JP6992650B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置(電力変換装置1)の一構成例を表すものである。この電力変換装置1は、系統連系運転モードM1および自立運転モードM2を含む2つの運転モードで動作を行うことができるものである。
制御部30は、電圧検出部21から供給された直流バス電圧Vdcについての情報、電流検出部23U,23Wから供給された電流i_inv1,i_inv2についての情報、電圧検出部26U,26Wから供給された電圧e_uo,e_woについての情報、および電圧検出部19から供給された系統電圧e_gridについての情報に基づいて、スイッチング素子SW1~SW6に供給するゲート信号S1~S6を生成する。制御部30は、例えば、電圧検出部21から供給された直流バス電圧Vdcについての情報に対して、AD変換を行うことにより、直流バス電圧Vdcを示すデジタル値を求め、このデジタル値に基づいて制御を行う。電流i_inv1,i_inv2、電圧e_uo,e_wo、電圧e_gridについても同様である。以下、AD変換されたデジタル値を表すものとして、直流バス電圧Vdc、電流i_inv1,i_inv2、電圧e_uo,e_wo、系統電圧e_gridを適宜用いる。
続いて、本実施の形態の電力変換装置1の動作および作用について説明する。
まず、図1,2を参照して、電力変換装置1の全体動作概要を説明する。
自立運転モードM2では、制御部30は、図3に示したように、例えば、周期Ts(例えば50μsec.(=1/20kHz))ごとに、電流i_inv1,i_inv2、電圧e_uo,e_wo、および直流バス電圧Vdcに基づいてデューティ比の指令値d_u*,d_w*を求め、ゲート信号生成部61,62は、この指令値d_u*,d_w*に基づいてゲート信号S1~S4を生成する。このループ制御により、電力変換装置1では、交流出力電圧e_uwが、交流出力電圧e_uwの指令値e_uw*とほぼ同じになるように制御され、交流出力電流i_invが、交流出力電流i_invの指令値i_inv*とほぼ同じになるように制御される。
以上のように本実施の形態では、スイッチング素子SW1,SW2からなるスイッチング素子ペアと、スイッチング素子SW3,SW4からなるスイッチング素子ペアのうちの一方を選択的にオフ状態にすることができるようにしたので、電力供給および電力供給の停止を適切に行うことができる。
上記実施の形態では、スイッチング素子SW5のエミッタおよびスイッチング素子SW6のコレクタの接続点(ノードN3)から端子T33への経路にACリアクトルを設けないようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、ノードN1から端子T21,T31への経路や、ノードN2から端子T22,T32への経路と同様に、スイッチング素子SW5のエミッタおよびスイッチング素子SW6のコレクタの接続点(ノードN3)から端子T33への経路にもACリアクトルを設けてもよい。この場合、ノードN3および端子T33は、このACリアクトルを介して間接的に接続される。
上記実施の形態では、電力供給制御部31は、電圧e_uoおよび電流i_inv1に基づいて、U相負荷が過負荷状態であるかどうかを判断し、電圧e_woおよび電流i_inv2に基づいて、W相負荷が過負荷状態であるかどうかを判断するようにした。この判断方法は、様々な方法を用いることができる。以下に、判断方法の一例について、詳細に説明する。
上記実施の形態では、制御部30の電力供給制御部31は、電圧e_uo,e_woおよび電流i_inv1,i_inv2に基づいて、DC/ACインバータ20の負荷装置LOADへの電力供給動作を制御したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図13に示す電力変換装置1Bのように、外部から供給された制御信号CTLに基づいて、DC/ACインバータの負荷装置LOADへの電力供給動作を制御することができるようにしてもよい。この電力変換装置1Bは、DC/ACインバータ20Bを有している。DC/ACインバータ20Bは、制御部30Bを有している。この制御部30Bの電力供給制御部は、電圧e_uo,e_wo、電流i_inv1,i_inv2、および制御信号CTLに基づいて、DC/ACインバータ20Bの負荷装置LOADへの電力供給動作を制御するものである。具体的には、制御部30Bは、例えば、ユーザによる操作を受け付ける操作部から供給された制御信号CTLに基づいて、そのユーザの操作に応じて、U相負荷への電力供給を停止し、あるいは電力供給を再開するようにしてもよい。また、制御部30Bは、例えば、負荷装置LOADの動作状態を検出する検出部から供給された制御信号CTLに基づいて、負荷装置LOADの動作状態に応じて、U相負荷への電力供給を停止し、あるいは電力供給を再開するようにしてもよい。
Claims (10)
- 第1の電圧線を第1のノードに接続可能な第1のスイッチング素子と、第2の電圧線を前記第1のノードに接続可能な第2のスイッチング素子とを含む第1のスイッチング素子ペアと、
前記第1の電圧線を第2のノードに接続可能な第3のスイッチング素子と、前記第2の電圧線を前記第2のノードに接続可能な第4のスイッチング素子とを含む第2のスイッチング素子ペアと、
前記第1の電圧線を第3のノードに接続可能な第5のスイッチング素子と、前記第2の電圧線を前記第3のノードに接続可能な第6のスイッチング素子とを含む第3のスイッチング素子ペアと、
第1の出力端子、第2の出力端子、および前記第3のノードと直接的または間接的に接続された第3の出力端子と、
前記第1のノードと前記第1の出力端子との間の第1の経路に設けられ、前記第1のノードと前記第3のノードとの間の電圧に含まれる高周波数成分を除去可能な第1のローパスフィルタと、
前記第2のノードと前記第2の出力端子との間の第2の経路に設けられ、前記第2のノードと前記第3のノードとの間の電圧に含まれる高周波数成分を除去可能な第2のローパスフィルタと、
前記第1のスイッチング素子ペア、前記第2のスイッチング素子ペア、および前記第3のスイッチング素子ペアにおけるスイッチング動作を制御可能であり、前記スイッチング動作のスイッチング周期よりも長い期間において、前記第1のスイッチング素子ペアおよび前記第2のスイッチング素子ペアのうちの一方を選択的にオフ状態にすることが可能な制御部と
を備えた電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第1の出力端子と前記第3の出力端子との間に挿入された第1の負荷装置が過負荷状態であると判断した場合には、前記第1のスイッチング素子ペアをオフ状態にすることが可能であり
前記第2の出力端子と前記第3の出力端子との間に挿入された第2の負荷装置が過負荷状態であると判断した場合には、前記第2のスイッチング素子ペアをオフ状態にすることが可能である
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、前記第1のローパスフィルタから出力される第1の電圧、前記第2のローパスフィルタから出力される第2の電圧、前記第1のノードから前記第1のローパスフィルタに流れる第1の電流、および前記第2のノードから前記第2のローパスフィルタに流れる第2の電流に基づいて、前記第1のスイッチング素子ペアおよび前記第2のスイッチング素子ペアのうちの一方を選択的にオフ状態にすることが可能である
請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、外部から供給された制御信号に基づいて、前記第1のスイッチング素子ペアおよび前記第2のスイッチング素子ペアのうちの一方を選択的にオフ状態にすることが可能である
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1の経路において、前記第1のローパスフィルタと前記第1の出力端子との間に設けられた第1のスイッチと、
前記第2の経路において、前記第2のローパスフィルタと前記第2の出力端子との間に設けられた第2のスイッチと
をさらに備え、
前記制御部は、前記第1のスイッチング素子ペアをオフ状態にする場合には前記第1のスイッチをオフ状態にすることが可能であり、前記第2のスイッチング素子ペアをオフ状態にする場合には前記第2のスイッチをオフ状態にすることが可能である
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
第1のデューティ比、第2のデューティ比、および第3のデューティ比を設定可能な設定部と、
前記第1のスイッチング素子ペア、前記第2のスイッチング素子ペア、および前記第3のスイッチング素子ペアを動作させる場合には、前記第1のデューティ比に基づいて前記第1のスイッチング素子ペアを駆動し、前記第2のデューティ比に基づいて前記第2のスイッチング素子ペアを駆動し、前記第3のデューティ比に基づいて前記第3のスイッチング素子ペアを駆動することが可能な駆動部と
をさらに備え、
前記駆動部は、
前記第1のスイッチング素子ペアをオフ状態にする場合には、前記第1のスイッチング素子ペアに対する駆動を停止し、前記第2のデューティ比に基づいて前記第2のスイッチング素子ペアを駆動し、前記第1のデューティ比に基づいて前記第3のスイッチング素子ペアを駆動することが可能であり、
前記第2のスイッチング素子ペアをオフ状態にする場合には、前記第1のデューティ比に基づいて前記第1のスイッチング素子ペアを駆動し、前記第2のスイッチング素子ペアに対する駆動を停止し、前記第2のデューティ比に基づいて前記第3のスイッチング素子ペアを駆動することが可能である
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記設定部は、
前記第1のスイッチング素子ペア、前記第2のスイッチング素子ペア、および前記第3のスイッチング素子ペアを動作させる場合には、前記第1のローパスフィルタから出力される第1の電圧、前記第2のローパスフィルタから出力される第2の電圧、前記第1のノードから前記第1のローパスフィルタに流れる第1の電流、および前記第2のノードから前記第2のローパスフィルタに流れる第2の電流に基づいて、前記第1のデューティ比および前記第2のデューティ比を設定可能であり、
前記第1のスイッチング素子ペアをオフ状態にする場合には、前記第2の電圧および前記第2の電流に基づいて、前記第1のデューティ比および前記第2のデューティ比を設定可能であり、
前記第2のスイッチング素子ペアをオフ状態にする場合には、前記第1の電圧および前記第1の電流に基づいて、前記第1のデューティ比および前記第2のデューティ比を設定可能である
請求項6に記載の電力変換装置。 - 前記設定部は、交流出力電圧についての電圧指令値を生成可能であり、前記電圧指令値に基づいて前記第1のデューティ比および前記第2のデューティ比を設定可能であり、
前記第1のスイッチング素子ペアをオフ状態にする場合における前記電圧指令値の振幅を、前記第1のスイッチング素子ペア、前記第2のスイッチング素子ペア、および前記第3のスイッチング素子ペアを動作させる場合における前記電圧指令値の振幅よりも小さくすることが可能であり、
前記第2のスイッチング素子ペアをオフ状態にする場合における前記電圧指令値の振幅を、前記第1のスイッチング素子ペア、前記第2のスイッチング素子ペア、および前記第3のスイッチング素子ペアを動作させる場合における前記電圧指令値の振幅よりも小さくすることが可能である
請求項6または請求項7に記載の電力変換装置。 - 前記第1のデューティ比および前記第2のデューティ比は、-1以上1以下の値をとり得るものであり、
前記設定部は、前記第1のデューティ比、および前記第1のデューティ比の極性を反転したデューティ比のうちの一方を、選択的に前記第2のデューティ比とすることが可能である
請求項6から請求項8のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、前記第1のスイッチング素子ペアをオフ状態にするとともに前記第2のスイッチング素子ペアを動作させる第1の動作の後に、前記第1のスイッチング素子ペアおよび前記第2のスイッチング素子ペアを動作させる第2の動作を行うことが可能であり、前記第1のローパスフィルタから出力される第1の電圧と前記第2のローパスフィルタから出力される第2の電圧との電圧差の絶対値が所定の値よりも小さいタイミングにおいて、前記第1の動作を終了するとともに前記第2の動作を開始することが可能である
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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