の同期信号を出力するため、第１制御回路２１１〜２１４から第２制御回路２２１〜２２４への通信は全セル１０１〜１０４で同時に行われる。後述するように、各セル１０１〜１０４の第２制御回路２２１〜２２４は、第２制御信号の受信をトリガとしてキャリア信号をリセットする。以上によって、ＰＷＭ同期を実現できる。 Here, in order to output a common synchronization signal from the synchronization signal transmission unit 203 of the central control device 200 to the first control circuits 211 to 214 of all cells 101 to 104, the first control circuits 211 to 214 second control. Communication to circuits 221-224 takes place simultaneously in all cells 101-104. As will be described later, the second control circuits 221 to 224 of each cell 101 to 104 reset the carrier signal triggered by the reception of the second control signal. With the above, PWM synchronization can be realized.

本実施例１では、各セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４から第２制御回路２２１〜２２４への通信手段として、シリアル通信を利用する。そのため、第２制御信号は数バイト程度のシリアル通信信号となる。 In the first embodiment, serial communication is used as a communication means from the first control circuits 211 to 214 of each cell 101 to 104 to the second control circuits 221 to 224. Therefore, the second control signal is a serial communication signal of about several bytes.

各セル１０１〜１０４の２次側回路１２１〜１２４は、互いに直列に接続されるため、第２制御回路２２１〜２２４のグラウンド電位はそれぞれ異なる。また、第１制御回路２１１〜２１４と第２制御回路２２１〜２２４のグラウンド電位もそれぞれ異なる。このため、各セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４から第２制御回路２２１〜２２４への通信には絶縁が必要である。よって、例えば、光ファイバを利用した通信が考えられる。ただし、セル１０１〜１０４の内部の通信となるため、光ファイバの合計長は比較的短くなり、光ファイバのコストを低く抑えられる。 Since the secondary side circuits 121 to 124 of the cells 101 to 104 are connected in series with each other, the ground potentials of the second control circuits 221 to 224 are different from each other. Further, the ground potentials of the first control circuits 211 to 214 and the second control circuits 221 to 224 are also different from each other. Therefore, insulation is required for communication from the first control circuits 211 to 214 of each cell 101 to 104 to the second control circuits 221 to 224. Therefore, for example, communication using an optical fiber can be considered. However, since the communication is performed inside the cells 101 to 104, the total length of the optical fibers is relatively short, and the cost of the optical fibers can be kept low.

また、各セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４から第２制御回路２２１〜２２４への通信は比較的短距離となることから、光ファイバの他に、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）のような赤外線通信や超音波等を利用する方法も考えられる。赤外線通信や超音波通信であれば、第１制御回路２１１〜２１４と第２制御回路２２１〜２２４とでグラウンド電位が大きく異なる場合であっても、赤外線通信や超音波通信の送受信機の距離を適切に保つなど構造上の工夫によって絶縁を確保しつつ通信することができる。 Further, since the communication from the first control circuits 211 to 214 of each cell 101 to 104 to the second control circuits 221 to 224 is a relatively short distance, in addition to the optical fiber, it is similar to IrDA (Infrared Data Association). A method using infrared communication, ultrasonic waves, or the like is also conceivable. In the case of infrared communication or ultrasonic communication, even if the ground potentials of the first control circuits 211 to 214 and the second control circuits 221 to 224 are significantly different, the distance between the transmitter and receiver of infrared communication and ultrasonic communication can be increased. Communication can be performed while ensuring insulation by structural measures such as keeping it properly.

ここで、図１に示した例において、補足事項を説明する。外部電源３００は、直流電源または交流電源のいずれでもよい。例として、電力変換装置１を太陽光発電のＰＣＳに応用する場合、外部電源３００は太陽電池となる。また、外部負荷４００の例として、高電圧モータや他の電力機器がある。 Here, supplementary matters will be described in the example shown in FIG. The external power supply 300 may be either a DC power supply or an AC power supply. As an example, when the power conversion device 1 is applied to a PCS for photovoltaic power generation, the external power supply 300 is a solar cell. Further, as an example of the external load 400, there are a high voltage motor and other electric power devices.

電力変換装置１を太陽光発電のＰＣＳに応用する場合のように、外部負荷４００は電力系統であってもよい。電力変換装置１は、以上に示した構成の他に、保護用部品（リレー、ヒューズなど）やフィルタ用部品（リアクトル、コンデンサ）などの要素を備えてもよい。 The external load 400 may be a power system, as in the case of applying the power conversion device 1 to a PCS for photovoltaic power generation. In addition to the configurations shown above, the power conversion device 1 may include elements such as protective parts (relays, fuses, etc.) and filter parts (reactors, capacitors).

図２は、セル１０１の回路構成例を示す図である。図２に示した例では、外部電源３００が直流電源であり、電力変換装置は外部負荷４００に交流電力を出力する場合を想定した。他のセル１０２〜１０４についても、図２に示したセル１０１と同様の構成を適用できる。 FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration example of the cell 101. In the example shown in FIG. 2, it is assumed that the external power supply 300 is a DC power supply and the power conversion device outputs AC power to the external load 400. The same configuration as that of cell 101 shown in FIG. 2 can be applied to the other cells 102 to 104.

図２において、第１変換器１４１は、４個のスイッチング素子（図２の例ではＭＯＳＦＥＴ）１１〜１４から成る第１インバータを備える。この第１インバータの直流入力端子は、第１変換器１４１の入力端子となる。また、第１インバータの直流入力端子間にはフィルタ用のコンデンサ１０が接続される。そして、第１インバータの交流出力端子間には、コイル１５、コンデンサ１６及びトランス１３１の１次巻線を、直列に接続した直列共振回路が接続される。 In FIG. 2, the first converter 141 includes a first inverter composed of four switching elements (MOSFETs in the example of FIG. 2) 11-14. The DC input terminal of the first inverter serves as an input terminal of the first converter 141. Further, a filter capacitor 10 is connected between the DC input terminals of the first inverter. A series resonant circuit in which the coil 15, the capacitor 16, and the primary winding of the transformer 131 are connected in series is connected between the AC output terminals of the first inverter.

第２変換器１５１は、ダイオード２１〜２４から成るダイオードブリッジを備え、ダイオードブリッジの交流入力端子間にはトランス１３１の２次巻線が接続される。なお、以上で述べた第１インバータ、直列共振回路、ダイオードブリッジは、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの一種である共振型コンバータを構成する。 The second converter 151 includes a diode bridge composed of diodes 21 to 24, and a secondary winding of the transformer 131 is connected between the AC input terminals of the diode bridge. The first inverter, the series resonance circuit, and the diode bridge described above constitute a resonance type converter which is a kind of isolated DC-DC converter.

第２変換器１５１におけるダイオードブリッジの直流出力端子間に、平滑用のコンデンサ２０が接続される。また、第２変換器１５１は、４個のスイッチング素子（図２ではＭＯＳＦＥＴ）３１〜３４から成る第２インバータを備える。第２インバータの交流出力端子が、セル１０１の第２変換器１５１の出力端子となる。 A smoothing capacitor 20 is connected between the DC output terminals of the diode bridge in the second converter 151. Further, the second converter 151 includes a second inverter composed of four switching elements (MOSFETs in FIG. 2) 31 to 34. The AC output terminal of the second inverter serves as the output terminal of the second converter 151 of the cell 101.

以上の構成から、各セル１０１〜１０４は、共振型コンバータ（以下、コンバータ）と第２インバータ（以下、インバータ）から構成されるとも言える。 From the above configuration, it can be said that each cell 101 to 104 is composed of a resonance type converter (hereinafter, converter) and a second inverter (hereinafter, inverter).

上記コンバータは、セル１０１に入力される電圧を変換して直流リンク電圧Ｖｄｃ１を生成する。詳細については省略するが、スイッチング素子のオン・オフ動作によって、直流リンク電圧Ｖｄｃ１を所望の値に制御できる。上記コンバータが直流リンク電圧Ｖｄｃ１を制御するために、図２では電圧Ｖｄｃ１を検出するための電圧検出器２５が配置されている。また、図１では省略したが、検出された電圧Ｖｄｃ１は第２制御回路２２１に一旦取り込まれ、その後、第２制御回路２２１から第１制御回路２１１に送信される。第１制御回路２１１は電圧Ｖｄｃ１のフィードバック制御を行い、その結果に基づいて上記コンバータを駆動する。 The converter converts the voltage input to the cell 101 to generate a DC link voltage V dc1. Although details are omitted, the DC link voltage Vdc1 can be controlled to a desired value by the on / off operation of the switching element. In order for the converter to control the DC link voltage V dc1 , a voltage detector 25 for detecting the voltage V dc1 is arranged in FIG. Further, although omitted in FIG. 1, the detected voltage V dc1 is once taken into the second control circuit 221 and then transmitted from the second control circuit 221 to the first control circuit 211. The first control circuit 211 performs feedback control of the voltage V dc1 and drives the converter based on the result.

セル１０２〜１０４も、図２に示した上記コンバータと同様に、コンバータを備えており、直流リンク電圧Ｖｄｃ２〜Ｖｄｃ４をそれぞれ生成する。 The cells 102 to 104 also include a converter like the converter shown in FIG. 2, and generate DC link voltages V dc2 to V dc4, respectively.

ここで、直流リンク電圧Ｖｄｃ１〜Ｖｄｃ４を全て同じ値に制御しても、それぞれ異なる値に制御してもよい。ただし、以下では、直流リンク電圧Ｖｄｃ１〜Ｖｄｃ４は全て等しい値Ｖｄｃに制御されると仮定する。 Here, the DC link voltages V dc1 to V dc4 may all be controlled to the same value, or may be controlled to different values. However, in the following, it is assumed that the DC link voltages V dc1 to V dc4 are all controlled to the same value V dc.

図２では共振型コンバータを示したが、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであれば、具体的な回路方式については問わず、適用することができる。 Although the resonance type converter is shown in FIG. 2, any isolated DC-DC converter can be applied regardless of the specific circuit method.

外部電源３００が交流電源の場合、図２のコンバータの前段に整流回路（ＡＣ−ＤＣコンバータ）を追加すればよい。 When the external power supply 300 is an AC power supply, a rectifier circuit (AC-DC converter) may be added in front of the converter shown in FIG.

インバータは、電圧Ｖｄｃ１を変換してセル１０１の出力電圧Ｖ０１を生成する。セル１０２〜１０４も同様にインバータを備え、電圧Ｖｄｃ２〜Ｖｄｃ４を変換して電圧Ｖ０２〜Ｖ０４をそれぞれ生成する。 The inverter converts the voltage V dc1 to generate the output voltage V 01 of the cell 101. The cells 102 to 104 are similarly provided with an inverter, and the voltages V dc2 to V dc4 are converted to generate voltages V 02 to V 04 , respectively.

各セル１０１〜１０４の２次側回路１２１〜１２４のインバータは、ＰＷＭによって出力電圧Ｖ０１〜Ｖ０４を所望の値に制御する。 The inverters of the secondary side circuits 121 to 124 of each cell 101 to 104 control the output voltages V 01 to V 04 to desired values by PWM.

図３と図４は、セル１０１における２次側回路１２１のＰＷＭ動作波形の例を示す図である。図３は、電圧Ｖ０１を正の値に制御する場合のＰＷＭ動作波形である。ＰＷＭ動作波形として、具体的には、キャリア信号とデューティＤ１、スイッチング素子３１〜３４のゲート信号、Ｖ０１波形を示した。なお、図３では図面及び説明の簡単化のため、スイッチング素子のデッドタイムを省略した。 3 and 4 are diagrams showing an example of the PWM operation waveform of the secondary circuit 121 in the cell 101. FIG. 3 is a PWM operation waveform when the voltage V 01 is controlled to a positive value. Specifically, as the PWM operation waveform, a carrier signal, a duty D 1 , a gate signal of switching elements 31 to 34, and a V 01 waveform are shown. In FIG. 3, the dead time of the switching element is omitted for simplification of the drawings and description.

図３に示した例では、ＰＷＭのキャリア信号として三角波信号を示した。キャリア信号の瞬時値は、０（０％）から１（１００％）までの範囲で変化する。図３では、キャリア信号の３周期分のＰＷＭ動作波形を示した。なお、図３では、後述するキャリア信号のリセットについては省略した。 In the example shown in FIG. 3, a triangular wave signal is shown as the PWM carrier signal. The instantaneous value of the carrier signal varies in the range from 0 (0%) to 1 (100%). FIG. 3 shows PWM operation waveforms for three cycles of the carrier signal. In FIG. 3, the resetting of the carrier signal, which will be described later, is omitted.

デューティＤ１は電圧Ｖ０１を所望の値に制御するための制御指令であり、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２から第１制御回路２１１を経由して第２制御回路２２１に送信される制御信号に含まれる。デューティＤ１は−１（−１００％）から＋１（＋１００％）までの値となる。電圧Ｖ０１を正の値に制御する場合、デューティＤ１は０から＋１までの値となる。図３では、キャリア信号の各周期間において、デューティＤ１は一定であると仮定した。また、キャリア信号の３周期に渡ってデューティＤ１が徐々に増大する場合を示した。 The duty D 1 is a control command for controlling the voltage V 01 to a desired value, and is transmitted from the control signal transmission unit 202 of the central control device 200 to the second control circuit 221 via the first control circuit 211. Included in the control signal. Duty D 1 is a value from -1 (-100%) to +1 (+ 100%). When the voltage V 01 is controlled to a positive value, the duty D 1 is a value from 0 to +1. In Figure 3, between each period of the carrier signal, it was assumed that the duty D 1 is constant. Further, the case where the duty D 1 gradually increases over three cycles of the carrier signal is shown.

電圧Ｖ０１を正の値に制御する場合、図２に示したスイッチング素子３３と３４はオフとオンにそれぞれ制御される。スイッチング素子３１と３２は、デューティＤ１とキャリア信号の比較結果に従ってオン・オフ制御される。デューティＤ１がキャリア信号より大きい期間では、スイッチング素子３１と３２はオンとオフにそれぞれ制御され、電圧Ｖ０１（の瞬時値）は＋Ｖｄｃとなる。デューティＤ１がキャリア信号より小さい期間では、スイッチング素子３１と３２はオフとオンにそれぞれ制御され、Ｖ０１（の瞬時値）は０となる。 When the voltage V 01 is controlled to a positive value, the switching elements 33 and 34 shown in FIG. 2 are controlled to be off and on, respectively. The switching elements 31 and 32 are on / off controlled according to the comparison result of the duty D 1 and the carrier signal. During the period when the duty D 1 is larger than the carrier signal, the switching elements 31 and 32 are controlled on and off, respectively, and the voltage V 01 (instantaneous value) becomes + V dc . During the period when the duty D 1 is smaller than the carrier signal, the switching elements 31 and 32 are controlled to be off and on, respectively, and V 01 (instantaneous value) becomes 0.

キャリア周期における電圧Ｖ０１の平均値は（Ｄ１Ｖｄｃ）となる。デューティＤ１を０から＋１までの範囲で変化させれば、インバータはキャリア周期内の平均値として０≦Ｖ０１≦＋Ｖｄｃの範囲における所望の電圧を出力できる。図３に示した例のように、デューティＤ１が増大するにつれて電圧Ｖ０１（のキャリア周期における平均値）も増大する。 The average value of the voltage V 01 in the carrier cycle is (D 1 V dc ). If the duty D 1 is changed in the range of 0 to +1 the inverter can output a desired voltage in the range of 0 ≦ V 01 ≦ + V dc as an average value in the carrier cycle. As in the example shown in FIG. 3, as the duty D 1 increases, the voltage V 01 (the average value in the carrier cycle) also increases.

図４は、電圧Ｖ０１を負の値に制御する場合のＰＷＭ動作波形図である。図４に示した例の場合、デューティＤ１は−１（−１００％）から０までの値をとる。図４では、図３に示したデューティＤ１の代わりにデューティＤ１の絶対値である｜Ｄ１｜を示した。また、キャリア信号の３周期に渡って絶対値｜Ｄ１｜が徐々に増大する、すなわち、デューティＤ１が徐々に減少する場合を示した。 FIG. 4 is a PWM operation waveform diagram when the voltage V 01 is controlled to a negative value. In the case of the example shown in FIG. 4, the duty D 1 takes a value from -1 (-100%) to 0. In Figure 4, the absolute value of the duty D 1 instead of the duty D 1 shown in FIG. 3 | showed | D 1. Further, the case where the absolute value | D 1 | gradually increases over three cycles of the carrier signal, that is, the duty D 1 gradually decreases is shown.

電圧Ｖ０１を負の値に制御する場合、スイッチング素子３１と３２はオフとオンにそれぞれ制御される。スイッチング素子３３と３４は、デューティＤ１の絶対値｜Ｄ１｜とキャリア信号の比較結果に従ってオン・オフ制御される。｜Ｄ１｜がキャリア信号より大きい期間では、スイッチング素子３３と３４はオンとオフにそれぞれ制御され、電圧Ｖ０１（の瞬時値）は−Ｖｄｃとなる。｜Ｄ１｜がキャリア信号より小さい期間では、スイッチング素子３３と３４はオフとオンにそれぞれ制御され、電圧Ｖ０１（の瞬時値）は０となる。 When the voltage V 01 is controlled to a negative value, the switching elements 31 and 32 are controlled to be off and on, respectively. The switching elements 33 and 34 are on / off controlled according to the comparison result between the absolute value | D 1 | of the duty D 1 and the carrier signal. During the period when | D 1 | is larger than the carrier signal, the switching elements 33 and 34 are controlled on and off, respectively, and the voltage V 01 (instantaneous value) becomes −V dc . During the period when | D 1 | is smaller than the carrier signal, the switching elements 33 and 34 are controlled to be off and on, respectively, and the voltage V 01 (instantaneous value) becomes 0.

キャリア周期における電圧Ｖ０１の平均値は（Ｄ１Ｖｄｃ）となる。デユーティＤ１が負の値であることに注意されたい。デューティＤ１を−１から０までの範囲で変化させれば、インバータはキャリア周期内の平均値として−Ｖｄｃ≦Ｖ０１≦０の範囲における所望の電圧を出力できる。図４に示した例のように、｜Ｄ１｜が増大するにつれて、すなわち、デューティＤ１が減少するにつれて、電圧Ｖ０１（のキャリア周期における平均値）は減少する。 The average value of the voltage V 01 in the carrier cycle is (D 1 V dc ). Note that duty D 1 is a negative value. If the duty D 1 is changed in the range of -1 to 0, the inverter can output a desired voltage in the range of −V dc ≦ V 01 ≦ 0 as an average value in the carrier cycle. As in the example shown in FIG. 4, as | D 1 | increases, that is, as duty D 1 decreases, the voltage V 01 (the average value in the carrier cycle) decreases.

中央制御装置２００が電圧Ｖ０１をある目標値Ｖａに制御する場合、直流リンク電圧の目標値Ｖｄｃに対して、デューティを（Ｖａ／Ｖｄｃ）とすればよい。ここで、−Ｖｄｃ≦Ｖａ≦＋Ｖｄｃである。中央制御装置２００において、制御演算部２０１が目標値Ｖｄｃとデューティ（Ｖａ／Ｖｄｃ）を制御指令として生成し、制御信号送信部２０２がこれらの制御指令に基づいて第１制御信号を生成する。ここで、Ｖｄｃが固定値であり、また、中央制御装置２００と第１制御回路２１１の両方に記録されていると仮定する。 If the central control unit 200 is controlled to the target value V a with a voltage V 01, the target value V dc of the DC link voltage may be the duty and (V a / V dc). Here, −V dc ≦ V a ≦ + V dc . In the central control device 200, the control calculation unit 201 generates target values V dc and duty (V a / V dc ) as control commands, and the control signal transmission unit 202 generates a first control signal based on these control commands. do. Here, it is assumed that V dc is a fixed value and is recorded in both the central controller 200 and the first control circuit 211.

この場合、中央制御装置２００の制御演算部２０１は、目標値Ｖｄｃの代わりに、コンバータの起動または動作継続を表すデータ（シンボル）を制御指令としても生成してもよい。セル１０２〜１０４（２次側回路１２２〜１２４）においても、同様の要領でＰＷＭ処理が行われる。 In this case, the control calculation unit 201 of the central control device 200 may generate data (symbol) indicating the activation or continuation of operation of the converter as a control command instead of the target value Vdc. In cells 102 to 104 (secondary side circuits 122 to 124), the PWM process is performed in the same manner.

図５は、合成出力電圧ＶＯＳ波形の一例を示す図である。図５において、破線で示した正弦波は、合成出力電圧ＶＯＳに含まれる基本波成分であり、合成出力電圧ＶＯＳの目標値と考えてもよい。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a combined output voltage VOS waveform. 5, the sine wave indicated by a broken line is a basic wave component contained in the combined output voltage V OS, may be considered as a target value of the combined output voltage V OS.

合成出力電圧ＶＯＳの瞬時値は、−４Ｖｄｃ、−３Ｖｄｃ、・・・、０、・・・、＋３Ｖｄｃ、＋４Ｖｄｃのいずれかとなる。ＰＭＷ同期を前提とすれば、電力変換装置１はキャリア周期内の平均値として、−４Ｖｄｃ≦ＶＯＳ≦＋４Ｖｄｃの範囲における所望の電圧を出力できる。図５に示すように、合成出力電圧ＶＯＳの目標値を正弦波状に変化させれば、マルチレベル擬似正弦波状の合成出力電圧ＶＯＳが生成される。 The instantaneous value of the combined output voltage V OS is, -4V dc, -3V dc, ··· , 0, ···, + 3V dc, made with any of the + 4V dc. Assuming PMW synchronization, the power converter 1 can output a desired voltage in the range of -4V dc ≤ V OS ≤ + 4V dc as an average value within the carrier cycle. As shown in FIG. 5, it is changed to a target value of the combined output voltage V OS sinusoidally, the combined output voltage V OS of multilevel pseudo sine wave is generated.

次に、前述のＰＷＭ同期の方法を具体的に説明する。 Next, the above-mentioned PWM synchronization method will be specifically described.

図６は、ＰＷＭ同期の原理を示すタイミングチャートである。具体的には、図６において、同期信号波形、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２から各セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４に向けた第１制御信号、各セル１０１〜１０４において第１制御回路２１１〜２１４から第２制御回路２２１〜２２４にそれぞれ送信される第２制御信号、及び各セル１０１〜１０４の第２制御回路２２１〜２２４にて行われるＰＷＭ動作波形を示した。 FIG. 6 is a timing chart showing the principle of PWM synchronization. Specifically, in FIG. 6, the synchronous signal waveform, the first control signal directed from the control signal transmission unit 202 of the central control device 200 to the first control circuits 211 to 214 of each cell 101 to 104, and each cell 101 to 104. The second control signals transmitted from the first control circuits 211 to 214 to the second control circuits 221 to 224, respectively, and the PWM operation waveforms performed by the second control circuits 221 to 224 of each cell 101 to 104 are shown. ..

ここで、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２から第１制御回路２１１に向けた第１制御信号とは、制御信号送信部２０２から送信される第１制御信号のうち、第１制御回路２１１を示すアドレスが付与されたものを意味する。 Here, the first control signal directed from the control signal transmission unit 202 of the central control device 200 to the first control circuit 211 is the first control circuit 211 among the first control signals transmitted from the control signal transmission unit 202. It means the one to which the address indicating is given.

また、各セル１０１〜１０４のＰＷＭ動作波形として、第２制御回路２２１〜２２４が生成するキャリア信号と、デューティＤ１〜Ｄ４を示した。 Further, as the PWM operation waveforms of the cells 101 to 104, the carrier signals generated by the second control circuits 221 to 224 and the duties D 1 to D 4 are shown.

デューティＤ２〜Ｄ４はＶ０２〜Ｖ０４を所望の値に制御するための制御指令であり、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２から第１制御回路２１２〜２１４をそれぞれ経由して第２制御回路２２２〜２２４にそれぞれ送信される制御信号に含まれる。 Duties D 2 to D 4 are control commands for controlling V 02 to V 04 to a desired value, and are the first from the control signal transmission unit 202 of the central control device 200 via the first control circuits 212 to 214, respectively. 2 Included in the control signals transmitted to the control circuits 222 to 224, respectively.

なお、図６におけるデューティＤ１〜Ｄ４の具体的な値は、図５の波形を得ることを想定した値ではない。また、ＰＷＭ処理によって得られるスイッチング素子のゲート信号、及び、出力電圧波形については図示を省略した。 The specific values of the duties D 1 to D 4 in FIG. 6 are not the values assuming that the waveform of FIG. 5 is obtained. Further, the gate signal of the switching element obtained by the PWM process and the output voltage waveform are not shown.

図６において、ＴＳは中央制御装置２００の制御周期を表す。具体的には、制御演算部２０１が制御演算を行い、制御信号送信部２０２から各セル１０１〜１０４に第１制御信号を送信する周期である。図６では、第１制御信号の送信が開始される時点を各制御周期の起点として、図６中にｔ＝ｋＴＳなどの時刻を示した。なお、ｋは離散時間ステップを表す整数である。 In FIG. 6, T S represents a control cycle of the central control unit 200. Specifically, it is a cycle in which the control calculation unit 201 performs a control calculation and the control signal transmission unit 202 transmits the first control signal to the cells 101 to 104. In Figure 6, the time when the transmission of the first control signal is started as a starting point for each control cycle, and indicates the time, such as t = kT S in FIG. Note that k is an integer representing a discrete-time step.

時刻ｔ＝ｋＴＳから始まる制御周期を例として、ＰＷＭ同期について説明する。 Examples of control cycle starting at time t = kT S, described PWM synchronization.

図６に示した時刻ｔ＝ｋＴＳにて、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２から各セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４に第１制御信号を送信し始める。 At time t = kT S shown in FIG. 6 starts transmitting the first control signal from the control signal transmitting unit 202 of the central controller 200 to the first control circuit 211 to 214 of each cell 101 to 104.

ここで、前述のように中央制御装置２００と全セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４とで通信バスを共有しているため、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２は、第１制御回路２１４に向けた第１制御信号１０１４を最初に送信する。以下、第１制御回路２１３に向けた第１制御信号１０１３、第１制御回路２１２に向けた第１制御信号１０１２、第１制御回路２１１に向けた第１制御信号１０１１を順番に送信する。第１制御信号１０１１〜１０１４には、時刻ｔ＝ｋＴＳの直前に制御演算部２０１が生成したデューティＤ１（ｋ）〜Ｄ４（ｋ）に関する情報がそれぞれ含まれる。 Here, since the communication bus is shared between the central control device 200 and the first control circuits 211 to 214 of all cells 101 to 104 as described above, the control signal transmission unit 202 of the central control device 200 is the first. The first control signal 1014 directed to the control circuit 214 is first transmitted. Hereinafter, the first control signal 1013 directed to the first control circuit 213, the first control signal 1012 directed to the first control circuit 212, and the first control signal 1011 directed to the first control circuit 211 are sequentially transmitted. The first control signal 1011 to 1014, the time t = kT duty D 1 (k) to D information about 4 (k) to the control operation unit 201 has generated just before S are contained, respectively.

中央制御装置２００の制御信号送信部２０２は、第１制御回路２１１に向けた第１制御信号１０１１を送信した後、同期信号送信部２０３に同期指令を出力する。同期信号送信部２０３は、制御信号送信部２０２からの同期指令の受信に合わせてディジタル信号である同期信号をＨレベルとして、同期信号の立ち上がりエッジを発生させる。ただし、図６では、この間の処理遅れを無視して、第１制御信号１０１１の送信完了と同時に同期信号の立ち上がりが発生するとした。同期信号の立ち上がりは、全セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４に出力される。 The control signal transmission unit 202 of the central control device 200 transmits a first control signal 1011 directed to the first control circuit 211, and then outputs a synchronization command to the synchronization signal transmission unit 203. The synchronization signal transmission unit 203 sets the synchronization signal, which is a digital signal, to the H level in accordance with the reception of the synchronization command from the control signal transmission unit 202, and generates a rising edge of the synchronization signal. However, in FIG. 6, it is assumed that the synchronization signal rises at the same time as the transmission of the first control signal 1011 is completed, ignoring the processing delay during this period. The rising edge of the synchronization signal is output to the first control circuits 211 to 214 of all cells 101 to 104.

各セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４は、同期信号の立ち上がりをトリガとして、第２制御回路２２１〜２２４に第２制御信号１０２１〜１０２４をそれぞれ送信する。前述のように、これらの通信は全セル１０１〜１０４で同時に行われる。第２制御信号１０２１〜１０２４には、デューティＤ１（ｋ）〜Ｄ４（ｋ）に関する情報がそれぞれ含まれる。 The first control circuits 211 to 214 of the cells 101 to 104 transmit the second control signals 1021 to 1024 to the second control circuits 221 to 224, respectively, with the rising edge of the synchronization signal as a trigger. As described above, these communications are carried out simultaneously in all cells 101 to 104. The second control signals 1021 to 1024 include information regarding duties D 1 (k) to D 4 (k), respectively.

各セル１０１〜１０４の第２制御回路２２１〜２２４は、第２制御信号の受信をトリガとして、キャリア信号をリセットする。図６のように、各セルの第２制御回路が発生させるキャリア信号の値は、時点ｔ１、ｔ２、ｔ３にて第２制御信号の受信完了と同時に０に初期化され、その後１まで増大を始める（図６の横方向の破線が「１」を示す）。 The second control circuits 221 to 224 of the cells 101 to 104 reset the carrier signal by using the reception of the second control signal as a trigger. As shown in FIG. 6, the value of the carrier signal generated by the second control circuit of each cell is initialized to 0 at the same time as the reception of the second control signal is completed at the time points t1, t2, and t3, and then increases to 1. Start (the horizontal dashed line in FIG. 6 indicates "1").

図６に示すように、第２制御信号の受信完了は全セル１０１〜１０４で同時となるため、キャリア信号のリセットも全セル１０１〜１０４で同時に行われる。リセット後の各セル１０１〜１０４のデューティには、受信したＤ１（ｋ）〜Ｄ４（ｋ）がそれぞれ反映される。 As shown in FIG. 6, since the reception of the second control signal is completed simultaneously in all cells 101 to 104, the carrier signal is also reset simultaneously in all cells 101 to 104. The received D 1 (k) to D 4 (k) are reflected in the duties of the cells 101 to 104 after the reset.

時刻ｔ＝（ｋ＋１）ＴＳ、ｔ＝（ｋ＋２）ＴＳから始まる制御周期についても、上述と同様に、第１制御信号及び第２制御信号の通信とこれを利用したキャリア信号のリセットが行われる。同期信号の立ち上がりが発生する周期は制御周期と同じくＴＳとなる。 Time t = (k + 1) T S, t = (k + 2) for also controlling period starting T S, similarly to the above, the reset of the first control signal and the communication and the carrier signal using the same of the second control signal line It is said. Cycle rise occurs in the synchronization signal is also T S and Control period.

各セル１０１〜１０４のキャリア周期は、中央制御装置２００の制御周期ＴＳと同じ時間に設定される。しかし、実際には、各セル１０１〜１０４のキャリア周期は互いに全く同じ時間にはならない。また、同期信号の立ち上がり周期ＴＳとも全く同じ値にはならない。 Carrier period of each cell 101 to 104 are set at the same time as the control period T S of the central control unit 200. However, in reality, the carrier cycles of the cells 101 to 104 are not exactly the same as each other. Moreover, not exactly the same value as the rising period T S of the synchronization signal.

ここで、例えば、中央制御装置２００や第２制御回路２２１〜２２４がディジタル制御装置（マイクロコンピュータやディジタルシグナルプロセッサなど）によって演算、通信、ＰＷＭ処理などを行う場合を考える。 Here, for example, consider a case where the central control device 200 and the second control circuits 221 to 224 perform calculation, communication, PWM processing, and the like by a digital control device (microcomputer, digital signal processor, etc.).

この場合、各ディジタル制御装置のクロック周期に存在する僅かな誤差が、前述の周期誤差を発生させる。図６では、第２制御回路２２１のキャリア周期はＴＳより僅かに短く、第２制御回路２２２のキャリア周期は中央制御装置２００のＴＳより僅かに長い場合を示した。 In this case, a slight error existing in the clock period of each digital control device causes the above-mentioned period error. In Figure 6, the carrier period of the second control circuit 221 is slightly shorter than T S, the carrier period of the second control circuit 222 shows the case slightly longer than T S of the central control unit 200.

このような場合であっても、本実施例１のように全セル１０１〜１０４が同時にキャリア信号をリセットすることによって、各セル１０１〜１０４のキャリア信号をほぼ同期させることができる。つまり、図６に示すように、時点ｔ１の直前では、第２制御回路２２１〜２２４のキャリア信号は、第２制御回路２２１から２２４に行くに従って、徐々に遅延している。このため、時点ｔ１にて、第２制御回路２２１〜２２４のキャリア信号を同時にリセットすることにより、各セル１０１〜１０４のキャリア信号をほぼ同期させることができる。 Even in such a case, the carrier signals of the cells 101 to 104 can be substantially synchronized by resetting the carrier signals at the same time by all the cells 101 to 104 as in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 6, immediately before the time point t1, the carrier signals of the second control circuits 221 to 224 are gradually delayed as they go from the second control circuits 221 to 224. Therefore, by simultaneously resetting the carrier signals of the second control circuits 221 to 224 at the time point t1, the carrier signals of the cells 101 to 104 can be substantially synchronized.

また、時点ｔ１から時点ｔ２に進むに従って、第２制御回路２２１〜２２４のキャリア信号の周期誤差が発生するが、時点ｔ２にて、第２制御回路２２１〜２２４のキャリア信号を同時にリセットすることにより、各セル１０１〜１０４のキャリア信号をほぼ同期させることができる。時点ｔ３についても、時点ｔ１及びｔ２と同様である。 Further, as the process progresses from the time point t1 to the time point t2, a periodic error of the carrier signal of the second control circuits 221 to 224 occurs. , Carrier signals of each cell 101-104 can be substantially synchronized. The time point t3 is the same as the time point t1 and t2.

図７は、図６に示した第１制御信号１０１１の具体的なデータ構成例を示す図である。前述のように、第１制御信号１０１１は数バイト程度のシリアル通信信号である。具体的には、スタートビット、アドレス部、デューティ部、他データ部（Ｏｔｈｅｒ ｄａｔａ）、エンドビット（ストップビット）から構成される。 FIG. 7 is a diagram showing a specific data configuration example of the first control signal 1011 shown in FIG. As described above, the first control signal 1011 is a serial communication signal of about several bytes. Specifically, it is composed of a start bit, an address part, a duty part, another data part (Other data), and an end bit (stop bit).

スタートビットに続くアドレス部は、セル１０１の第１制御回路２１１を識別するためのディジタルデータとして構成される。デューティ部（ＰＷＭ ｄｕｔｙ）は、図６に示したデューティＤ１（ｋ）の値を示すためのディジタルデータとして構成される。他データ部（Ｏｔｈｅｒ ｄａｔａ）は、デューティ以外の制御指令の内容を示すためのディジタルデータ、または、パリティビットなどで構成される。他データ部の存在、及び内容については任意に設定可能である。 The address portion following the start bit is configured as digital data for identifying the first control circuit 211 of the cell 101. The duty unit (PWM duty) is configured as digital data for showing the value of duty D 1 (k) shown in FIG. The other data unit (Other data) is composed of digital data for indicating the contents of control commands other than duty, parity bits, and the like. The existence and contents of other data units can be set arbitrarily.

図８は、図６に示した第２制御信号１０２１の具体的なデータ構成例を示す図である。前述のように、第２制御信号１０２１は数バイト程度のシリアル通信信号である。具体的には、スタートビット、デューティ部（ＰＷＭ ｄｕｔｙ）、他データ部、エンドビット（ストップビット）から構成される。セル内部での通信であるため、アドレス部は不要である。 FIG. 8 is a diagram showing a specific data configuration example of the second control signal 1021 shown in FIG. As described above, the second control signal 1021 is a serial communication signal of about several bytes. Specifically, it is composed of a start bit, a duty part (PWM duty), another data part, and an end bit (stop bit). Since the communication is inside the cell, the address part is unnecessary.

デューティ部は、図６に示したデューティＤ１（ｋ）の値を示すためのディジタルデータとして構成され、図７に示した第１制御信号１０１１のデューティ部と同一内容であってもよい。他データ部は、デューティ以外の制御指令の内容を示すためのディジタルデータ、または、パリティビットなどで構成される。他データ部の存在、及び、内容については任意に設定可能である。 The duty section is configured as digital data for showing the value of duty D 1 (k) shown in FIG. 6, and may have the same contents as the duty section of the first control signal 1011 shown in FIG. 7. The other data unit is composed of digital data for indicating the contents of control commands other than duty, parity bits, and the like. The existence and contents of other data units can be set arbitrarily.

図９は、セル１０１の第１制御回路２１１の構成例を示す図である。他セル１０２〜１０４の第１制御回路２１２〜２１４についても、同様の構成を適用することができる。 FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the first control circuit 211 of the cell 101. The same configuration can be applied to the first control circuits 212 to 214 of the other cells 102 to 104.

図９において、第１制御回路２１１は、制御信号受信部２１１１と、同期信号受信部２１１２と、制御信号送信部２１１３と、駆動制御部２１１４とを備える。 In FIG. 9, the first control circuit 211 includes a control signal receiving unit 2111, a synchronization signal receiving unit 2112, a control signal transmitting unit 2113, and a drive control unit 2114.

制御信号受信部２１１１は、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２から送信される第１制御信号を受信し、この第１制御信号のアドレスを確認する。そして、第１制御回路２１１に向けた第１制御信号と判断した場合、第１制御信号に含まれる制御指令を抽出して以下の処理を行う。 The control signal receiving unit 2111 receives the first control signal transmitted from the control signal transmitting unit 202 of the central control device 200, and confirms the address of the first control signal. Then, when it is determined that the first control signal is directed to the first control circuit 211, the control command included in the first control signal is extracted and the following processing is performed.

まず、デューティのように第２制御回路２２１への制御指令を制御信号送信部２１１３に出力する。次に、一次側回路１１１の第１変換器１４１に関する制御指令を駆動制御部２１１４に出力する。 First, a control command to the second control circuit 221 is output to the control signal transmission unit 2113 like the duty. Next, a control command regarding the first converter 141 of the primary circuit 111 is output to the drive control unit 2114.

同期信号受信部２１１２は、中央制御装置２００の同期信号送信部２０３から送信される同期信号の立ち上がりを検出し、制御信号送信部２１１３に送信指令を出力する。 The synchronization signal receiving unit 2112 detects the rising edge of the synchronization signal transmitted from the synchronization signal transmitting unit 203 of the central control device 200, and outputs a transmission command to the control signal transmitting unit 2113.

制御信号送信部２１１３は、制御信号受信部２１１１が出力した第２制御回路２２１への制御指令に基づいて第２制御信号を生成する。その後、同期信号受信部２１１２が出力する送信指令に従って第２制御回路２２１へ送信する。 The control signal transmitting unit 2113 generates a second control signal based on a control command to the second control circuit 221 output by the control signal receiving unit 2111. After that, it is transmitted to the second control circuit 221 according to the transmission command output by the synchronization signal receiving unit 2112.

駆動制御部２１１４は、制御信号受信部２１１１が出力した第１変換器１４１に関する制御指令に従って第１変換器１４１を駆動制御する。 The drive control unit 2114 drives and controls the first converter 141 in accordance with a control command regarding the first converter 141 output by the control signal receiving unit 2111.

図１０は、セル１０１の第２制御回路２２１の構成例を示す図である。他セル１０２〜１０４の第２制御回路２２２〜２２４についても、第２制御回路２２１と同様の構成を適用することができる。 FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the second control circuit 221 of the cell 101. The same configuration as that of the second control circuit 221 can be applied to the second control circuits 222 to 224 of the other cells 102 to 104.

図１０において、第２制御回路２２１は、制御信号受信部２２１１と、キャリア信号生成部２２１２と、駆動制御部２２１３とを備える。 In FIG. 10, the second control circuit 221 includes a control signal receiving unit 2211, a carrier signal generating unit 2212, and a drive control unit 2213.

制御信号受信部２２１１は、第１制御回路２１１から送信される第２制御信号を受信して制御指令であるデューティを抽出し、抽出したデューティを駆動制御部２２１３に出力する。また、制御信号受信部２２１１は、第２制御信号の受信完了と同時にキャリア信号生成部２２１２にリセット指令を出力する。 The control signal receiving unit 2211 receives the second control signal transmitted from the first control circuit 211, extracts the duty which is a control command, and outputs the extracted duty to the drive control unit 2213. Further, the control signal receiving unit 2211 outputs a reset command to the carrier signal generating unit 2212 at the same time when the reception of the second control signal is completed.

キャリア信号生成部２２１２は、設定されたキャリア周期でキャリア信号を生成し、キャリア信号を駆動制御部２２１３に出力する。また、制御信号受信部２２１１からリセット指令を受けると同時にキャリア信号をリセットする。 The carrier signal generation unit 2212 generates a carrier signal in a set carrier cycle, and outputs the carrier signal to the drive control unit 2213. Further, the carrier signal is reset at the same time when the reset command is received from the control signal receiving unit 2211.

駆動制御部２２１３は、信号受信部２２１１からのデューティとキャリア信号生成部２２１２からのキャリア信号とを比較し、その結果に基づいて第２変換器１５１を駆動制御する。 The drive control unit 2213 compares the duty from the signal receiving unit 2211 with the carrier signal from the carrier signal generation unit 2212, and drives and controls the second converter 151 based on the result.

図１１は、ＰＷＭ同期の別例を示すタイミングチャートである。図６で説明したＰＷＭ同期との差分のみを以下に説明する。 FIG. 11 is a timing chart showing another example of PWM synchronization. Only the difference from the PWM synchronization described with reference to FIG. 6 will be described below.

時刻ｔ＝ｋＴＳから始まる制御周期を例として、図１１に示したＰＷＭ同期について説明する。第２制御回路２２１〜２２４は、第２制御信号１０２１〜１０２４をそれぞれ受信後、一定時間ＴＷが経過してからキャリア信号をそれぞれリセットする。これ以外の点については、図６で説明したＰＷＭ同期と同様である。 Examples of control cycle starting at time t = kT S, the PWM synchronization will be described as shown in FIG. 11. The second control circuit 221 to 224, after receiving the second control signal 1021 to 1024 respectively, each reset the carrier signal from a predetermined time T W has elapsed. Other points are the same as the PWM synchronization described with reference to FIG.

図１１に示した、ＰＷＭ同期は、第２制御回路２２１〜２２４が第２制御信号を受信してから一定時間ＴＷ経過後にキャリア信号をリセットする構成は、以下の全ての実施例に別例として適用することができる。 Shown in FIG. 11, PWM synchronization, configuration in which the second control circuit 221 to 224 resets the carrier signal after a predetermined time T W has elapsed from the reception of the second control signal, Betsurei in all embodiments of the following Can be applied as.

以上のように、実施例１によれば、中央制御装置２００から第２制御回路２２１〜２２４にデューティを送信し、第２制御回路２２１〜２２４が独立してＰＷＭ処理を実施する構成としたので、中央制御装置２００から２次側回路１２１〜１２４のスイッチグング素子に制御信号を送信する必要は無く、中央制御装置２００から各セルへの制御信号に関する配線の複雑化、高コスト化を抑制することができ、低コスト化を図ることができる。 As described above, according to the first embodiment, the central control device 200 transmits the duty to the second control circuits 221 to 224, and the second control circuits 221 to 224 independently perform the PWM process. , It is not necessary to transmit the control signal from the central control device 200 to the switching element of the secondary side circuits 121 to 124, and it is possible to suppress the complexity and cost increase of the wiring related to the control signal from the central control device 200 to each cell. It is possible to reduce the cost.

さらに、実施例１によれば、各セル１０１〜１０４の１次側回路１１１〜１１４は、外部電源３００に対して並列に接続され、第１制御回路２１１〜２１４のグラウンド電位は全て共通であり、中央制御装置２００と第１制御回路２１１〜２１４のグラウンド電位も共通化できる。よって、中央制御装置２００から第１制御回路２１１〜２１４への通信については、絶縁は不要であり、電線を用いた通信を適用でき、絶縁処理のためのコストを省略することができる。 Further, according to the first embodiment, the primary side circuits 111 to 114 of the cells 101 to 104 are connected in parallel to the external power supply 300, and the ground potentials of the first control circuits 211 to 214 are all common. , The ground potential of the central control device 200 and the first control circuits 211 to 214 can also be shared. Therefore, insulation is not required for communication from the central control device 200 to the first control circuits 211 to 214, communication using electric wires can be applied, and the cost for insulation processing can be omitted.

特に、電力変換装置を高圧モータ駆動用のインバータや、高圧配電系統向けのＰＣＳに利用する場合は、本発明の実施例１を適用しなければ、５ｋＶを超える耐圧が必要となり、その絶縁処理が高価格となる。 In particular, when the power conversion device is used for an inverter for driving a high-voltage motor or a PCS for a high-voltage distribution system, a withstand voltage exceeding 5 kV is required unless Example 1 of the present invention is applied, and the insulation treatment is required. It will be a high price.

本発明の実施例１によれば、ＰＷＭ同期を行う低コストの電力変換装置を実現することができる。 According to the first embodiment of the present invention, it is possible to realize a low-cost power conversion device that performs PWM synchronization.

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。 (Example 2)
Next, Example 2 of the present invention will be described.

図１２は、実施例２におけるＰＷＭ同期の原理を示すタイミングチャートである。実施例２における電力変換装置の構成は、図１に示した実施例１の構成と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。 FIG. 12 is a timing chart showing the principle of PWM synchronization in the second embodiment. Since the configuration of the power conversion device in the second embodiment is the same as the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, illustration and detailed description thereof will be omitted.

以下では、図６で説明した実施例１におけるＰＷＭ同期との差分のみを説明する。 In the following, only the difference from the PWM synchronization in the first embodiment described with reference to FIG. 6 will be described.

中央制御装置２００の制御信号送信部２０２から各セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４に向けた第１制御信号、及び、各セル１０１〜１０４において第１制御回路２１１〜２１４から第２制御回路２２１〜２２４にそれぞれ送信される第２制御信号は、制御指令としてデューティの他にリセット指令の情報を含む。リセット指令とは、第２制御回路２２１〜２２４が制御信号の受信後にキャリア信号をリセットするか否か（オンまたはオフ）を示す情報である１ビットの制御指令である。 The first control signal directed from the control signal transmission unit 202 of the central control device 200 to the first control circuits 211 to 214 of each cell 101 to 104, and the first control circuits 211 to 214 to the second in each cell 101 to 104. The second control signals transmitted to the control circuits 221 to 224 include information on the reset command in addition to the duty as the control command. The reset command is a 1-bit control command that is information indicating whether or not the second control circuits 221 to 224 reset the carrier signal after receiving the control signal (on or off).

図１２に示した例では、いくつかの制御信号（例えば第１制御信号１３１１）に対して、リセット指令に関連する「ｏｎ（オン）」を記載した。これは、リセット指令がオンである、すなわち、第２制御回路２２１〜２２４に対して、第２制御信号の受信後にキャリア信号をリセットさせる制御指令であることを意味する。 In the example shown in FIG. 12, “on” related to the reset command is described for some control signals (for example, the first control signal 1311). This means that the reset command is on, that is, it is a control command for the second control circuits 221 to 224 to reset the carrier signal after receiving the second control signal.

図１２において、時刻ｔ＝ｋＴＳから始まる制御周期（第１制御指令を送信する周期、同期信号周期）Ｔｓにおいて、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２から第１制御回路２１１に向けた第１制御信号１３１１を送信するが、前述のように第１制御信号１３１１のリセット指令をオンにする。 12, (the period for transmitting a first control instruction, the synchronization signal period) control cycle starting at time t = kT S at Ts, the the control signal transmitting unit 202 of the central controller 200 for the first control circuit 211 1 The control signal 1311 is transmitted, but the reset command of the first control signal 1311 is turned on as described above.

セル１０１の第１制御回路２１１は、第１制御信号１３１１を受信した後、同期信号の立ち上がりをトリガとして、第２制御回路２２１に第２制御信号１３２１を送信する。このとき、第１制御信号１３１１のリセット指令がｏｎ（オン）であることを受けて、第２制御信号１３２１のリセット指令もｏｎ（オン）にする。 After receiving the first control signal 1311, the first control circuit 211 of the cell 101 transmits the second control signal 1321 to the second control circuit 221 with the rising edge of the synchronization signal as a trigger. At this time, in response to the fact that the reset command of the first control signal 1311 is on (on), the reset command of the second control signal 1321 is also turned on (on).

第２制御回路２２１は、第２制御信号１３２１のリセット指令がｏｎであることを受けて、第２制御信号１３２１の受信をトリガとしてキャリア信号をリセットする。 The second control circuit 221 resets the carrier signal with the reception of the second control signal 1321 as a trigger in response to the fact that the reset command of the second control signal 1321 is on.

一方、時刻ｔ＝（ｋ＋１）ＴＳから始まる制御周期では、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２から第１制御回路２１１に向けた第１制御信号１４１１に対して、リセット指令をオンにしない（図示は省略したが、リセット指令をオフに設定する）。そのため、第１制御回路２１１から第２制御回路２２１への第２制御信号１４２１についてもリセット指令はオフに設定される。 On the other hand, in the control cycle starting at time t = (k + 1) T S, the first control signal 1411 directed from the control signal transmitting unit 202 of the central controller 200 to the first control circuit 211 does not turn on the reset command (Although not shown, the reset command is set to off). Therefore, the reset command is also set to off for the second control signal 1421 from the first control circuit 211 to the second control circuit 221.

第２制御信号１４２１のリセット指令がオフであることを受けて、第２制御回路２２１は第２制御信号１４２１を受信してもキャリア信号をリセットしない。 In response to the fact that the reset command of the second control signal 1421 is off, the second control circuit 221 does not reset the carrier signal even if the second control signal 1421 is received.

時刻ｔ＝（ｋ＋２）ＴＳから始まる制御周期では、ｔ＝ｋＴＳから始まる制御周期と同様に、制御信号のリセット指令がオンに設定されるため、第２制御回路２２１はキャリア信号をリセットする。 In the control cycle starting at time t = (k + 2) T S, similarly to the control period starting t = kT S, since the reset command of the control signal is set to ON, the second control circuit 221 resets the carrier signal ..

以上の説明では、セル１０１（第１制御回路２１１と第２制御回路２２１）を中心に動作を説明したが、他のセル１０２〜１０４（第１制御回路２１２〜２１４と第２制御回路２２２〜２２４）も同様に動作する。 In the above description, the operation has been described centering on the cells 101 (first control circuit 211 and second control circuit 221), but other cells 102 to 104 (first control circuits 212 to 214 and second control circuit 222 to 22) have been described. 224) operates in the same manner.

実施例２は、実施例１と比べて第１制御回路２１１〜２１４と第２制御回路２２１〜２２４の構成や動作に若干の変更点があるが、以上で動作を説明したため、図９や図１０のようなブロック図の図示については省略する。 In the second embodiment, there are some changes in the configurations and operations of the first control circuits 211 to 214 and the second control circuits 221 to 224 as compared with the first embodiment. The illustration of the block diagram such as 10 will be omitted.

実施例１においては、全ての制御周期でキャリア信号をリセットするように構成したが、実施例２のように、各セル１０１〜１０４のキャリア周期、及び、中央制御装置２００の制御周期ＴＳとの間の誤差が十分に小さければ、全ての制御周期でキャリア信号をリセットしない場合であっても各セルのキャリア信号をほぼ同期させることができる。 In Example 1, is configured so as to reset the carrier signal in every control cycle, as in Example 2, the carrier period of the cells 101 to 104, and a control period T S of the central controller 200 If the error between them is small enough, the carrier signals of each cell can be substantially synchronized even if the carrier signals are not reset in all control cycles.

このため、実施例２は、実施例１に比較して、マイコン等の制御部の動作レベルが低いものに適用可能である。ただし、クロックの発振を適切に管理できることが必要である。 Therefore, the second embodiment can be applied to a control unit such as a microcomputer having a lower operation level than the first embodiment. However, it is necessary to be able to properly manage the oscillation of the clock.

実施例２においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。 In Example 2, the same effect as in Example 1 can be obtained.

（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。 (Example 3)
Next, Example 3 of the present invention will be described.

図１３は、実施例３におけるＰＷＭ同期の原理を示すタイミングチャートである。実施例３における電力変換装置の構成は、図１に示した実施例１の構成と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。 FIG. 13 is a timing chart showing the principle of PWM synchronization in the third embodiment. Since the configuration of the power conversion device in the third embodiment is the same as the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, illustration and detailed description thereof will be omitted.

以下では、図６で説明した実施例１におけるＰＷＭ同期との差分のみを説明する。 In the following, only the difference from the PWM synchronization in the first embodiment described with reference to FIG. 6 will be described.

時刻ｔ＝ｋＴＳから始まる制御周期を考える。図１３に示したように、セル１０３の第２制御回路２２３とセル１０４の第２制御回路２２４では、１ステップ前の制御周期からデューティが変化しない。すなわち、Ｄ３（ｋ）＝Ｄ３（ｋ−１）、Ｄ４（ｋ）＝Ｄ４（ｋ−１）である。そのため、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２は、第１制御回路２１２に向けた第１制御信号１０１２と第１制御回路２１１に向けた第１制御信号１０１１のみを順番に送信する。 Given the control cycle starting from time t = kT S. As shown in FIG. 13, in the second control circuit 223 of the cell 103 and the second control circuit 224 of the cell 104, the duty does not change from the control cycle one step before. That is, D 3 (k) = D 3 (k-1) and D 4 (k) = D 4 (k-1). Therefore, the control signal transmission unit 202 of the central control device 200 sequentially transmits only the first control signal 1012 directed to the first control circuit 212 and the first control signal 1011 directed to the first control circuit 211.

第１制御回路２１１と２１２は、第１制御信号を受信した後、同期信号の立ち上がりをトリガとして、第２制御回路２２１と２２２に第２制御信号１０２１と１０２２をそれぞれ送信する。そのため、時刻ｔ＝ｋＴＳから始まる制御周期では、キャリア信号のリセットは、セル１０１（第２制御回路２２１）とセル１０２（第２制御回路２２２）のみで行われる。 After receiving the first control signal, the first control circuits 211 and 212 transmit the second control signals 1021 and 1022 to the second control circuits 221 and 222, respectively, with the rising edge of the synchronization signal as a trigger. Therefore, in the control cycle starting at time t = kT S, a reset of the carrier signal, the cell 101 (the second control circuit 221) and the cell 102 (the second control circuit 222) is performed only.

次の時刻ｔ＝（ｋ＋１）ＴＳから始まる制御周期では、第２制御回路２２１と２２２については１ステップ前の制御周期からデューティが変化しない。すなわち、Ｄ１（ｋ＋１）＝Ｄ１（ｋ）、Ｄ２（ｋ＋１）＝Ｄ２（ｋ）である。そのため、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２は、第１制御回路２１４に向けた第１制御信号１１１４と第１制御回路２１３に向けた第１制御信号１１１３のみを順番に送信する。 In the control period starting next time t = (k + 1) T S, the duty does not change from the control period of one step before for the second control circuit 221 and 222. That is, D 1 (k + 1) = D 1 (k), D 2 (k + 1) = D 2 (k). Therefore, the control signal transmission unit 202 of the central control device 200 sequentially transmits only the first control signal 1114 directed to the first control circuit 214 and the first control signal 1113 directed toward the first control circuit 213.

セル１０３の第１制御回路２１３とセル１０４の第１制御回路２１４は、第１制御信号を受信した後、同期信号の立ち上がりをトリガとして、第２制御回路２２３と２２４に第２制御信号１１２３と１１２４をそれぞれ送信する。そのため、時刻ｔ＝（ｋ＋１）ＴＳから始まる制御周期では、キャリア信号のリセットはセル１０３の第２制御回路２２３とセル１０４の第２制御回路２２４のみで行われる。 After receiving the first control signal, the first control circuit 213 of the cell 103 and the first control circuit 214 of the cell 104 trigger the rise of the synchronization signal to cause the second control circuits 223 and 224 to receive the second control signal 1123. Each 1124 is transmitted. Therefore, in the control cycle starting at time t = (k + 1) T S, the reset of the carrier signal is performed in only the second control circuit 224 of the second control circuit 223 and the cell 104 of the cell 103.

各制御周期においてデューティが変更させるセルが最大２台と分かっている場合、図１３のようにして制御信号の通信とキャリア信号のリセットを行うことによって、中央制御装置２００がデューティの演算を完了してから第２制御回路にてデューティが反映されるまでの時間、すなわち、通信による遅延時間を短縮できる。 When it is known that the maximum number of cells whose duty is changed in each control cycle is two, the central control device 200 completes the duty calculation by communicating the control signal and resetting the carrier signal as shown in FIG. The time from when the duty is reflected in the second control circuit, that is, the delay time due to communication can be shortened.

実施例３においても、実施例１と同様な効果が得られる他、上述したような効果も得ることができる。 In Example 3, the same effect as in Example 1 can be obtained, and the above-mentioned effect can also be obtained.

（実施例４）
次に、本発明の実施例４について説明する。 (Example 4)
Next, Example 4 of the present invention will be described.

図１４は、実施例４における電力変換装置の概略構成図である。以下では、図１で説明した実施例１における電力変換装置１との差分のみを説明する。 FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the power conversion device according to the fourth embodiment. In the following, only the difference from the power conversion device 1 in the first embodiment described with reference to FIG. 1 will be described.

図１４に示した電力変換装置２は、図１の中央制御装置２００の代わりに中央制御装置２０４を備えている。図１４の中央制御装置２０４は、実施例１の中央制御装置２００と比べて、同期信号送信部２０３を備えておらず、各セルの１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４に同期信号を出力しない構成となっている。 The power conversion device 2 shown in FIG. 14 includes a central control device 204 instead of the central control device 200 of FIG. Compared to the central control device 200 of the first embodiment, the central control device 204 of FIG. 14 does not include the synchronization signal transmission unit 203, and sends a synchronization signal to the first control circuits 211 to 214 of 101 to 104 of each cell. It is configured not to output.

図１５は、実施例４におけるＰＷＭ同期の原理を示すタイミングチャートである。本実施例４では、図１２で説明した実施例２と同様に、制御信号にリセット指令が含まれる。以下では、図１２で説明した実施例２におけるＰＷＭ同期との差分のみを説明する。 FIG. 15 is a timing chart showing the principle of PWM synchronization in the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the control signal includes a reset command as in the second embodiment described with reference to FIG. In the following, only the difference from the PWM synchronization in the second embodiment described with reference to FIG. 12 will be described.

図１５において、各制御周期にて、中央制御装置２０４の制御信号送信部２０２は、第１制御回路２１１〜２１４に向けた第１制御信号を送信する。制御信号送信部２０２は制御周期につき第１制御信号の出力を４回（４フレーム分）行うが、時間的に４番目の第１制御信号（図１５の第１制御信号１３１１、１４１２、１５１３）に対してリセット指令にオンに設定する。 In FIG. 15, at each control cycle, the control signal transmission unit 202 of the central control device 204 transmits the first control signal directed to the first control circuits 211 to 214. The control signal transmission unit 202 outputs the first control signal four times (for four frames) in the control cycle, and is the fourth first control signal in time (first control signals 1311, 1412, 1513 in FIG. 15). Set the reset command to ON.

また、４番目の第１制御信号におけるアドレスをセル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４の間でローテーションする。図１５に示した例では、４番目の第１制御信号におけるアドレスがセル１０１（第１制御回路２１１）、セル１０２（第１制御回路２１２）、セル１０３（第１制御回路２１３）と変化する。図１５には示していないが、時刻ｔ＝（ｋ＋３）ＴＳから始まる制御周期では、４番目の第１制御信号におけるアドレスをセル１０４（第１制御回路２１４）にすればよい。 Further, the address in the fourth first control signal is rotated between the first control circuits 211 to 214 in the cells 101 to 104. In the example shown in FIG. 15, the address in the fourth first control signal changes to cell 101 (first control circuit 211), cell 102 (first control circuit 212), and cell 103 (first control circuit 213). .. Although not shown in FIG. 15, in the control cycle starting at time t = (k + 3) T S, it is sufficient to address the 4 th first control signal to the cell 104 (first control circuit 214).

各セル１０１〜１０４の第１制御回路２１１〜２１４は、中央制御装置２００の制御信号送信部２０２が送信した第１制御信号の受信後、すぐに第２制御回路２２１〜２２４に第２制御信号を送信する。各セル１０１〜１０４の第２制御回路２２１〜２２４は、第２制御信号の受信後、リセット指令がオンであればキャリア信号をリセットする。 The first control circuits 211 to 214 of the cells 101 to 104 send the second control signal to the second control circuits 221 to 224 immediately after receiving the first control signal transmitted by the control signal transmission unit 202 of the central control device 200. To send. After receiving the second control signal, the second control circuits 221 to 224 of the cells 101 to 104 reset the carrier signal if the reset command is on.

以上に構成によって、制御周期の起点（制御信号送信部２０２による第１制御信号の通信が始まる時点）からキャリア信号のリセットまでの時間を一定に保つことができ、図１５のようにＰＷＭ同期を実現できる。 With the above configuration, the time from the start point of the control cycle (the time when the communication of the first control signal by the control signal transmission unit 202 starts) to the reset of the carrier signal can be kept constant, and the PWM synchronization can be performed as shown in FIG. realizable.

実施例４では、同期信号を利用しない分だけ中央制御装置２０４の構成、及び、中央制御装置２０４から各セル１０１〜１０４への配線を簡単化できる。 In the fourth embodiment, the configuration of the central control device 204 and the wiring from the central control device 204 to the cells 101 to 104 can be simplified by the amount that the synchronization signal is not used.

実施例４においても、実施例１と同様な効果が得られる他、上述したような効果も得ることができる。 In Example 4, the same effect as in Example 1 can be obtained, and the above-mentioned effect can also be obtained.

（実施例５）
次に、本発明の実施例５について説明する。 (Example 5)
Next, Example 5 of the present invention will be described.

図１６は、本発明の実施例５における電力変換装置の概略構成図である。 FIG. 16 is a schematic configuration diagram of the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention.

図１６の電力変換装置３は、４台のセル１０５〜１０８を備えている。図１に示した実施例１ と実施例５との違いとして、セル１０５〜１０８の入力端子（入力側）はそれぞれ直列に接続され、合成された入力端子が外部の電源３０１に接続される。一方、セル１０５〜１０８の出力端子（出力側）は、負荷４０１に対して並列に接続される。 The power conversion device 3 of FIG. 16 includes four cells 105 to 108. The difference between the first embodiment and the fifth embodiment shown in FIG. 1 is that the input terminals (input side) of the cells 105 to 108 are connected in series, and the combined input terminals are connected to the external power supply 301. On the other hand, the output terminals (output side) of cells 105 to 108 are connected in parallel with the load 401.

セル１０５〜１０８は、１次側回路１１５〜１１８、２次側回路１２５〜１２８、トランス１３５〜１３８をそれぞれ備える。 Cells 105-108 include primary side circuits 115-118, secondary side circuits 125-128, and transformers 135-138, respectively.

ここで、１次側回路１１５〜１１８が第２変換器１５５〜１５８及びこれらを制御する第２制御回路２２５〜２２８をそれぞれ備え、２次側回路１２５〜１２８が第１変換器１４５〜１４８及びこれらを制御する第１制御回路２１５〜２１８をそれぞれ備えており、セル１０５〜１０８の内部構成は、実施例１のセル１０１〜１０４と同様の構成都なっているので、実施例１にて説明したＰＷＭ同期をそのまま実施例５に適用することができる。 Here, the primary side circuits 115 to 118 include the second converters 155 to 158 and the second control circuits 225 to 228 for controlling them, respectively, and the secondary side circuits 125 to 128 include the first converters 145 to 148 and the first converters 145 to 148. The first control circuits 215 to 218 for controlling these are provided respectively, and the internal configuration of the cells 105 to 108 has the same configuration as that of the cells 101 to 104 of the first embodiment, and thus will be described in the first embodiment. The PWM synchronization performed can be applied to the fifth embodiment as it is.

実施例５は、以上のように構成することによって、一次側を例えば６６ｋｖ
の高圧とし、二次側を例えば１００ｖの低圧に変換する電力変換装置に適用することができる。 In the fifth embodiment, the primary side is set to, for example, 66 kv by configuring as described above.
It can be applied to a power conversion device that converts the secondary side to a low voltage of, for example, 100v.

本発明の実施例５においても、実施例１と同様な効果が得られる他、上述したような効果も得ることができる。 In Example 5 of the present invention, the same effects as those in Example 1 can be obtained, and the above-mentioned effects can also be obtained.

（実施例６）
次に、本発明の実施例６について説明する。 (Example 6)
Next, Example 6 of the present invention will be described.

本発明の実施例６は、実施例１で説明した電力変換装置１を３台利用して、三相交流出力の電力変換装置を構成する例である。 Example 6 of the present invention is an example of configuring a three-phase AC output power conversion device by using three power conversion devices 1 described in the first embodiment.

図１７は、実施例６における電力変換装置４の概略構成図である。図１７に示した電力変換装置４は、実施例１で説明した電力変換装置１を３台備える。 FIG. 17 is a schematic configuration diagram of the power conversion device 4 according to the sixth embodiment. The power conversion device 4 shown in FIG. 17 includes three power conversion devices 1 described in the first embodiment.

図１７に示したように、３台の電力変換装置１が備える出力端子のうち一方が、三相の出力端子を構成し、三相負荷４０１と接続される。３台の電力変換装置１が備える出力端子のうちのもう一方（他の一方）は、互いに接続されてＹ結線の三相交流回路における中性点を成す。 As shown in FIG. 17, one of the output terminals included in the three power conversion devices 1 constitutes a three-phase output terminal and is connected to the three-phase load 401. The other (the other) of the output terminals of the three power converters 1 is connected to each other to form a neutral point in a Y-connected three-phase AC circuit.

３台の電力変換装置１が備える入力端子は、互いに並列に接続され、電源３００に接続されている。 The input terminals included in the three power conversion devices 1 are connected in parallel with each other and are connected to the power supply 300.

実施例１で説明したように、電力変換装置１は中央制御装置２００を内部に備える。そのため、図１７の電力変換装置４は中央制御装置２００を３台備えることになるが、３台の中央制御装置２００を１台に纏めてもよい。 As described in the first embodiment, the power conversion device 1 includes a central control device 200 inside. Therefore, the power conversion device 4 of FIG. 17 is provided with three central control devices 200, but the three central control devices 200 may be combined into one.

以上の構成によって、本発明の実施例６は、例えば、三相高電圧モータを駆動するインバータや三相交流の電力系統用ＰＣＳに適用でき、三相交流を出力する電力変換装置においても実施例１と同様な効果を得ることができる。 With the above configuration, Example 6 of the present invention can be applied to, for example, an inverter for driving a three-phase high-voltage motor or a PCS for a three-phase AC power system, and is also an embodiment in a power conversion device that outputs three-phase AC. The same effect as in 1 can be obtained.

なお、上述した実施例１〜４は、複数のセル１０１〜１０４が、外部電源３００に並列に接続され、外部負荷４００と直列に接続される例であり、実施例５は、複数のセル１０５〜１０８が、外部電源３０１に直列に接続され、負荷４０１と並列に接続される例であるが、複数のセルが外部電源と直列に接続され、かつ、負荷にも直列に接続される例であっても、本発明は適用可能である。 In the above-described Examples 1 to 4, a plurality of cells 101 to 104 are connected in parallel to the external power supply 300 and connected in series with the external load 400, and in the fifth embodiment, the plurality of cells 105 are connected. ~ 108 are examples in which they are connected in series with the external power supply 301 and connected in parallel with the load 401, but in an example in which a plurality of cells are connected in series with the external power supply and also connected in series with the load. Even if there is, the present invention is applicable.

１、２、３、４・・・電力変換装置、１０、１６、２０・・・コンデンサ、１１、１２、１３、１４、３１、３２、３３、３４・・・スイッチング素子、１５・・・コイル、２１、２２、２３、２４・・・ダイオード、２５・・・電圧検出器、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８・・・電力変換セル、１１１、１１２、１１３、１１４・・・１次側回路、１２１、１２２、１２３、１２４・・・２次側回路、１３１、１３２、１３３、１３４・・・トランス、１４１、１４２、１４２、１４４・・・第１変換器、１５１、１５２、１５２、１５４・・・第２変換器、２００、２０４・・・中央制御装置、２１１、２１２、２１３、２１４・・・第１制御回路、２２１、２２２、２２３、２２４・・・第２制御回路、２３０・・・電流検出器、３００、３０１・・・電源、４００、４０１・・・負荷 1, 2, 3, 4 ... Power converter, 10, 16, 20 ... Condenser, 11, 12, 13, 14, 31, 32, 33, 34 ... Switching element, 15 ... Coil , 21, 22, 23, 24 ... Diode, 25 ... Voltage detector, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108 ... Power conversion cell, 111, 112, 113, 114 ... Primary circuit, 121, 122, 123, 124 ... Secondary circuit, 131, 132, 133, 134 ... Transformer, 141, 142, 142, 144 ... First converter, 151, 152, 152, 154 ... 2nd converter, 200, 204 ... Central controller, 211, 212, 213, 214 ... 1st control circuit, 221 222, 223, 224 ... 2nd control circuit, 230 ... current detector, 300, 301 ... power supply, 400, 401 ... load

Claims (9)

電源電圧を負荷に供給する電圧に変換する複数の電力変換セルと、
上記複数の電力変換セルを制御する中央制御装置と、を備え、
上記複数の電力変換セルのそれぞれは、上記電源電圧を変換する第１変換器と、この第１変換器を制御する第１制御回路と、上記第１変換器により変換された電圧を変換する第２変換器と、この第２変換器をパルス幅変調によって制御する第２制御回路と、上記第１変換器と上記第２変換器の間に接続されるトランスとを有し、
上記中央制御装置は、上記複数の電力変換セルのそれぞれが有する上記第１制御回路に第１制御信号を送信する制御信号送信部を有し、
上記第１制御信号に基づいて、上記複数の電力変換セルのそれぞれが有する上記第１制御回路が上記第１変換器を制御し、
上記複数の電力変換セルのそれぞれが有する上記第１制御回路に同期信号を送信する同期信号送信部を有し、上記第１制御回路は、上記同期信号を受信すると、上記第２制御回路に第２制御信号を送信し、上記第２制御回路は、上記第２制御信号を受信すると、上記パルス幅変調のキャリア信号をリセットし、
上記第１制御回路に送信された上記第１制御信号は、上記パルス幅変調のデューティ比の情報を含み、上記デューティ比の情報は、上記第１制御回路を介して上記第２制御回路に送信され、上記複数の電力変換セルのそれぞれの上記第２制御回路は、上記デューティ比に基づいてパルス幅変調を行って、上記第２変換器を駆動することを特徴とする電力変換装置。 Multiple power conversion cells that convert the power supply voltage to the voltage supplied to the load,
It is equipped with a central control device that controls the plurality of power conversion cells.
Each of the plurality of power conversion cells has a first converter that converts the power supply voltage, a first control circuit that controls the first converter, and a first converter that converts the voltage converted by the first converter. It has two converters, a second control circuit that controls this second converter by pulse width modulation, and a transformer connected between the first converter and the second converter.
The central control device has a control signal transmission unit that transmits a first control signal to the first control circuit of each of the plurality of power conversion cells.
Based on the first control signal, the first control circuit of each of the plurality of power conversion cells controls the first converter.
Each of the plurality of power conversion cells has a synchronization signal transmission unit that transmits a synchronization signal to the first control circuit, and when the first control circuit receives the synchronization signal, the second control circuit has a second unit. 2 The control signal is transmitted, and when the second control circuit receives the second control signal, the carrier signal of the pulse width modulation is reset.
The first control signal transmitted to the first control circuit includes information on the duty ratio of the pulse width modulation, and the duty ratio information is transmitted to the second control circuit via the first control circuit. The second control circuit of each of the plurality of power conversion cells performs pulse width modulation based on the duty ratio to drive the second converter . 請求項１に記載の電力変換装置において、
上記中央制御装置は、上記複数の電力変換セルが有する上記第１制御回路と有線シリアル通信を行う通信バスにより接続され、上記複数の電力変換セルが有する上記第１制御回路と有線シリアル通信を行って上記第１制御信号を送信し、上記第１制御信号は、上記複数の電力変換セルを識別するためのアドレスの情報を含むことを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1,
The central control device is connected to the first control circuit of the plurality of power conversion cells by a communication bus that performs wired serial communication, and performs wired serial communication with the first control circuit of the plurality of power conversion cells. The first control signal is transmitted, and the first control signal includes address information for identifying the plurality of power conversion cells. 請求項１または２に記載の電力変換装置において、
複数の電力変換セルの入力側は、外部の電源に対して互いに並列に接続され、上記複数の電力変換セルの出力側は、互いに直列に接続されることを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1 or 2.
A power conversion device characterized in that the input sides of a plurality of power conversion cells are connected in parallel to an external power source, and the output sides of the plurality of power conversion cells are connected in series with each other. 請求項１または２に記載の電力変換装置において、
上記複数の電力変換セルの出力側は、外部の負荷に対して並列に接続され、上記複数の電力変換セルの入力側は、直列に接続されていることを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1 or 2.
A power conversion device characterized in that the output sides of the plurality of power conversion cells are connected in parallel to an external load, and the input sides of the plurality of power conversion cells are connected in series. 請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
上記複数の電力変換セルが有する上記第１制御回路は、上記第２制御回路に無線通信により上記第２制御信号を上記第２制御回路に送信することを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to any one of claims 1 to 4.
The first control circuit included in the plurality of power conversion cells is a power conversion device characterized in that the second control signal is transmitted to the second control circuit by wireless communication to the second control circuit. 請求項５に記載の電力変換装置において、
上記無線通信は、赤外線通信であることを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 5,
The wireless communication is a power conversion device characterized by infrared communication. 請求項１に記載の電力変換装置において、
上記第１制御信号は、上記キャリア信号をリセットするか否かのリセット指令の情報を含み、上記第１制御回路は、上記第２制御回路に上記リセット指令の情報を含む第２制御信号を送信し、上記第２制御回路は、上記第２制御信号を受信し、かつ、上記リセット指令が上記キャリア信号をリセットする情報である場合、上記パルス幅変調のキャリア信号をリセットすることを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1,
The first control signal includes information on a reset command as to whether or not to reset the carrier signal, and the first control circuit transmits a second control signal including information on the reset command to the second control circuit. The second control circuit is characterized in that, when the second control signal is received and the reset command is information for resetting the carrier signal, the carrier signal of the pulse width modulation is reset. Power converter. 請求項７に記載の電力変換装置において、
上記中央制御装置の、上記第１制御信号を送信する制御周期の開始時点から、上記複数の電力変換セルのうちのいずれかの上記第２制御回路が、上記キャリア信号をリセットする情報を含む上記リセット指令を受信するまでの時間が略一定であることを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 7,
From the start of the control cycle for transmitting the first control signal of the central control device, the second control circuit of any one of the plurality of power conversion cells includes information for resetting the carrier signal. A power conversion device characterized in that the time until a reset command is received is substantially constant. 請求項１から８のうちのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
３台の上記電力変換装置からなり、上記３台の上記電力変換装置の出力端子のうちの一方が、三相の出力端子を構成し、三相負荷と接続され、上記３台の上記電力変換装置の出力端子の他の一方は、互いに接続されてＹ結線の中性点をなし、上記３台の上記電力変換装置の入力端子は、互いに並列に接続され、電源に接続されることを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to any one of claims 1 to 8.
It is composed of three power conversion devices, and one of the output terminals of the three power conversion devices constitutes a three-phase output terminal and is connected to a three-phase load. The other one of the output terminals of the device is connected to each other to form a neutral point of Y connection, and the input terminals of the above three power conversion devices are connected to each other in parallel and connected to a power supply. Power conversion device.
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