JPH10234185A - Power conversion device - Google Patents
Power conversion deviceInfo
- Publication number
- JPH10234185A JPH10234185A JP9261858A JP26185897A JPH10234185A JP H10234185 A JPH10234185 A JP H10234185A JP 9261858 A JP9261858 A JP 9261858A JP 26185897 A JP26185897 A JP 26185897A JP H10234185 A JPH10234185 A JP H10234185A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- circuit
- series
- capacitors
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池や燃料電
池等の直流電源が発生する直流電力を交流電力に変換す
る単相3線出力形の電力変換装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single-phase three-wire output type power converter for converting DC power generated by a DC power supply such as a solar cell or a fuel cell into AC power.
【0002】[0002]
【従来の技術】図16、図17は、太陽電池を電源と
し、その直流電力を交流電力に変換して系統電源に連系
する単相三線出力形電力変換装置の従来技術を示してい
る。図16において、太陽電池1a,1bの直列回路の
両端電圧はダイオード37a,37bを介してコンデン
サ6,15の直列回路に加えられ、IGBT等の半導体
スイッチ素子31及び逆並列接続されたダイオード32
からなるハーフブリッジインバータ3A,3Bによって
PWM制御され、交流電圧に変換される。この交流電圧
は、リアクトル7a,7b及びコンデンサ8a,8bか
らなるフィルタによってPWM制御による高周波成分が
除去され、単相三線式の系統電源9に連系される。2. Description of the Related Art FIGS. 16 and 17 show a prior art of a single-phase three-wire output type power converter that uses a solar cell as a power source, converts its DC power into AC power, and connects it to a system power source. In FIG. 16, the voltage across the series circuit of solar cells 1a and 1b is applied to the series circuit of capacitors 6 and 15 via diodes 37a and 37b, and a semiconductor switch element 31 such as an IGBT and a diode 32 connected in anti-parallel are connected.
The PWM control is performed by the half-bridge inverters 3A and 3B composed of This AC voltage is filtered by a filter including reactors 7a and 7b and capacitors 8a and 8b to remove high-frequency components by PWM control, and is connected to a single-phase three-wire system power supply 9.
【0003】一方、図17において、太陽電池1の直流
電圧はダイオード37を介してリアクトル33、半導体
スイッチ素子34及びダイオード35からなる昇圧回路
により昇圧され、コンデンサ6,15の直列回路に加え
られる。そして、図16と同様にハーフブリッジインバ
ータ3A,3BによってPWM制御され、交流電圧に変
換された後、リアクトル7a,7b及びコンデンサ8
a,8bからなるフィルタによって高周波成分が除去さ
れ、単相三線式の系統電源9に連系される。これら図1
6、図17の従来技術は何れも電圧形の電力変換装置で
あるため、交流出力側を系統電源9と切り離して交流電
圧源として自立運転することが可能である。On the other hand, in FIG. 17, a DC voltage of the solar cell 1 is boosted by a boosting circuit including a reactor 33, a semiconductor switch element 34 and a diode 35 via a diode 37, and applied to a series circuit of capacitors 6 and 15. After being PWM-controlled by the half-bridge inverters 3A and 3B and converted into an AC voltage as in FIG. 16, the reactors 7a and 7b and the capacitor 8
The high-frequency components are removed by the filters composed of a and 8b, and are connected to the single-phase three-wire system power supply 9. These figures 1
6, the prior art shown in FIG. 17 is a voltage-type power converter, so that the AC output side can be separated from the system power supply 9 to operate independently as an AC voltage source.
【0004】次に、他の従来技術を説明する。図18
は、太陽電池を電源とし、その直流電力を交流電力に変
換して系統電源に連系する太陽光発電インバータの全体
構成を示すものである。一般に系統連系用の太陽光発電
インバータでは、太陽電池1を有効利用するために、イ
ンバータINVの出力電力Pを一定周期で変動・調節す
ることにより、図19に示す如く直流電圧Edを太陽電
池1が最大電力Pmaxを発生する電圧Etに制御する、い
わゆる最大電力追従制御を行っている。また、図20は
ピークカット運転等を行うためにインバータINVの直
流側に蓄電池101を接続した従来技術である。この場
合、蓄電池101の充放電電圧の範囲が決められている
ため、インバータINVは直流電圧一定制御により直流
電圧Edを蓄電池101で決まる電圧値に制御するか、
もしくは図19に示した最大電力追従制御により決めら
れた直流電圧Etと蓄電池101の充電電圧との整合を
とるために、直流−直流変換器102を別途設置してい
る。Next, another conventional technique will be described. FIG.
1 shows an overall configuration of a photovoltaic power generation inverter that uses a solar cell as a power source, converts its DC power into AC power, and connects it to a system power supply. In general, photovoltaic inverter for system interconnection solar in order to effectively use the solar cell 1, by varying and adjust the output power P of the inverter INV at a constant period, the DC voltage E d as shown in FIG. 19 cell 1 controls the voltage E t for generating the maximum power P max, it is performed a so-called maximum power follow-up control. FIG. 20 shows a conventional technique in which a storage battery 101 is connected to the DC side of the inverter INV for performing a peak cut operation or the like. Is this case, since the predetermined range of charge and discharge voltage of the storage battery 101, the inverter INV is controlled to a voltage value determined by the battery 101 to the DC voltage E d by the DC voltage constant control,
Or to take the matching of the charging voltage of the DC voltage E t and the storage battery 101 which is determined by the maximum power follow-up control shown in FIG. 19, a DC - it is separately installed DC converter 102.
【0005】次に、更に別の従来技術を説明する。図2
1は、図17に示した従来技術とほぼ同様の構成であ
り、直流電圧バランス回路36を有しない例である。単
相3線式の電力系統は中性点が接地されているため、図
21の構成では、インバータの直列コンデンサ6,15
の接続点も接地されることになる。しかるに、直流回路
側は直列コンデンサ6,15の両端に接続されているの
で、半導体スイッチ素子34とダイオード35との接続
点の対接地点電位Vnは、半導体スイッチ素子34のス
イッチング周波数によって正負に変動する。Next, another conventional technique will be described. FIG.
Reference numeral 1 denotes an example which has substantially the same configuration as that of the conventional technique shown in FIG. 17 and does not include the DC voltage balance circuit 36. Since the neutral point of the single-phase three-wire power system is grounded, the configuration shown in FIG.
Is also grounded. However, a DC circuit side because it is connected across the series capacitor 6 and 15, to ground potential at the point V n of the connection point between the semiconductor switch element 34 and the diode 35, the positive and negative by the switching frequency of the semiconductor switching element 34 fluctuate.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前述した図16の従来
技術では、太陽電池1a,1bを直列接続しているた
め、接続が複雑である。また、各太陽電池1a,1bの
発生電力の誤差や自立運転時の非対称負荷への電力供給
等により、入力電圧(コンデンサ6,15の電圧)のア
ンバランスが生じ、出力電圧の歪みや直流成分の系統へ
の流出原因となる。更に、太陽電池1a,1bが二個直
列に接続されるため、太陽電池の動作範囲を考慮した場
合、電力変換装置に使用される半導体スイッチ素子31
として高耐圧のものが必要になり、スイッチング損失の
増加による電力変換効率の低下に繋がる。In the prior art shown in FIG. 16, the connection is complicated because the solar cells 1a and 1b are connected in series. Also, due to errors in the power generated by each of the solar cells 1a and 1b, power supply to an asymmetric load during self-sustained operation, and the like, imbalance in the input voltage (the voltage of the capacitors 6 and 15) occurs, causing distortion in the output voltage and DC components May cause spills into the system. Furthermore, since the two solar cells 1a and 1b are connected in series, the semiconductor switch element 31 used in the power converter is considered in consideration of the operating range of the solar cells.
Requires a high breakdown voltage, which leads to a decrease in power conversion efficiency due to an increase in switching loss.
【0007】図17の従来技術では、半導体スイッチ素
子34及びダイオード35からなる昇圧回路によって電
力変換段数が一段増加するので、変換効率の低下が避け
られない。更に、直列接続されたコンデンサ6,15の
電圧をバランスさせる直流電圧バランス回路36が新た
に必要となり、回路構成が複雑になるという問題があっ
た。In the prior art shown in FIG. 17, since the number of power conversion stages is increased by one by the booster circuit including the semiconductor switch element 34 and the diode 35, a reduction in conversion efficiency is inevitable. Furthermore, a DC voltage balance circuit 36 for balancing the voltages of the capacitors 6 and 15 connected in series is newly required, and there is a problem that the circuit configuration becomes complicated.
【0008】そこで請求項1〜請求項3記載の発明は、
比較的簡単な回路構成により、入力電圧のアンバランス
がなく、しかも高い電力変換効率を保てるようにした電
力変換装置を提供しようとするものである。また、請求
項4記載の発明は、特に、スイッチング損失の増加によ
る電力変換効率の低下を防止するようにした電力変換装
置を提供しようとするものである。[0008] Therefore, the invention according to claims 1 to 3 is
An object of the present invention is to provide a power conversion device that has a relatively simple circuit configuration, has no imbalance in input voltage, and can maintain high power conversion efficiency. In addition, the invention according to claim 4 aims to provide a power conversion device that prevents a decrease in power conversion efficiency due to an increase in switching loss.
【0009】一方、前述した図20の太陽光発電インバ
ータにおいて、インバータINVの直流電圧Edを蓄電
池101で決まる電圧値に制御する場合には、太陽電池
1の最大電力を取り出すことができないため、システム
効率が低くなる。更に、直流−直流変換器102を別途
設置すると変換段数が増加してシステムの複雑化、大型
化、高価格化を招くといった問題がある。On the other hand, since the photovoltaic inverter of Figure 20 described above, when controlling the DC voltage E d of the inverter INV into a voltage value determined by the battery 101, which can not be taken out the maximum power of the solar cell 1, System efficiency is reduced. Further, if the DC-DC converter 102 is separately installed, the number of conversion stages increases, which causes a problem that the system becomes complicated, large, and expensive.
【0010】そこで請求項5記載の発明は、1台のイン
バータで最大電力追従制御と蓄電池の充放電制御を同時
に行うことにより、システム効率の低下を防ぎ、かつ、
システムの複雑化、大型化等を防止するようにした電力
変換装置を提供しようとするものである。Therefore, the invention according to claim 5 prevents a decrease in system efficiency by simultaneously performing the maximum power tracking control and the charge / discharge control of the storage battery with one inverter.
An object of the present invention is to provide a power conversion device that prevents the system from becoming complicated and large.
【0011】また、図21の従来技術では、前述のごと
く半導体スイッチ素子34とダイオード35との接続点
の対接地点電位Vnが、半導体スイッチ素子34のスイ
ッチング周波数によって正負に振られる。このため、昇
圧回路(昇圧チョッパ)のリアクトルと太陽電池1との
接続線が持つリアクトル成分の比率により、直流入力端
子に電位変動が発生し、その変化分(dV/dt)がノ
イズ発生・雑音端子電圧の増加要因となる。この対策の
ためには、直流側にノイズフィルタを追加したりそのフ
ィルタ機能を強化することが必要になり、装置の複雑
化、大型化、高価格化を招いていた。Further, in the prior art of FIG. 21, to ground potential at the point V n of the connection point between the semiconductor switch element 34 and the diode 35 as described above, is swung between positive and negative by the switching frequency of the semiconductor switching element 34. For this reason, a potential change occurs in the DC input terminal due to a ratio of a reactor component of the connection line between the reactor of the booster circuit (boost chopper) and the solar cell 1, and the change (dV / dt) is caused by noise generation / noise. This causes an increase in terminal voltage. To cope with this, it is necessary to add a noise filter on the DC side or to enhance the filter function, which has led to an increase in the complexity, size, and price of the device.
【0012】よって請求項6記載の発明は、上記対接地
点電位Vnの変動を抑制し、直流側のノイズフィルタの
追加等に起因するシステムのシステムの複雑化、大型化
等を防ぐことができる電力変換装置を提供しようとする
ものである。[0012] Thus the invention described in claim 6, prevent and suppress variations in the the isolation point potential V n, system complexity of the system due to such as adding noise filter DC side, the size, etc. It is an object of the present invention to provide a power conversion device capable of performing the above.
【0013】更に、請求項7記載の発明は、ハーフブリ
ッジインバータの交流出力端子に負荷が接続される場合
において、後述するように、負荷急変時に直流分圧回路
の制御遅れやリアクトルの残留エネルギーに起因して直
流電源が接続されていない方のコンデンサの電圧が過大
になり、そのためにコンデンサの容量増加や高耐圧の半
導体スイッチ素子の使用を余儀なくされることによる電
力変換装置の大型化、コスト上昇を防止すると共に、コ
ンデンサの過電圧検出時に電力変換装置の運転を強制的
に停止する不都合を回避しようとするものである。Further, according to the present invention, when a load is connected to the AC output terminal of the half-bridge inverter, as described later, the control delay of the DC voltage dividing circuit and the residual energy of the reactor during a sudden load change are reduced. As a result, the voltage of the capacitor to which the DC power supply is not connected becomes excessively large, which necessitates an increase in the capacity of the capacitor and the use of a semiconductor switch element having a high withstand voltage. And to avoid the inconvenience of forcibly stopping the operation of the power converter when an overvoltage of the capacitor is detected.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、半導体スイッチ素子とダイ
オードとの逆並列回路からなるスイッチアームを上下に
2個直列接続したハーフブリッジインバータを2個並列
に接続し、直列接続された2個のコンデンサの電圧を前
記ハーフブリッジインバータの入力電圧として前記半導
体スイッチ素子をオン、オフさせることにより2つの単
相交流電圧を出力させる単相3線出力形の電力変換装置
において、前記コンデンサのうち一方のコンデンサの両
端に直流電源を接続し、半導体スイッチ素子とダイオー
ドとの逆並列回路からなるスイッチアームを上下に2個
直列接続して直列スイッチ回路を形成すると共に、この
直列スイッチ回路を前記2個のコンデンサの直列回路に
並列接続し、かつ、直列スイッチ回路の上下のスイッチ
アームの相互接続点と前記2個のコンデンサの相互接続
点との間にリアクトルを接続して直流分圧回路を形成
し、前記2個のコンデンサのうち直流電源が接続されて
いないコンデンサの電圧が他方のコンデンサの電圧に等
しくなるように前記直列スイッチ回路の半導体スイッチ
素子のオン、オフを制御する制御手段を備えたものであ
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a half-bridge inverter in which two switch arms each comprising an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are vertically connected in series. A single-phase three-wire circuit that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element using the voltages of two capacitors connected in parallel and connected in series as the input voltage of the half-bridge inverter. In an output-type power converter, a DC power supply is connected to both ends of one of the capacitors, and two switch arms each comprising an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically to form a series switch circuit. And connecting this series switch circuit in parallel with the series circuit of the two capacitors, and A reactor is connected between an interconnection point of the upper and lower switch arms of the column switch circuit and an interconnection point of the two capacitors to form a DC voltage dividing circuit, and a DC power supply of the two capacitors is connected. A control means is provided for controlling the on / off of the semiconductor switch element of the series switch circuit so that the voltage of the capacitor that has not been made becomes equal to the voltage of the other capacitor.
【0015】請求項2記載の発明は、前記同様に直流分
圧回路を形成し、直列接続された2個のコンデンサのう
ち直流電源が接続されていないコンデンサの電圧が一定
値になるように前記直列スイッチ回路の半導体スイッチ
素子のオン、オフを制御する制御手段を備えたものであ
る。According to a second aspect of the present invention, a DC voltage dividing circuit is formed in the same manner as described above, and the voltage of a capacitor to which a DC power supply is not connected among two capacitors connected in series is a constant value. A control means for controlling on / off of the semiconductor switch element of the series switch circuit is provided.
【0016】請求項3記載の発明は、請求項2記載の制
御手段を動作させることにより前記2個のコンデンサの
電圧が等しくなくなったときに、これらのコンデンサの
電圧検出値V1,V2、ハーフブリッジインバータの上
アームの点弧時間Ton、下アームの点弧時間Toff(=
T−Ton)及びキャリア周期Tを用いて、 λ=1−(V1−Vout)/E0 (但し、 Vout(:出力電圧基準指令値)=(V1×Ton/T)
−(V2×Toff/T) なる式により求めた出力電圧指令値λに基づき、ハーフ
ブリッジインバータの半導体スイッチ素子のオン、オフ
を制御する制御手段を備えたものである。According to a third aspect of the present invention, when the voltages of the two capacitors become unequal by operating the control means of the second aspect, the voltage detection values V1 and V2 of these capacitors and the half bridge The firing time T on of the upper arm of the inverter and the firing time T off of the lower arm (=
T−T on ) and carrier cycle T, λ = 1− (V 1−V out ) / E 0 (where V out (: output voltage reference command value) = (V 1 × T on / T)
− (V2 × T off / T) A control means for controlling ON / OFF of the semiconductor switch element of the half-bridge inverter based on the output voltage command value λ obtained by the equation:
【0017】請求項4記載の発明は、半導体スイッチ素
子とダイオードとの逆並列回路からなるスイッチアーム
を上下に2個直列接続したハーフブリッジインバータを
2個並列に接続し、直列接続された2個のコンデンサの
電圧を前記ハーフブリッジインバータの入力電圧として
前記半導体スイッチ素子をオン、オフさせることにより
2つの単相交流電圧を出力させる単相3線出力形の電力
変換装置において、前記コンデンサのうち一方のコンデ
ンサの両端に直流電源を接続し、半導体スイッチ素子と
ダイオードとの逆並列回路からなるスイッチアームを上
下に2個直列接続して直列スイッチ回路を形成すると共
に、この直列スイッチ回路を前記2個のコンデンサの直
列回路に並列接続し、かつ、直列スイッチ回路の上下の
スイッチアームの相互接続点と前記2個のコンデンサの
相互接続点との間にリアクトルを接続して直流分圧回路
を形成し、前記2個のコンデンサのうち一方のコンデン
サの電圧検出値に基づき他方のコンデンサの電圧指令値
を生成し、他方のコンデンサの電圧がこの電圧指令値に
一致するように前記直列スイッチ回路の半導体スイッチ
素子のオン、オフを制御することにより、前記2個のコ
ンデンサの電圧の合計値を前記ハーフブリッジインバー
タの半導体スイッチ素子の耐圧以下に抑制する制御手段
を備えたものである。According to a fourth aspect of the present invention, two half-bridge inverters in which two switch arms each comprising an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series up and down are connected in parallel. A power supply device of a single-phase three-wire output type that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element using the voltage of the capacitor as an input voltage of the half-bridge inverter. A DC power supply is connected to both ends of the capacitor, and two switch arms, each composed of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode, are vertically connected in series to form a series switch circuit. Connected in parallel with the series circuit of capacitors, and the upper and lower switch arms of the series switch circuit. A reactor is connected between the interconnection point and the interconnection point of the two capacitors to form a DC voltage dividing circuit, and based on a voltage detection value of one of the two capacitors, the other capacitor is connected. A voltage command value is generated, and the on / off of the semiconductor switch element of the series switch circuit is controlled so that the voltage of the other capacitor matches the voltage command value, so that the total value of the voltages of the two capacitors is obtained. And a control means for suppressing the pressure of the semiconductor switch element of the half-bridge inverter to be equal to or less than the withstand voltage of the semiconductor switch element.
【0018】請求項5記載の発明は、半導体スイッチ素
子とダイオードとの逆並列回路からなるスイッチアーム
を上下に2個直列接続したハーフブリッジインバータを
2個並列に接続し、直列接続された2個のコンデンサの
電圧を前記ハーフブリッジインバータの入力電圧として
前記半導体スイッチ素子をオン、オフさせることにより
2つの単相交流電圧を出力させる単相3線出力形の電力
変換装置において、前記コンデンサのうち一方のコンデ
ンサの両端に直流電源を接続し、半導体スイッチ素子と
ダイオードとの逆並列回路からなるスイッチアームを上
下に2個直列接続して直列スイッチ回路を形成すると共
に、この直列スイッチ回路を前記2個のコンデンサの直
列回路に並列接続し、かつ、直列スイッチ回路の上下の
スイッチアームの相互接続点と前記2個のコンデンサの
相互接続点との間にリアクトルを接続して直流分圧回路
を形成し、前記2個のコンデンサのうち直流電源が接続
されていないコンデンサの両端に直流遮断器と蓄電池と
の直列回路を接続し、直流電源が接続されているコンデ
ンサの電圧がその電圧指令値に一致するように前記ハー
フブリッジインバータの半導体スイッチ素子のオン、オ
フを制御することにより、直流電源の最大電力追従制御
を行い、かつ、直流電源が接続されていないコンデンサ
の電圧がその電圧指令値に一致するように前記直列スイ
ッチ回路の半導体スイッチ素子のオン、オフを制御する
と共に前記直流遮断器の開閉を制御することにより前記
蓄電池の充放電制御を行う制御手段を備えたものであ
る。According to a fifth aspect of the present invention, two half-bridge inverters in which two switch arms each comprising an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically are connected in parallel, and two half-bridge inverters are connected in series. A power supply device of a single-phase three-wire output type that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element using the voltage of the capacitor as an input voltage of the half-bridge inverter. A DC power supply is connected to both ends of the capacitor, and two switch arms, each composed of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode, are vertically connected in series to form a series switch circuit. Connected in parallel with the series circuit of capacitors, and the upper and lower switch arms of the series switch circuit. A reactor is connected between an interconnection point and an interconnection point of the two capacitors to form a DC voltage dividing circuit, and a DC cutoff is applied to both ends of the two capacitors to which a DC power supply is not connected. By connecting a series circuit of a battery and a storage battery, and controlling ON / OFF of the semiconductor switch element of the half-bridge inverter so that the voltage of the capacitor connected to the DC power supply matches the voltage command value. It controls the maximum power follow-up of the power supply, and controls the on / off of the semiconductor switch element of the series switch circuit so that the voltage of the capacitor to which the DC power supply is not connected matches the voltage command value. And control means for controlling charging and discharging of the storage battery by controlling opening and closing of the container.
【0019】請求項6記載の発明は、半導体スイッチ素
子とダイオードとの逆並列回路からなるスイッチアーム
を上下に2個直列接続したハーフブリッジインバータを
2個並列に接続し、直列接続された2個のコンデンサの
電圧を前記ハーフブリッジインバータの入力電圧として
前記半導体スイッチ素子をオン、オフさせることにより
2つの単相交流電圧を出力させる単相3線出力形の電力
変換装置において、前記コンデンサのうち一方のコンデ
ンサの両端に直流電源を接続し、半導体スイッチ素子と
ダイオードとを直列接続して直列スイッチ回路を形成
し、この直列スイッチ回路を構成する半導体スイッチ素
子とダイオードとの相互接続点と前記2個のコンデンサ
の相互接続点との間にリアクトルを接続して直流分圧回
路を形成すると共に前記2個のコンデンサの相互接続点
を系統電源の中性線に接続し、前記2個のコンデンサの
うち直流電源が接続されていないコンデンサの電圧が他
方のコンデンサの電圧に等しくなるように前記直列スイ
ッチ回路の半導体スイッチ素子のオン、オフを制御する
制御手段を備えたものである。According to a sixth aspect of the present invention, two half-bridge inverters in which two switch arms each comprising an antiparallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are vertically connected in series are connected in parallel. A power supply device of a single-phase three-wire output type that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element using the voltage of the capacitor as an input voltage of the half-bridge inverter. A DC power supply is connected to both ends of the capacitor, a semiconductor switch element and a diode are connected in series to form a series switch circuit, and an interconnection point between the semiconductor switch element and the diode constituting the series switch circuit and the two Connect a reactor between the capacitor's interconnection point to form a DC voltage divider circuit. The interconnection point of the two capacitors is connected to the neutral line of the system power supply, and the series connection is performed such that the voltage of the capacitor to which the DC power supply is not connected is equal to the voltage of the other capacitor. The switch circuit includes a control unit for controlling on / off of the semiconductor switch element.
【0020】請求項7記載の発明は、半導体スイッチ素
子とダイオードとの逆並列回路からなるスイッチアーム
を上下に2個直列接続したハーフブリッジインバータを
2個並列に接続し、直列接続された2個のコンデンサの
電圧を前記ハーフブリッジインバータの入力電圧として
前記半導体スイッチ素子をオン、オフさせることにより
2つの単相交流電圧を出力させる単相3線出力形の電力
変換装置において、前記コンデンサのうち一方のコンデ
ンサの両端に直流電源を接続し、半導体スイッチ素子と
ダイオードとを直列接続して直列スイッチ回路を形成
し、この直列スイッチ回路を構成する半導体スイッチ素
子とダイオードとの相互接続点と前記2個のコンデンサ
の相互接続点との間にリアクトルを接続して直流分圧回
路を形成すると共に前記2個のコンデンサの相互接続点
を交流負荷の中性点に接続し、前記2個のコンデンサの
電圧合計値に対して抑制電圧レベルと復旧電圧レベルと
を設定し、前記電圧合計値が増加して抑制電圧レベルに
到達したら前記直流分圧回路の動作を停止させ、前記電
圧レベルが減少して復旧電圧レベルに到達したら前記直
流分圧回路を再起動させる制御手段を備えたものであ
る。According to a seventh aspect of the present invention, two half-bridge inverters in which two switch arms each comprising an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically are connected in parallel. A power supply device of a single-phase three-wire output type that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element using the voltage of the capacitor as an input voltage of the half-bridge inverter. A DC power supply is connected to both ends of the capacitor, a semiconductor switch element and a diode are connected in series to form a series switch circuit, and an interconnection point between the semiconductor switch element and the diode constituting the series switch circuit and the two Connect a reactor between the capacitor's interconnection point to form a DC voltage divider circuit. The interconnection point of the two capacitors is connected to the neutral point of the AC load, and the suppression voltage level and the recovery voltage level are set with respect to the total voltage value of the two capacitors, so that the total voltage value increases. And a control means for stopping the operation of the DC voltage dividing circuit when the suppression voltage level is reached, and restarting the DC voltage dividing circuit when the voltage level decreases and reaches the restoration voltage level.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1(a)は請求項1に記載した発明の
第1実施形態を示す回路図であり、図16、図17と同
一の構成要素には同一符号を付してある。図1(a)に
おいて2は直流分圧回路であり、本実施形態は、この直
流分圧回路2と、太陽電池1や燃料電池等の直流電源
と、ハーフブリッジインバータ3A,3Bと、2個の出
力フィルタとから構成される。ここで、直流分圧回路2
は、太陽電池1の直流電圧を電力変換して直列接続され
た2個のコンデンサ6,15の電圧が等しくなるように
動作するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a circuit diagram showing a first embodiment of the invention described in claim 1, and the same components as those in FIGS. 16 and 17 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 1A, reference numeral 2 denotes a DC voltage dividing circuit. In this embodiment, the DC voltage dividing circuit 2, a DC power supply such as a solar cell 1 or a fuel cell, half-bridge inverters 3A and 3B, and two And an output filter. Here, the DC voltage dividing circuit 2
Operates so that the DC voltage of the solar cell 1 is converted into electric power and the voltages of the two capacitors 6 and 15 connected in series become equal.
【0022】以下に、直流分圧回路2の構成を説明す
る。図1(a)において、一方のコンデンサ6の両端に
はダイオード37を介して太陽電池1が接続されてい
る。また、IGBT等の半導体スイッチ素子4及び逆並
列接続されたダイオード5からなるスイッチアームと、
同じくスイッチ素子13及び逆並列接続されたダイオー
ド14からなるスイッチアームとを2個直列に接続して
直列スイッチ回路38を構成し、その両端をコンデンサ
6の正極とコンデンサ15の負極とに接続する。更に、
上記2個のスイッチアームの相互接続点とコンデンサ
6,15の相互接続点との間にリアクトル10を接続す
ることにより、直流分圧回路2が構成される。Hereinafter, the configuration of the DC voltage dividing circuit 2 will be described. In FIG. 1A, the solar cell 1 is connected to both ends of one capacitor 6 via a diode 37. A switch arm including a semiconductor switch element 4 such as an IGBT and a diode 5 connected in anti-parallel;
Similarly, two switch arms each including a switch element 13 and a diode 14 connected in anti-parallel are connected in series to form a series switch circuit 38, and both ends thereof are connected to the positive electrode of the capacitor 6 and the negative electrode of the capacitor 15. Furthermore,
The DC voltage dividing circuit 2 is configured by connecting the reactor 10 between the interconnection point of the two switch arms and the interconnection point of the capacitors 6 and 15.
【0023】この実施形態の動作を説明すると、太陽電
池1が接続されたコンデンサ6の電圧(V1とする)は
太陽電池1の電圧にクランプされるため、太陽電池1が
接続されていないコンデンサ15の電圧(V2とする)
が上記電圧V1と等しくなるように直流分圧回路2を制
御する。この制御の具体的方法としては、各コンデンサ
6,15の電圧を検出し、V1,V2の偏差が零になる
ように直列スイッチ回路38の各アームのスイッチ素子
4,13に対する点弧期間を制御する。The operation of this embodiment will be described. Since the voltage of the capacitor 6 to which the solar cell 1 is connected (V1) is clamped to the voltage of the solar cell 1, the capacitor 15 to which the solar cell 1 is not connected is connected. Voltage (V2)
Control the DC voltage dividing circuit 2 so that the voltage becomes equal to the voltage V1. As a specific method of this control, the voltage of each of the capacitors 6 and 15 is detected, and the ignition period for the switch elements 4 and 13 of each arm of the series switch circuit 38 is controlled so that the deviation between V1 and V2 becomes zero. I do.
【0024】図2は、直流分圧回路2の動作を示したも
のである。図2(a)はコンデンサ6からコンデンサ1
5にエネルギーを供給する場合であり、スイッチ素子4
を点弧することにより実線で示すスイッチ素子4→リア
クトル10→コンデンサ6のルートでリアクトル10に
エネルギーを蓄積し、このエネルギーを、スイッチ素子
4の消弧によって破線のルートで他方のコンデンサ15
に供給する。FIG. 2 shows the operation of the DC voltage dividing circuit 2. FIG.
5 when energy is supplied to the switching element 4
Is stored in the reactor 10 through the route of the switch element 4 → reactor 10 → condenser 6 indicated by a solid line, and this energy is dissipated by the extinction of the switch element 4 along the route of the broken line.
To supply.
【0025】一方、図2(b)はコンデンサ15からコ
ンデンサ6にエネルギーを供給する場合であり、スイッ
チ素子13を点弧することにより実線で示すスイッチ素
子13→コンデンサ15→リアクトル10のルートでリ
アクトル10にエネルギーを蓄積し、このエネルギー
を、スイッチ素子13の消弧によって破線のルートで他
方のコンデンサ6に供給する。従って、各スイッチ素子
4,13の点弧期間をコンデンサ電圧に応じて制御する
ことで、電圧V1,V2を制御することが可能になる。On the other hand, FIG. 2B shows a case in which energy is supplied from the capacitor 15 to the capacitor 6. By igniting the switch element 13, the reactor is switched along the route of the switch element 13 → capacitor 15 → reactor 10 shown by a solid line. The energy is stored in the capacitor 10 and is supplied to the other capacitor 6 by the dashed route by the extinction of the switch element 13. Therefore, the voltages V1 and V2 can be controlled by controlling the firing period of each of the switch elements 4 and 13 according to the capacitor voltage.
【0026】図3は、上記制御を行うための制御ブロッ
ク図である。図において、16,17はそれぞれコンデ
ンサ6,15の電圧V1(検出値)、V2(指令値)が
入力される切替スイッチ、20はこれらのスイッチ1
6,17の出力信号とコンデンサ15の電圧V2(検出
値)が図示の符号で入力される加算器、22は加算器2
0の出力が零になるように調節動作する調節器、24は
調節器22の出力である電圧指令値とキャリア発生回路
23の出力信号(キャリア)とを比較するコンパレータ
(PWM信号発生回路)であり、このコンパレータ24
の出力信号及びその反転信号がスイッチ素子4,13に
対する点弧信号となる。FIG. 3 is a control block diagram for performing the above control. In the figure, reference numerals 16 and 17 denote switches for inputting voltages V1 (detected values) and V2 (command values) of capacitors 6 and 15, respectively, and reference numeral 20 denotes these switches 1
An adder to which the output signals 6, 17 and the voltage V2 (detected value) of the capacitor 15 are input with the reference numerals shown in the figure, and 22 is an adder 2
An adjuster 24 performs an adjustment operation so that the output of 0 becomes zero. A comparator (PWM signal generation circuit) 24 compares a voltage command value output from the adjuster 22 with an output signal (carrier) of the carrier generation circuit 23. Yes, this comparator 24
Is an ignition signal for the switch elements 4 and 13.
【0027】図4は、直流分圧回路2の点弧パターンを
示している。図3における切替スイッチ16をオンした
場合に、V1>V2であればスイッチ素子4のオンデュ
ーティは50%以上となり、V1<V2であれば50%
以下となる。FIG. 4 shows a firing pattern of the DC voltage dividing circuit 2. When the changeover switch 16 in FIG. 3 is turned on, if V1> V2, the on duty of the switch element 4 becomes 50% or more, and if V1 <V2, 50%.
It is as follows.
【0028】以上の方法により制御されたコンデンサ電
圧V1,V2が、図1(a)における後段のハーフブリ
ッジインバータ3A,3Bの電源となる。なお、ハーフ
ブリッジインバータ3A,3Bは、従来と同様にIGB
T等の半導体スイッチ素子31と逆並列接続されたダイ
オード32とから構成されており、そのPWM制御によ
ってコンデンサ電圧V1,V2が交流電圧に変換された
後、リアクトル7a,7b及びコンデンサ8a,8bか
らなるフィルタによってPWM制御による高周波成分が
除去され、単相三線式の系統電源9に連系される。ここ
で、フィルタの出力を系統電源9に連系させずにそのま
ま交流負荷に供給する自立運転を行っても良い。The capacitor voltages V1 and V2 controlled by the above method serve as power supplies for the half-bridge inverters 3A and 3B at the subsequent stage in FIG. Note that the half-bridge inverters 3A and 3B are connected to the IGB
A capacitor 32 is composed of a semiconductor switch element 31 such as T and a diode 32 connected in anti-parallel. After the capacitor voltages V1 and V2 are converted into an AC voltage by the PWM control, the capacitors 7a and 7b and the capacitors 8a and 8b The high frequency component by the PWM control is removed by the filter, and is connected to the single-phase three-wire system power supply 9. Here, a self-sustaining operation in which the output of the filter is directly connected to the AC load without being connected to the system power supply 9 may be performed.
【0029】図1(b)は請求項1記載の発明の第2実
施形態を示しており、太陽電池1がダイオード37を介
して他方のコンデンサ15に接続されている点を除き、
上記第1実施形態と構成上、同一である。この実施形態
では、太陽電池1が接続されていないコンデンサ6の電
圧V1が他方のコンデンサの15の電圧V2と等しくな
るように制御を行う。直流分圧回路2における具体的制
御方法は、上記第1実施形態と同様であるため、ここで
は説明を省略する。FIG. 1B shows a second embodiment of the invention according to claim 1, except that the solar cell 1 is connected to the other capacitor 15 via a diode 37.
The configuration is the same as the first embodiment. In this embodiment, control is performed so that the voltage V1 of the capacitor 6 to which the solar cell 1 is not connected is equal to the voltage V2 of 15 of the other capacitor. Since a specific control method in the DC voltage dividing circuit 2 is the same as that in the first embodiment, the description is omitted here.
【0030】次に、請求項2記載の発明の実施形態を説
明する。請求項1の発明の実施形態では、太陽電池1が
接続されていない方のコンデンサの電圧(図1(a)で
はV2、図1(b)ではV1)が他方のコンデンサの電
圧(図1(a)ではV1、図1(b)ではV2)と等し
くなるように制御を行っている。すなわち、図1(a)
では図3に示したように直流電圧指令値をV1、図1
(b)では電圧指令値をV2としている。Next, an embodiment of the present invention will be described. In the embodiment of the present invention, the voltage of the capacitor to which the solar cell 1 is not connected (V2 in FIG. 1A and V1 in FIG. 1B) is equal to the voltage of the other capacitor (FIG. The control is performed so as to be equal to V1 in a) and V2) in FIG. That is, FIG.
In FIG. 3, the DC voltage command value is V1 as shown in FIG.
In (b), the voltage command value is V2.
【0031】請求項2記載の発明の実施形態ではこの直
流電圧指令値を一定値とし、図1(a)ではV2、図1
(b)ではV1を常時一定に保つように制御する。ここ
で、例えば電力変換装置の出力電圧としてVSが要求さ
れる場合、直流電圧としては最低で√2倍の電圧が必要
になる。例えば、出力が100V(実効値)であれば1
41Vの電圧が直流電圧として必要になる。従って、図
1(a)の場合、V2の電圧指令値は141Vとなる。
実際には、出力変動や変換装置の制御余裕等を考慮し
て、170V程度に設定するのが一般的である。In the embodiment of the present invention, the DC voltage command value is set to a constant value, and in FIG.
In (b), V1 is controlled to be kept constant at all times. Here, for example, when VS is required as the output voltage of the power converter, a DC voltage of at least √2 times is required. For example, if the output is 100 V (effective value), 1
A voltage of 41 V is required as a DC voltage. Therefore, in the case of FIG. 1A, the voltage command value of V2 is 141V.
Actually, it is generally set to about 170 V in consideration of output fluctuation, control margin of the converter, and the like.
【0032】このように、太陽電池1が接続されていな
い方のコンデンサの電圧を電力変換装置に要求される出
力交流電圧で決まる最低値に制御すると、電力変換装置
(ハーフブリッジインバータ3A,3B)に使用される
半導体スイッチ素子の耐圧としては太陽電池1の最大電
圧Emax+V2(またはV1)を許容できれば良く、図
12のように太陽電池を2個直列にした場合に比べて、
低耐圧のスイッチ素子を使用することが可能になる。こ
のような制御を行うためには、図3に示した切替スイッ
チ17をオンし、電圧指令値V2*をEmaxとして直流分
圧回路を制御すればよい。なお、図1(b)の例では電
圧指令値V1*をEmaxとしてV1(検出値)との偏差が
零になるように制御すればよい。As described above, when the voltage of the capacitor to which the solar cell 1 is not connected is controlled to the minimum value determined by the output AC voltage required for the power converter, the power converter (half-bridge inverters 3A and 3B) As long as the maximum voltage Emax + V2 (or V1) of the solar cell 1 can be tolerated as the breakdown voltage of the semiconductor switch element used for the above, compared with the case where two solar cells are connected in series as shown in FIG.
It is possible to use a switch element having a low withstand voltage. In order to perform such control, turns on the switch 17 shown in FIG. 3, may be controlled direct current voltage divider circuit a voltage command value V2 * as E max. It may be controlled so that the deviation between V1 (detected value) of the voltage command value V1 * as E max becomes zero in the example of FIG. 1 (b).
【0033】次いで、請求項3記載の発明の実施形態を
説明する。例えば、請求項2記載の発明によってコンデ
ンサ電圧V2を一定に制御した場合、コンデンサ電圧V
1とV2とは等しくならない。請求項3の発明は、この
ようにハーフブリッジインバータの各入力電圧が等しく
ない場合に、ハーフブリッジインバータの出力電圧波形
を正負対称にするための出力電圧補正制御方法を提案す
るものである。Next, an embodiment of the present invention will be described. For example, when the capacitor voltage V2 is controlled to be constant by the invention of claim 2, the capacitor voltage V
1 and V2 are not equal. The invention of claim 3 proposes an output voltage correction control method for making the output voltage waveform of the half-bridge inverter positive and negative symmetric when the respective input voltages of the half-bridge inverter are not equal.
【0034】まず、出力電圧基準指令値Voutとコンデ
ンサ電圧V1,V2との関係は次の数式1のようにな
る。但し、数式1において、Ton:ハーフブリッジイン
バータの上アームの点弧時間、Toff:同じく下アーム
の点弧時間、T:キャリア周期である。First, the relationship between the output voltage reference command value Vout and the capacitor voltages V1 and V2 is expressed by the following equation (1). In Equation 1, T on is the firing time of the upper arm of the half-bridge inverter, T off is the firing time of the lower arm, and T is the carrier cycle.
【0035】[0035]
【数1】 Vout=(V1×Ton/T)−(V2×Toff/T)V out = (V1 × T on / T) − (V2 × T off / T)
【0036】いま、Ton/T=k1,Toff=k2とお
くと、数式2〜数式4が得られる。なお、数式3のλは
出力電圧指令値である。Now, assuming that T on / T = k 1 and T off = k 2, Equations 2 to 4 are obtained. Note that λ in Equation 3 is an output voltage command value.
【0037】[0037]
【数2】k1×V1−k2×V2=Vout ## EQU2 ## k1 × V1−k2 × V2 = V out
【0038】[0038]
【数3】λ=k1−k2Λ = k1-k2
【0039】[0039]
【数4】k1+k2=1## EQU4 ## k1 + k2 = 1
【0040】これらの数式2〜数式4を展開すると、数
式5が得られる。When these equations 2 to 4 are expanded, equation 5 is obtained.
【0041】[0041]
【数5】λ=1−(V1−Vout)/E0 但し、E0
=(V1+V2)/2Λ = 1− (V1−V out ) / E 0 where E 0
= (V1 + V2) / 2
【0042】入力電圧(V1,V2)のアンバランス時
の出力電圧補正制御は、上記数式5に従い、V1,V
2,Voutからλを算出し、このλとキャリアとを比較
してハーフブリッジインバータの上下アームの点弧信号
を発生させることにより実現可能である。図5はこれを
実現するための制御ブロック図であり、数式5を実現す
るべく加算器20a,20b,20c、乗算器25、除
算器26及びキャリア発生回路27、コンパレータ28
により構成されている。The output voltage correction control when the input voltages (V1, V2) are unbalanced is calculated according to the above equation (5).
2. It can be realized by calculating λ from Vout , comparing this λ with the carrier, and generating a firing signal for the upper and lower arms of the half-bridge inverter. FIG. 5 is a control block diagram for realizing this. In order to realize Equation 5, adders 20a, 20b, and 20c, a multiplier 25, a divider 26, a carrier generation circuit 27, and a comparator 28
It consists of.
【0043】次に、請求項4に記載した発明の実施形態
を説明する。図1の実施形態では、前述のごとく、太陽
電池1が接続されていない方のコンデンサの電圧が他方
のコンデンサの電圧と等しくなるように制御を行ってい
る。このような制御を行う場合、ハーフブリッジインバ
ータ3A,3Bに使用される半導体スイッチ素子として
は、V1またはV2の最大電圧Vmaxの2倍以上の耐圧
を持つ必要がある。一般に半導体スイッチ素子の損失
は、素子耐圧が高いほど大きいため、太陽電池1や燃料
電池といった電圧変動の大きい電源を直流電源とした場
合、半導体スイッチ素子の損失は他の同容量の変換装置
に比べて大きくなる。Next, an embodiment of the invention described in claim 4 will be described. In the embodiment of FIG. 1, as described above, control is performed such that the voltage of the capacitor to which the solar cell 1 is not connected is equal to the voltage of the other capacitor. When performing such control, the half-bridge inverter 3A, the semiconductor switching element used to 3B, it is necessary to have a breakdown voltage of more than 2 times the maximum voltage V max of V1 or V2. In general, the loss of a semiconductor switch element is larger as the withstand voltage of the element is higher. Therefore, when a DC power supply such as a solar cell 1 or a fuel cell is used as a DC power supply, the loss of the semiconductor switch element is smaller than that of another converter having the same capacity. It becomes bigger.
【0044】このため本実施形態では、半導体スイッチ
素子の印加電圧を低く抑えてその発生損失を低減させる
ために、例えば、コンデンサ6に太陽電池1が接続さ
れ、コンデンサ15に太陽電池1が接続されていない場
合には、その接続されていない方のコンデンサ15の電
圧指令値V2*を数式6のように設定する。For this reason, in the present embodiment, for example, the solar cell 1 is connected to the capacitor 6 and the solar cell 1 is connected to the capacitor 15 in order to reduce the applied voltage of the semiconductor switch element and reduce the generation loss. If not, the voltage command value V2 * of the capacitor 15 which is not connected is set as in Expression 6.
【0045】[0045]
【数6】V2*=Emax−V1[6] V2 * = E max -V1
【0046】なお、数式6において、Emaxは半導体ス
イッチ素子の耐圧、V1はコンデンサ6の電圧である。
ここで、V2の最低値を電力変換装置に要求される出力
交流電圧値で決まる電圧とすると、電力変換装置(ハー
フブリッジインバータ3A,3B)に使用されるスイッ
チ素子の耐圧は太陽電池1の最大電圧(半導体スイッチ
素子の耐圧)E max+V2の最低電圧を許容すれば良
く、図1の実施形態のようにV1=V2の制御を行う場
合に比べて低耐圧のスイッチ素子を使用することが可能
になる。It should be noted that in Equation 6, EmaxIs a semiconductor
The withstand voltage of the switch element, V1 is the voltage of the capacitor 6.
Here, the minimum value of V2 is determined by the output required for the power converter.
Assuming that the voltage is determined by the AC voltage value,
Switches used in the bridge inverters 3A and 3B).
The withstand voltage of the switch element is the maximum voltage of the solar cell 1 (semiconductor switch
Element breakdown voltage) E maxIt is good if the minimum voltage of + V2 is allowed
In the case where the control of V1 = V2 is performed as in the embodiment of FIG.
Switch elements with lower breakdown voltage can be used
become.
【0047】図6は本実施形態の構成を示すものであ
る。いま、コンデンサ6に太陽電池1が接続され、コン
デンサ15に太陽電池1が接続されていない場合を例に
とって動作を説明する。まず、コンデンサ6の電圧(太
陽電池1の電圧)V1を検出し、図6におけるコンパレ
ータ41により設定値E0と比較する。ここで、設定値
E0は次のようにして決められる。V1の最大値を
Vmax、V2の最小値をVminとすると、スイッチ素子の
耐圧Emaxは数式7のようになる。FIG. 6 shows the configuration of this embodiment. Now, the operation will be described by taking a case where the solar cell 1 is connected to the capacitor 6 and the solar cell 1 is not connected to the capacitor 15 as an example. First, to detect the voltage (the voltage of the solar cell 1) V1 of the capacitor 6, is compared with a set value E 0 by the comparator 41 in FIG. 6. Here, the set value E 0 is determined as follows. Maximum value V max of V1, the minimum value of V2 when the V min, the withstand voltage E max of the switching element becomes as Equation 7.
【0048】[0048]
【数7】Emax=Vmax+Vmin [Equation 7] E max = V max + V min
【0049】V1=V2の制御が可能なV2の電圧範囲
はEmaxの1/2までであるから、その判断基準となる
設定値E0は、数式8となる。[0049] V1 = because the voltage range of the control is possible V2 of V2 is up to 1/2 of the E max, set value E 0 as the its criteria, the equation 8.
【0050】[0050]
【数8】E0=Emax/2E 0 = E max / 2
【0051】こうして決められた設定値E0とV1の検
出値との大小関係により、電圧指令値V2*は次の数式
9のようになる。According to the magnitude relationship between the set value E 0 thus determined and the detected value of V 1 , the voltage command value V 2 * is expressed by the following equation (9).
【0052】[0052]
【数9】 E0>V1→V2*=V1 E0≦V1→V2*=Emax−V1[Equation 9] E 0> V1 → V2 * = V1 E 0 ≦ V1 → V2 * = E max -V1
【0053】すなわち図6の構成において、E0>V1
の場合にはコンパレータ41の出力信号が「H」レベル
となり、オン状態のアナログスイッチ42を介してV1
の検出値がそのまま指令値V2*として加算器45に入
力される。また、E0≦V1の時にはコンパレータ41
の出力信号が「L」レベルとなり、アナログスイッチ4
4の出力側が「H」レベルになってこのスイッチ44が
オンする。これにより、加算器43から出力されるE
max−V1の値が指令値V2*として次段の加算器45に
入力される。加算器45では指令値V2*と検出値V2
との偏差が求められ、この偏差が調節器46に入力され
る。そして、その出力信号とキャリア発生回路47から
のキャリアとがコンパレータ(PWM信号発生回路)4
8により比較され、直列スイッチ回路38のスイッチ素
子4,13に対する点弧信号が出力される。That is, in the configuration of FIG. 6, E 0 > V1
In this case, the output signal of the comparator 41 becomes “H” level, and V1 is output through the analog switch 42 in the ON state.
Is directly input to the adder 45 as the command value V2 * . When E 0 ≦ V1, the comparator 41
Becomes "L" level and the analog switch 4
The output side of the switch 4 becomes "H" level and the switch 44 is turned on. Thereby, E output from the adder 43 is output.
The value of max- V1 is input to the next-stage adder 45 as the command value V2 * . In the adder 45, the command value V2 * and the detection value V2
Is obtained, and this difference is input to the controller 46. Then, the output signal and the carrier from the carrier generation circuit 47 are compared with a comparator (PWM signal generation circuit) 4.
8, and a firing signal for the switching elements 4 and 13 of the series switching circuit 38 is output.
【0054】この実施形態では、太陽電池1が接続され
ていない方のコンデンサ15の電圧指令値V2*を設定
値E0とV1の検出値との大小関係に応じて設定してい
る。このため、ハーフブリッジインバータ3A,3Bを
構成する半導体スイッチ素子の耐圧としては太陽電池1
の最大電圧Emax+V2を許容すれば良く、低耐圧でス
イッチング損失の小さい素子を使用することが可能にな
る。なお、上記実施形態では、太陽電池1が接続されて
いない方のコンデンサ15の電圧指令値V2*を設定す
る場合につき説明したが、他方のコンデンサ6に太陽電
池1が接続されておらず、その電圧指令値V1*を設定
する場合にも、本発明は適用可能である。[0054] In this embodiment, it is set in accordance with the magnitude relationship between the detected value of the voltage command value V2 * set value E 0 of the capacitor 15 towards the solar cell 1 is not connected to V1. For this reason, the withstand voltage of the semiconductor switch elements constituting the half-bridge inverters 3A and 3B is
It is only necessary to allow the maximum voltage E max + V2, and it is possible to use an element having a low withstand voltage and a small switching loss. In the above embodiment, the case where the voltage command value V2 * of the capacitor 15 to which the solar cell 1 is not connected has been described, but the solar cell 1 is not connected to the other capacitor 6, and The present invention is also applicable when setting the voltage command value V1 * .
【0055】次いで、請求項5に記載した発明の実施形
態を説明する。図7はこの実施形態の主回路を示してお
り、図1(a)と同一の構成要素には同一符号を付して
ある。図7において、49は太陽電池1の出力電流id
を検出する変流器、50は直流遮断器、51は蓄電池で
ある。なお、直流遮断器50及び蓄電池51の直列回路
は太陽電池1が接続されていないコンデンサ15に対し
並列に接続されている。また、直流遮断器50は、蓄電
池51の満充電時及び過放電時などに電力変換装置の主
回路と蓄電池51とを切り離すために、後述するように
遮断器制御信号S1によって遮断されるものである。Next, an embodiment of the invention described in claim 5 will be described. FIG. 7 shows a main circuit of this embodiment, and the same components as those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals. 7, 49 is the output current i d of the solar cell 1
, 50 is a DC circuit breaker, and 51 is a storage battery. The series circuit of the DC breaker 50 and the storage battery 51 is connected in parallel to the capacitor 15 to which the solar cell 1 is not connected. The DC circuit breaker 50 is cut off by a circuit breaker control signal S1 as described later in order to disconnect the main circuit of the power converter from the storage battery 51 when the storage battery 51 is fully charged and overdischarged. is there.
【0056】図8は、この実施形態において最大電力追
従制御を行うための制御ブロック図である。まず、この
実施形態では太陽電池1はコンデンサ6に接続されてい
るため、コンデンサ6の電圧V1と太陽電池1の出力電
流idとを検出する。そして、電圧指令発生回路52
は、太陽電池1の現在の出力電力を検出してこの電力を
前回の出力電力と比較し、コンデンサ6の次回の電圧指
令値V1*を発生する。電圧指令値は太陽電池1の特性
から判断され、例えば現在の電力指令値を前回の電力指
令値よりも大きくした結果、出力電力が増加したなら
ば、図19に示した太陽電池の特性から明らかなように
aの運転領域にあるため、次回の電圧指令値を現在の電
圧指令値よりも大きくする。また、出力電力が減少した
ならば、図19におけるbの領域にあるため、次回の電
圧指令値を現在の電圧指令値よりも小さくする。FIG. 8 is a control block diagram for performing maximum power tracking control in this embodiment. First, in this embodiment the solar cell 1 because it is connected to the capacitor 6, to detect an output current i d of the voltage V1 and the solar cell 1 of the capacitor 6. Then, the voltage command generation circuit 52
Detects the current output power of the solar cell 1, compares this power with the previous output power, and generates the next voltage command value V1 * of the capacitor 6. The voltage command value is determined from the characteristics of the solar cell 1. For example, if the output power increases as a result of increasing the current power command value from the previous power command value, it is apparent from the characteristics of the solar cell shown in FIG. Since it is in the operation region a, the next voltage command value is made larger than the current voltage command value. If the output power decreases, the next voltage command value is set smaller than the current voltage command value because the output power is in the region b in FIG.
【0057】このようにして発生させた電圧指令値V1
*と検出値V1との偏差を加算器53により求め、この
偏差を調節器54に入力してハーフブリッジインバータ
3A,3Bの出力電流指令値i*とする。上記出力電流
指令値i*と検出値iとの偏差を加算器55により求
め、この偏差を調節器56に入力してその出力とキャリ
ア発生回路57からのキャリアとをコンパレータ(PW
M信号発生回路)58に入力し、ハーフブリッジインバ
ータ3A,3Bのスイッチ素子31に対する点弧信号を
得る。こうして太陽電池1が接続されている方のコンデ
ンサ6の電圧V1を制御することにより、最大電力追従
制御を行うものである。The voltage command value V1 thus generated
The difference between * and the detected value V1 is determined by the adder 53, and this difference is input to the controller 54 to be the output current command value i * of the half-bridge inverters 3A and 3B. A deviation between the output current command value i * and the detection value i is obtained by an adder 55, and this deviation is input to a controller 56, and the output and the carrier from the carrier generation circuit 57 are compared by a comparator (PW
M signal generating circuit) 58 to obtain a firing signal for the switch element 31 of the half-bridge inverters 3A and 3B. Thus, the maximum power follow-up control is performed by controlling the voltage V1 of the capacitor 6 to which the solar cell 1 is connected.
【0058】次に、図9は蓄電池51の充放電制御を行
うための制御ブロック図である。まず、充放電指令発生
回路59は、蓄電池51の状態及び太陽電池1の発電運
転状態から蓄電池51の印加電圧指令値を算出する。こ
の印加電圧指令値を太陽電池1が接続されていない方の
コンデンサ15の電圧指令値V2*とし、検出値V2と
の偏差を加算器60により求めてその偏差を調節器54
に入力する。そして調節器54の出力とキャリアとをコ
ンパレータ58に入力し、スイッチ素子4,13に対す
る点弧信号を得る。こうして太陽電池1が接続されてい
ない方のコンデンサ15の電圧V2を制御することによ
り、蓄電池51の充放電制御を行う。なお、蓄電池51
が満充電状態や過充電状態の時、あるいはシステムの運
転状態に合わせて、充放電指令発生回路59が遮断器制
御信号S1を出力し、蓄電池51に直列接続された直流
遮断器50を開放することにより、蓄電池51やコンデ
ンサ15の電圧制御、保護を行う。FIG. 9 is a control block diagram for controlling the charging and discharging of the storage battery 51. First, the charge / discharge command generation circuit 59 calculates an applied voltage command value of the storage battery 51 from the state of the storage battery 51 and the power generation operation state of the solar cell 1. This applied voltage command value is set as the voltage command value V2 * of the capacitor 15 to which the solar cell 1 is not connected, a deviation from the detected value V2 is obtained by the adder 60, and the deviation is determined by the controller 54.
To enter. Then, the output of the adjuster 54 and the carrier are input to the comparator 58, and a firing signal for the switch elements 4 and 13 is obtained. By controlling the voltage V2 of the capacitor 15 to which the solar cell 1 is not connected in this way, the charge / discharge control of the storage battery 51 is performed. The storage battery 51
Is in a fully charged state or an overcharged state, or in accordance with the operating state of the system, the charge / discharge command generation circuit 59 outputs a breaker control signal S1 to open the DC breaker 50 connected in series to the storage battery 51. Thus, voltage control and protection of the storage battery 51 and the capacitor 15 are performed.
【0059】この実施形態によれば、図20のように直
流−直流変換器102を用いることなく、太陽電池1の
最大電力追従制御を行いながら蓄電池51の充放電制御
を行うことが可能となる。なお、図示しないが、太陽電
池1がコンデンサ15に接続され、コンデンサ6の両端
に直流遮断器50と蓄電池51との直列回路が接続され
ている場合にも本発明は適用可能である。その場合に
は、コンデンサ15の電圧指令値V2*を生成してこの
指令値V2*にV2が一致するように各スイッチ素子3
1のオン、オフを制御して最大電力追従制御を行い、ま
た、コンデンサ6の電圧指令値V1*を生成してこの指
令値V1*にV1が一致するように各スイッチ素子4,
13のオン、オフ及び直流遮断器50の開閉を制御して
蓄電池51の充放電制御を行う。According to this embodiment, the charge / discharge control of the storage battery 51 can be performed while performing the maximum power tracking control of the solar cell 1 without using the DC-DC converter 102 as shown in FIG. . Although not shown, the present invention is also applicable to a case where the solar cell 1 is connected to the capacitor 15 and a series circuit of the DC breaker 50 and the storage battery 51 is connected to both ends of the capacitor 6. In that case, a voltage command value V2 * of the capacitor 15 is generated, and each switch element 3 is set so that V2 matches this command value V2 *.
1 to control the maximum power follow-up control, generate a voltage command value V1 * of the capacitor 6, and set each switch element 4 so that V1 matches the command value V1 * .
The charge / discharge control of the storage battery 51 is performed by controlling the ON / OFF of the power supply 13 and the opening / closing of the DC breaker 50.
【0060】次いで、請求項6に記載した発明の実施形
態を説明する。図10(a)はこの発明の第1実施形態
を示す回路図、図10(b)は第2実施形態を示す回路
図であり、図1(a),(b)と同一の構成要素には同
一符号を付してある。図10(a)はコンデンサ6に太
陽電池1が接続されている場合であり、回路構成上、図
1(a)と異なるのは、直流分圧回路201内の直列ス
イッチ回路381の構成と図1(a)におけるダイオー
ド37が存在しない点である。すなわち、上記直列スイ
ッチ回路381は、半導体スイッチ素子4とダイオード
14とを直列接続して構成されている。同様に図10
(b)はコンデンサ15に太陽電池1が接続されている
場合であり、回路構成上、図1(b)と異なるのは、直
流分圧回路202内の直列スイッチ回路382の構成と
図1(b)におけるダイオード37が存在しない点であ
る。すなわち、上記直列スイッチ回路382は、半導体
スイッチ素子13とダイオード5とを直列接続して構成
されている。Next, an embodiment of the invention described in claim 6 will be described. FIG. 10A is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a circuit diagram showing a second embodiment, in which the same components as those in FIGS. 1A and 1B are used. Are denoted by the same reference numerals. FIG. 10A shows a case where the solar cell 1 is connected to the capacitor 6. The circuit configuration differs from FIG. 1A in the configuration and the diagram of the series switch circuit 381 in the DC voltage dividing circuit 201. 1 (a) is that the diode 37 does not exist. That is, the series switch circuit 381 is configured by connecting the semiconductor switch element 4 and the diode 14 in series. Similarly, FIG.
FIG. 1B shows a case where the solar cell 1 is connected to the capacitor 15. The circuit configuration differs from FIG. 1B in the configuration of the series switch circuit 382 in the DC voltage dividing circuit 202 and FIG. The point is that the diode 37 in b) does not exist. That is, the series switch circuit 382 is configured by connecting the semiconductor switch element 13 and the diode 5 in series.
【0061】次に、図10(a),(b)は動作的には
互いに同様であるため、図10(a)の第1実施形態に
つきその動作を説明する。直流分圧回路201におい
て、太陽電池1が接続されたコンデンサ6の電圧V1は
太陽電池1の電圧にクランプされるため、太陽電池1が
接続されていないコンデンサ15の電圧V2がV1と等
しくなるように制御を行う。制御は、各コンデンサ6,
15の電圧を検出してV1,V2の偏差が零になるよう
に直列スイッチ回路381のスイッチ素子4の点弧期間
を制御する。Next, since the operations of FIGS. 10A and 10B are similar to each other, the operation of the first embodiment of FIG. 10A will be described. In the DC voltage dividing circuit 201, the voltage V1 of the capacitor 6 to which the solar cell 1 is connected is clamped to the voltage of the solar cell 1, so that the voltage V2 of the capacitor 15 to which the solar cell 1 is not connected becomes equal to V1. Control. The control is performed for each capacitor 6,
The ignition period of the switch element 4 of the series switch circuit 381 is controlled so that the voltage of No. 15 is detected and the deviation between V1 and V2 becomes zero.
【0062】図11(a)は、太陽電池1からコンデン
サ15にエネルギーを供給するときの直流分圧回路20
1の動作を示したものである。スイッチ素子4を点弧す
ることで、実線で示す太陽電池1→スイッチ素子4→リ
アクトル10のルートでリアクトル10にエネルギーを
蓄積し、このエネルギーを、スイッチ素子4の消弧によ
って破線のルートでコンデンサ15に供給する。FIG. 11A shows a DC voltage dividing circuit 20 for supplying energy from the solar cell 1 to the capacitor 15.
1 shows the operation of FIG. By igniting the switch element 4, energy is accumulated in the reactor 10 along the route of the solar cell 1 → the switch element 4 → the reactor 10 shown by the solid line, and this energy is transferred to the capacitor by the arc of the switch element 4 along the broken line. 15
【0063】なお、図11(b)は、図10(b)の第
2実施形態における直流分圧回路202の動作を示すも
ので、太陽電池1からコンデンサ6にエネルギーを供給
するときの動作であり、スイッチ素子13を点弧するこ
とで、実線で示す太陽電池1→リアクトル10→スイッ
チ素子13のルートでリアクトル10にエネルギーを蓄
積し、このエネルギーを、スイッチ素子13の消弧によ
って破線のルートでコンデンサ6に供給する。FIG. 11 (b) shows the operation of the DC voltage dividing circuit 202 in the second embodiment of FIG. 10 (b), and shows the operation when energy is supplied from the solar cell 1 to the capacitor 6. Yes, by igniting the switch element 13, energy is accumulated in the reactor 10 along the route of the solar cell 1 → reactor 10 → switch element 13 shown by the solid line, and this energy is dissipated by the extinction of the switch element 13 by the dashed line. To supply to the capacitor 6.
【0064】従って、スイッチ素子4または13の点弧
期間をコンデンサ電圧に応じて制御することにより、電
圧V1,V2を制御することが可能になり、この電圧V
1,V2がハーフブリッジインバータ3A,3Bの直流
電源となる。ここで、上記制御を行うための制御ブロッ
ク図は前述した図3と同様であり、図3におけるコンパ
レータ24から出力される点弧信号がスイッチ素子4ま
たは13に加えられることになる。Therefore, by controlling the firing period of the switch element 4 or 13 in accordance with the capacitor voltage, the voltages V1 and V2 can be controlled.
1 and V2 serve as DC power supplies for the half-bridge inverters 3A and 3B. Here, the control block diagram for performing the above control is the same as that of FIG. 3 described above, and the ignition signal output from the comparator 24 in FIG. 3 is applied to the switch element 4 or 13.
【0065】上述した動作により、2つのコンデンサ
6,15の電圧が制御され、このとき直流分圧回路20
1,202のスイッチ素子4とダイオード14との接続
点、またはスイッチ素子13とダイオード5との接続点
の電圧は図21と同様に正負に振られることになる。し
かるに、図10(a),(b)における直流入力端子間
電圧はコンデンサ6,15により太陽電池1の電圧にク
ランプされ、しかも太陽電池1の正極または負極が系統
電源9の中性線(接地線)に接続されているため、対接
地電位も変動することなく安定している。このため、ノ
イズ発生や雑音端子電圧の増加を抑制することができ
る。By the above-described operation, the voltages of the two capacitors 6 and 15 are controlled.
The voltage at the connection point between the switch element 4 and the diode 14 or the connection point between the switch element 13 and the diode 5 at 202 is positively and negatively changed as in FIG. However, the voltage between the DC input terminals in FIGS. 10A and 10B is clamped to the voltage of the solar cell 1 by the capacitors 6 and 15, and the positive or negative electrode of the solar cell 1 is connected to the neutral line (ground) of the system power supply 9. Line), the ground potential is stable without fluctuation. For this reason, generation of noise and an increase in noise terminal voltage can be suppressed.
【0066】次いで、請求項7に記載した発明の実施形
態を説明する。図12は、先の請求項6に記載した発明
の他の実施形態を示す主回路図であり、図10(a)と
同一の構成要素には同一の番号を付してある。なお、図
において、61はゲート点弧信号、62は変流器、63
は遮断器、91は交流負荷である。この図12の電力変
換装置では、図10(a)の実施形態と同様に、直流電
源1が接続されていない方のコンデンサ15の電圧V2
を直流分圧回路201により制御し、ハーフブリッジイ
ンバータ3A,3Bの直流端子間電圧を制御している。
そして、図12では図10(a)と異なり、2つの単相
交流電圧を交流負荷91に供給している。また、図12
では、リアクトル10の電流を変流器62により検出
し、この電流の制御をマイナーループとしてコンデンサ
15の電圧V2を制御している。Next, an embodiment of the invention described in claim 7 will be described. FIG. 12 is a main circuit diagram showing another embodiment of the invention described in claim 6, wherein the same components as those in FIG. 10 (a) are denoted by the same reference numerals. In the figure, 61 is a gate firing signal, 62 is a current transformer, 63
Is a circuit breaker, and 91 is an AC load. In the power converter of FIG. 12, the voltage V2 of the capacitor 15 to which the DC power supply 1 is not connected is similar to the embodiment of FIG.
Is controlled by the DC voltage dividing circuit 201 to control the voltage between the DC terminals of the half-bridge inverters 3A and 3B.
In FIG. 12, unlike FIG. 10A, two single-phase AC voltages are supplied to the AC load 91. FIG.
In the above, the current of the reactor 10 is detected by the current transformer 62, and the control of this current is used as a minor loop to control the voltage V2 of the capacitor 15.
【0067】いま、図14に示すように、時刻T1にお
いて交流負荷91が変動して重負荷から軽負荷になる
と、図12の回路では、直流分圧回路201の制御系の
遅れやリアクトル10の残留エネルギーに起因してリア
クトル10の電流i10が減少する。このため、負荷供給
に不要な斜線部のエネルギーがコンデンサ15に蓄積さ
れ、その結果コンデンサ15の電圧V2が増加する。ま
た、これに伴ってハーフブリッジインバータ3A,3B
の直流端子間電圧(すなわち電圧合計値VT=V1+V
2)も増加する。負荷変動が大きいほどコンデンサ15
に蓄積されるエネルギー(図14における斜線部の面
積)は多くなり、それによって半導体スイッチ素子を破
壊するおそれがある。As shown in FIG. 14, when the AC load 91 fluctuates from a heavy load to a light load at time T1, the circuit of FIG. due to the residual energy current i 10 of the reactor 10 is reduced. For this reason, the energy of the hatched portion unnecessary for the load supply is accumulated in the capacitor 15, and as a result, the voltage V2 of the capacitor 15 increases. In addition, the half-bridge inverters 3A, 3B
(That is, the total voltage value V T = V1 + V
2) also increases. The larger the load fluctuation, the more the capacitor 15
The energy (the area of the hatched portion in FIG. 14) stored in the semiconductor device increases, which may destroy the semiconductor switching element.
【0068】これを防止するには、コンデンサ容量を増
加させたり高耐圧スイッチ素子を使用する等の方法が考
えられるが、これらの方法は電力変換装置の大型化、コ
スト増加に直結する。また、他の方法として、コンデン
サの過電圧レベルを設定しておき、過電圧検出時に電力
変換装置の運転を強制的に停止することも有効である
が、その場合には定格負荷範囲内での運転停止状態とな
るため、装置の信頼性を低下させることになる。請求項
7記載の発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであ
る。To prevent this, methods such as increasing the capacitance of a capacitor or using a high-voltage switch element can be considered. However, these methods directly lead to an increase in the size and cost of the power converter. As another method, it is effective to set the overvoltage level of the capacitor and forcibly stop the operation of the power converter when an overvoltage is detected, but in this case, stop the operation within the rated load range. Because of this, the reliability of the device is reduced. The invention according to claim 7 has been made in view of the above problems.
【0069】図13(a)は請求項7に記載した発明の
実施形態を示す制御ブロック図、図13(b)はその動
作説明図である。なお、電力変換装置の主回路は図12
と同様である。図13(a)において、太陽電池1が接
続されていない方のコンデンサ15の電圧指令値V2*
と検出値V2との偏差を加算器64により求め、この偏
差を調節器54に入力してリアクトル10を流れる電流
の指令値i10 *とする。上記電流指令値i10 *と検出値i
10との偏差を加算器65により求め、この偏差を調節器
56に入力してその出力とキャリア発生回路57からの
キャリアとをコンパレータ(PWM信号発生回路)58
に入力し、直列スイッチ回路381の半導体スイッチ素
子4に対する点弧信号61を得る。FIG. 13 (a) is a control block diagram showing an embodiment of the invention described in claim 7, and FIG. 13 (b) is an operation explanatory diagram thereof. The main circuit of the power converter is shown in FIG.
Is the same as In FIG. 13A, the voltage command value V2 * of the capacitor 15 to which the solar cell 1 is not connected is shown.
The difference between the detected value V2 and the detected value V2 is obtained by the adder 64, and this difference is input to the controller 54 to be the command value i 10 * of the current flowing through the reactor 10. The above current command value i 10 * and detection value i
The deviation from 10 is obtained by an adder 65, and this deviation is input to a controller 56, and its output and the carrier from a carrier generation circuit 57 are compared with a comparator (PWM signal generation circuit) 58.
To obtain an ignition signal 61 for the semiconductor switch element 4 of the series switch circuit 381.
【0070】さて、本実施形態では、図13(a)の一
点鎖線で囲んだブロック70に特徴を有する。すなわ
ち、コンデンサ6の電圧V1及びコンデンサ15の電圧
V2との合計値VTを加算器71により求め、コンパレ
ータ74によってレベル設定器72による抑制電圧レベ
ルVLIMと比較する。この抑制電圧レベルVLIMは半導体
スイッチ素子の耐圧から決まる最大印加電圧値であり、
過電圧保護レベルに基づいて設定される。VTがVLIMに
到達したことをコンパレータ74により検出し、この検
出信号をフリップフロップ76のリセット端子Rに送っ
て運転信号ZHをオフ(Lowレベル)とし、アンド回
路77を介して点弧信号61をオフする。これにより、
運転信号ZHが加えられている調節器54,56はゼロ
ホールドされ、直列スイッチ回路381のスイッチ素子
4はパルスオフ状態となって直流分圧回路201の運転
が停止する。The present embodiment is characterized by a block 70 surrounded by a dashed line in FIG. That is, calculated by the adder 71 the sum V T and the voltage V2 of the voltage V1 and the capacitor 15 of the capacitor 6, compared to the inhibit voltage level V LIM by the level setter 72 by a comparator 74. This suppression voltage level V LIM is the maximum applied voltage value determined from the breakdown voltage of the semiconductor switch element.
Set based on overvoltage protection level. The comparator 74 detects that V T has reached V LIM , and sends this detection signal to the reset terminal R of the flip-flop 76 to turn off the operation signal ZH (Low level). Turn off 61. This allows
The regulators 54 and 56 to which the operation signal ZH is applied are held at zero, the switch element 4 of the series switch circuit 381 enters a pulse-off state, and the operation of the DC voltage dividing circuit 201 stops.
【0071】一方、VTが別のレベル設定器73による
復旧電圧レベルV(復旧)を下回ったことをコンパレー
タ75により検出し、この検出信号をフリップフロップ
76のセット端子Sに送って運転信号ZHをオン(Hi
ghレベル)とし、アンド回路77を介して点弧信号を
オンする。すなわち、各調節器54,56を動作させて
直流分圧回路201を再起動する。ここで、復旧電圧レ
ベルV(復旧)は直流分圧回路201の正常動作可能な
レベルに設定されるものである。なお、図13(b)
は、コンパレータ74,75、フリップフロップ76に
よって得られる、VT,VLIM,V(復旧)と運転信号Z
Hとの関係を示している。[0071] On the other hand, V T that falls below the recovery voltage level by another level setter 73 V (recovery) is detected by comparator 75, the operation signal ZH send this detection signal to the set terminal S of the flip-flop 76 On (Hi
gh level), and the ignition signal is turned on via the AND circuit 77. That is, the controller 54 and 56 are operated to restart the DC voltage dividing circuit 201. Here, the recovery voltage level V (recovery) is set to a level at which the DC voltage dividing circuit 201 can operate normally. FIG. 13 (b)
Are V T , V LIM , V (recovery) and operation signal Z obtained by comparators 74, 75 and flip-flop 76.
The relationship with H is shown.
【0072】図15は、本実施形態によるリアクトル1
0の電流i10、電圧合計値VT及び運転信号ZHの関係
を示したものである。図において、時刻T1における負
荷変動によって電流i10が減少していき、これに起因し
てコンデンサ15の電圧V2は図示する如く上昇してい
く。そして、時刻T2で電圧合計値VT(=V1+V
2)が抑制電圧レベルVLIMに達すると、図13(a)
に示したコンパレータ74以降の回路が働き、運転信号
ZHをオフして直流分圧回路201を停止させる。この
結果、太陽電池1からのエネルギー供給が絶たれ、直流
分圧回路停止後の電圧上昇はリアクトル10の残留エネ
ルギーによる上昇分のみとなる。この値は、直流分圧回
路201の制御遅れによる電圧上昇に比較して十分に小
さい。直流分圧回路201の停止後は、コンデンサ15
から交流負荷91への電力供給が行われるので、コンデ
ンサ15の電圧V2は低下する。時刻T3において、電
圧合計値VTが復旧電圧レベルV(復旧)に到達する
と、図13(a)に示したコンパレータ75以降の回路
が働き、運転信号ZHをオンして直流分圧回路201を
再起動する。FIG. 15 shows a reactor 1 according to the present embodiment.
0 current i 10 of, shows the relationship between the voltage sum V T and the operating signal ZH. In the figure, gradually reduces the current i 10 by load fluctuation at time T1, rises as the voltage V2 of the capacitor 15 is shown due to this. Then, at time T2, the voltage total value V T (= V1 + V
When 2) reaches the suppression voltage level V LIM , FIG.
The circuit after the comparator 74 shown in (1) operates to turn off the operation signal ZH and stop the DC voltage dividing circuit 201. As a result, the energy supply from the solar cell 1 is cut off, and the voltage rise after the DC voltage dividing circuit is stopped is only the rise due to the residual energy of the reactor 10. This value is sufficiently smaller than the voltage rise due to the control delay of the DC voltage dividing circuit 201. After the DC voltage dividing circuit 201 is stopped, the capacitor 15
Is supplied to the AC load 91, the voltage V2 of the capacitor 15 decreases. At time T3, when the voltage total value VT reaches the recovery voltage level V (recovery), the circuits subsequent to the comparator 75 shown in FIG. 13A operate and turn on the operation signal ZH to turn on the DC voltage dividing circuit 201. restart.
【0073】以上が本実施形態の動作であるが、上記動
作は直流分圧回路201のみに限定され、ハーフブリッ
ジインバータ3A,3Bは通常の動作を継続する。従っ
て、本発明の課題である負荷変動に伴うコンデンサ15
の過電圧の発生を防止し、コンデンサの容量増加や高耐
圧スイッチ素子の使用、ならびに過電圧検出による電力
変換装置の強制的な運転停止を回避することができる。
なお、本実施形態では太陽電池1が接続されていない方
のコンデンサ15の過電圧を防止する場合につき説明し
たが、他方のコンデンサ6に太陽電池1が接続されてお
らず、その過電圧を防止する場合にも、本発明は適用可
能である。The above is the operation of the present embodiment, but the above operation is limited to only the DC voltage dividing circuit 201, and the half-bridge inverters 3A and 3B continue the normal operation. Therefore, the capacitor 15 which accompanies the load fluctuation, which is the subject of the present invention,
This prevents the occurrence of overvoltage, increases the capacity of the capacitor, uses a high-voltage switch element, and avoids forced shutdown of the power converter due to overvoltage detection.
In this embodiment, the case where the overvoltage of the capacitor 15 to which the solar cell 1 is not connected has been described, but the case where the solar cell 1 is not connected to the other capacitor 6 and the overvoltage is prevented. In addition, the present invention is applicable.
【0074】上記各実施形態では、直流電源として太陽
電池1を使用した場合につき説明したが、直流電源の種
類はこれに限定されるものではなく、燃料電池や蓄電池
であっても良い。In the above embodiments, the case where the solar cell 1 is used as the DC power supply has been described. However, the type of the DC power supply is not limited to this, and a fuel cell or a storage battery may be used.
【0075】[0075]
【発明の効果】以上のように請求項1記載の発明によれ
ば、直流分圧回路の動作により、1個の直流電源からハ
ーフブリッジインバータの入力電圧である2つの相等し
いコンデンサ電圧を得ることができる。従って、図6の
従来技術のように2個の太陽電池による発生電力の誤差
や自立運転時の非対称負荷への電力供給によるコンデン
サ電圧のアンバランスが解消され、出力電圧の歪み発生
や系統への直流成分の流出を阻止することができる。ま
た、直流電源の数が1個で済むため、配線の接続が複雑
になることもない。更に、電力変換段数は2段になる
が、直流分圧回路の変換電力は図7に示した昇圧チョッ
パの変換電力の1/2になるので、電力変換装置の小型
化が可能である。As described above, according to the first aspect of the present invention, two equal capacitor voltages, which are input voltages of a half-bridge inverter, are obtained from one DC power supply by the operation of the DC voltage dividing circuit. Can be. Therefore, as in the prior art shown in FIG. 6, the error in the power generated by the two solar cells and the imbalance in the capacitor voltage due to the power supply to the asymmetric load during the self-sustained operation are eliminated, and the distortion of the output voltage and the generation of power to the system are eliminated. Outflow of the DC component can be prevented. Further, since only one DC power supply is required, the wiring connection does not become complicated. Further, although the number of power conversion stages is two, the converted power of the DC voltage dividing circuit is の of the converted power of the boost chopper shown in FIG. 7, so that the power converter can be downsized.
【0076】請求項2記載の発明によれば、直流電源が
接続されていないコンデンサの電圧を電力変換装置に要
求される出力交流電圧値で決まる最低電圧に制御するこ
とにより、半導体スイッチ素子の耐圧は、(直流電源の
最大電圧+上記コンデンサの一定電圧)を許容すれば良
くなる。従って、直流電源を2個直列に接続した場合に
比べて低耐圧のスイッチ素子を使用することができ、電
力変換時のスイッチング損失の低減、変換効率の向上、
製造コストの低減が可能になる。According to the second aspect of the present invention, by controlling the voltage of the capacitor to which the DC power supply is not connected to the minimum voltage determined by the output AC voltage value required for the power converter, the withstand voltage of the semiconductor switch element is controlled. Suffices to allow (the maximum voltage of the DC power supply + the fixed voltage of the capacitor). Therefore, a switch element having a lower withstand voltage can be used as compared with a case in which two DC power supplies are connected in series, reducing switching loss during power conversion, improving conversion efficiency,
Manufacturing costs can be reduced.
【0077】請求項3記載の発明によれば、請求項2記
載の発明によりハーフブリッジインバータの入力電圧が
不均等になった場合における出力波形の補正が可能にな
り、連系される電力系統に対して安定した電力供給を行
うことができる。According to the third aspect of the present invention, the output waveform can be corrected when the input voltage of the half-bridge inverter becomes uneven according to the second aspect of the present invention. Thus, stable power supply can be performed.
【0078】請求項4記載の発明によれば、直流分圧回
路の2個のコンデンサの電圧の合計値をハーフブリッジ
インバータに使用している半導体スイッチ素子の耐圧以
下に抑制する制御手段を設けることにより、太陽電池を
2個直列に接続して使用する場合に比べて低耐圧のスイ
ッチ素子を使用することができる。このため電力変換時
のスイッチング損失の低減、変換効率の向上が可能にな
る。According to the fourth aspect of the present invention, there is provided control means for suppressing the total value of the voltages of the two capacitors of the DC voltage dividing circuit to be equal to or less than the withstand voltage of the semiconductor switching element used in the half-bridge inverter. Accordingly, a switch element having a lower breakdown voltage can be used as compared with a case where two solar cells are connected in series and used. For this reason, it is possible to reduce switching loss during power conversion and improve conversion efficiency.
【0079】請求項5記載の発明によれば、従来のよう
に直流−直流変換器を用いることなく太陽電池の最大電
力追従制御を行いながら蓄電池の充放電制御を並列的に
実行でき、システムの小型化、低価格化を図れると共
に、最小限の変換段数による高効率化が可能である。According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to execute the charge / discharge control of the storage battery in parallel while performing the maximum power follow-up control of the solar cell without using the DC-DC converter as in the related art. The size and the price can be reduced, and the efficiency can be increased by the minimum number of conversion stages.
【0080】請求項6記載の発明によれば、直流入力端
子間電圧が直流分圧回路のコンデンサにより直流電源電
圧にクランプされ、しかも直流電源の正極または負極が
系統電源の中性線(接地線)に接続されているので、対
接地点電位が変動することなく安定する。従って、ノイ
ズ発生や雑音端子電圧の発生を抑制する効果があり、直
流側のノイズフィルタの追加や強化に起因するシステム
の複雑化、大型化、高価格化を防ぐことができる。According to the invention, the voltage between the DC input terminals is clamped to the DC power supply voltage by the capacitor of the DC voltage dividing circuit, and the positive or negative electrode of the DC power supply is connected to the neutral line (ground line) of the system power supply. ), The potential with respect to the ground point is stabilized without fluctuation. Therefore, there is an effect of suppressing generation of noise and generation of a noise terminal voltage, and it is possible to prevent the system from becoming complicated, large-sized, and expensive due to addition and reinforcement of a noise filter on the DC side.
【0081】請求項7記載の発明によれば、コンデンサ
の電圧合計値と抑制電圧レベル及び復旧電圧レベルとを
比較し、その結果に応じて直流分圧回路の動作停止また
は再起動を行わせるため、負荷変動に伴ってハーフブリ
ッジインバータに過電圧が印加されるのを未然に防止す
ることができる。これにより、コンデンサ容量の増加や
高耐圧スイッチ素子の使用を回避して、装置の大型化、
高コスト化を防ぐことができる。また、直流分圧回路の
動作停止中でもハーフブリッジインバータは継続して電
圧を発生するので、電力変換装置の信頼性向上が可能に
なる。According to the seventh aspect of the present invention, the total voltage of the capacitor is compared with the suppression voltage level and the recovery voltage level, and the operation of the DC voltage dividing circuit is stopped or restarted according to the result. Further, it is possible to prevent an overvoltage from being applied to the half-bridge inverter due to a load change. This avoids an increase in the capacitance of the capacitor and the use of a high-withstand-voltage switch element, and increases the size of the device.
High cost can be prevented. Further, since the half-bridge inverter continuously generates a voltage even when the operation of the DC voltage dividing circuit is stopped, the reliability of the power converter can be improved.
【図1】請求項1に記載した発明の実施形態を示す主回
路構成図である。FIG. 1 is a main circuit configuration diagram showing an embodiment of the invention described in claim 1;
【図2】図1の実施形態における直流分圧回路の動作説
明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the DC voltage dividing circuit in the embodiment of FIG. 1;
【図3】請求項1,請求項2に記載した発明の実施形態
における直流分圧回路の制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram of a DC voltage dividing circuit according to an embodiment of the present invention.
【図4】図1の実施形態における直流分圧回路の動作説
明図である。FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the DC voltage dividing circuit in the embodiment of FIG. 1;
【図5】請求項3に記載した発明の実施形態における制
御ブロック図である。FIG. 5 is a control block diagram according to an embodiment of the present invention.
【図6】請求項4に記載した発明の実施形態における制
御ブロック図である。FIG. 6 is a control block diagram according to an embodiment of the present invention.
【図7】請求項5に記載した発明の実施形態を示す主回
路構成図である。FIG. 7 is a main circuit configuration diagram showing an embodiment of the invention described in claim 5;
【図8】図7の実施形態において最大電力追従制御を行
うための制御ブロック図である。FIG. 8 is a control block diagram for performing maximum power tracking control in the embodiment of FIG. 7;
【図9】図7の実施形態において蓄電池の充放電制御を
行うための制御ブロック図である。9 is a control block diagram for performing charge / discharge control of a storage battery in the embodiment of FIG. 7;
【図10】請求項6に記載した発明の実施形態を示す主
回路構成図である。FIG. 10 is a main circuit configuration diagram showing an embodiment of the invention described in claim 6;
【図11】図10の実施形態における直流分圧回路の動
作説明図である。11 is an operation explanatory diagram of the DC voltage dividing circuit in the embodiment of FIG.
【図12】請求項6に記載した発明の他の実施形態及び
請求項7に記載した発明の実施形態を示す主回路構成図
である。FIG. 12 is a main circuit configuration diagram showing another embodiment of the invention described in claim 6 and an embodiment of the invention described in claim 7.
【図13】請求項7に記載した発明の実施形態を示す制
御ブロック図及び動作説明図である。FIG. 13 is a control block diagram and an operation explanatory diagram showing an embodiment of the invention described in claim 7;
【図14】図12の実施形態の動作説明図である。FIG. 14 is an operation explanatory diagram of the embodiment in FIG. 12;
【図15】図13の実施形態の動作説明図である。FIG. 15 is an operation explanatory view of the embodiment in FIG. 13;
【図16】従来技術を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a conventional technique.
【図17】従来技術を示す回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram showing a conventional technique.
【図18】従来技術を示す概略的な回路図である。FIG. 18 is a schematic circuit diagram showing a conventional technique.
【図19】図14における太陽電池の特性図である。19 is a characteristic diagram of the solar cell in FIG.
【図20】従来技術を示す概略的な回路図である。FIG. 20 is a schematic circuit diagram showing a conventional technique.
【図21】従来技術を示す回路図である。FIG. 21 is a circuit diagram showing a conventional technique.
1 太陽電池 2,201,202 直流分圧回路 3A,3B ハーフブリッジインバータ 4,13,31 半導体スイッチ素子 5,14,32,37 ダイオード 6,8a,8b,15 コンデンサ 7a,7b,10 リアクトル 9 系統電源 16,17 電圧指令切替スイッチ 20,20a,20b,20c,43,45,53,5
5,60,64,65,71 加算器 22,46,54,56 調節器 23,27,47,57 キャリア発生回路 24,28,41,48,58,74,75 コンパレ
ータ 25 増幅器 26 除算器 38,381,382 直列スイッチ回路 42,44 アナログスイッチ 50 直流遮断器 51 蓄電池 52 電圧指令発生回路 59 充放電指令発生回路 61 点弧信号 62 変流器 63 遮断器 70 ブロック 72,73 レベル設定器 76 フリップフロップ 77 アンド回路 91 交流負荷DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2,201,202 DC voltage dividing circuit 3A, 3B Half bridge inverter 4,13,31 Semiconductor switch element 5,14,32,37 Diode 6,8a, 8b, 15 Capacitor 7a, 7b, 10 Reactor 9 system Power supply 16, 17 Voltage command changeover switch 20, 20a, 20b, 20c, 43, 45, 53, 5
5, 60, 64, 65, 71 Adder 22, 46, 54, 56 Controller 23, 27, 47, 57 Carrier generation circuit 24, 28, 41, 48, 58, 74, 75 Comparator 25 Amplifier 26 Divider 38 , 381, 382 Series switch circuit 42, 44 Analog switch 50 DC circuit breaker 51 Battery 52 Voltage command generation circuit 59 Charge / discharge command generation circuit 61 Firing signal 62 Current transformer 63 Circuit breaker 70 Block 72, 73 Level setter 76 Flip Step 77 AND circuit 91 AC load
Claims (7)
並列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続
したハーフブリッジインバータを2個並列に接続し、直
列接続された2個のコンデンサの電圧を前記ハーフブリ
ッジインバータの入力電圧として前記半導体スイッチ素
子をオン、オフさせることにより2つの単相交流電圧を
出力させる単相3線出力形の電力変換装置において、 前記コンデンサのうち一方のコンデンサの両端に直流電
源を接続し、半導体スイッチ素子とダイオードとの逆並
列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続し
て直列スイッチ回路を形成すると共に、この直列スイッ
チ回路を前記2個のコンデンサの直列回路に並列接続
し、かつ、直列スイッチ回路の上下のスイッチアームの
相互接続点と前記2個のコンデンサの相互接続点との間
にリアクトルを接続して直流分圧回路を形成し、 前記2個のコンデンサのうち直流電源が接続されていな
いコンデンサの電圧が他方のコンデンサの電圧に等しく
なるように前記直列スイッチ回路の半導体スイッチ素子
のオン、オフを制御する制御手段を備えたことを特徴と
する電力変換装置。1. A half-bridge inverter comprising two switch arms, each comprising an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode, connected in series vertically, and two half-bridge inverters are connected in parallel. In a single-phase three-wire output type power converter that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element as an input voltage of a half-bridge inverter, a DC voltage is applied across one of the capacitors. A power supply is connected, and two switch arms each composed of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically to form a series switch circuit. This series switch circuit is connected to the series circuit of the two capacitors. The connection points of the upper and lower switch arms of the series switch circuit connected in parallel and the two A DC voltage dividing circuit is formed by connecting a reactor between the capacitor and an interconnection point thereof, so that a voltage of a capacitor to which a DC power supply is not connected among the two capacitors is equal to a voltage of the other capacitor. A power converter, comprising: control means for controlling on / off of a semiconductor switch element of the series switch circuit.
並列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続
したハーフブリッジインバータを2個並列に接続し、直
列接続された2個のコンデンサの電圧を前記ハーフブリ
ッジインバータの入力電圧として前記半導体スイッチ素
子をオン、オフさせることにより2つの単相交流電圧を
出力させる単相3線出力形の電力変換装置において、 前記コンデンサのうち一方のコンデンサの両端に直流電
源を接続し、半導体スイッチ素子とダイオードとの逆並
列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続し
て直列スイッチ回路を形成すると共に、この直列スイッ
チ回路を前記2個のコンデンサの直列回路に並列接続
し、かつ、直列スイッチ回路の上下のスイッチアームの
相互接続点と前記2個のコンデンサの相互接続点との間
にリアクトルを接続して直流分圧回路を形成し、 前記2個のコンデンサのうち直流電源が接続されていな
いコンデンサの電圧が一定値になるように前記直列スイ
ッチ回路の半導体スイッチ素子のオン、オフを制御する
制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。2. A half-bridge inverter comprising two switch arms each comprising an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode connected in series vertically, and two half-bridge inverters connected in parallel. In a single-phase three-wire output type power converter that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switching element as an input voltage of a half-bridge inverter, a DC voltage is applied across one of the capacitors. A power supply is connected, and two switch arms each consisting of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically to form a series switch circuit. This series switch circuit is connected to the series circuit of the two capacitors. The connection points of the upper and lower switch arms of the series switch circuit connected in parallel and the two A DC voltage dividing circuit is formed by connecting a reactor between the capacitor and an interconnection point of the capacitor, and the series switch circuit is configured such that a voltage of a capacitor to which a DC power supply is not connected among the two capacitors has a constant value. A power conversion device comprising control means for controlling on / off of the semiconductor switch element of (1).
並列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続
したハーフブリッジインバータを2個並列に接続し、直
列接続された2個のコンデンサの電圧を前記ハーフブリ
ッジインバータの入力電圧として前記半導体スイッチ素
子をオン、オフさせることにより2つの単相交流電圧を
出力させる単相3線出力形の電力変換装置であって、 前記コンデンサのうち一方のコンデンサの両端に直流電
源を接続し、半導体スイッチ素子とダイオードとの逆並
列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続し
て直列スイッチ回路を形成すると共に、この直列スイッ
チ回路を前記2個のコンデンサの直列回路に並列接続
し、かつ、直列スイッチ回路の上下のスイッチアームの
相互接続点と前記2個のコンデンサの相互接続点との間
にリアクトルを接続して形成した直流分圧回路と、 前記2個のコンデンサのうち直流電源が接続されていな
いコンデンサの電圧が一定値になるように前記直列スイ
ッチ回路の半導体スイッチ素子のオン、オフを制御する
制御手段と、 を備えた電力変換装置において、 前記制御手段を動作させることにより前記2個のコンデ
ンサの電圧が等しくなくなったときに、これらのコンデ
ンサの電圧検出値V1,V2、ハーフブリッジインバー
タの上アームの点弧時間Ton、下アームの点弧時間T
off(=T−Ton)及びキャリア周期Tを用いて以下の
式により求めた出力電圧指令値λに基づき前記ハーフブ
リッジインバータの半導体スイッチ素子のオン、オフを
制御する制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装
置。 λ=1−(V1−Vout)/E0 (但し、 Vout(:出力電圧基準指令値)=(V1×Ton/T)−
(V2×Toff/T), E0=(V1+V2)/2))3. A half-bridge inverter in which two switch arms each consisting of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically, and two half-bridge inverters are connected in parallel, and the voltage of two series-connected capacitors is adjusted. A single-phase three-wire output-type power converter that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element as an input voltage of a half-bridge inverter, and both ends of one of the capacitors. And a switch arm composed of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode connected in series vertically to form a series switch circuit, and this series switch circuit is connected in series with the two capacitors. A connection point of the upper and lower switch arms of the series switch circuit connected in parallel with the circuit and the two A DC voltage dividing circuit formed by connecting a reactor between the interconnection points of the capacitors; and the series switch circuit such that a voltage of a capacitor to which a DC power supply is not connected among the two capacitors has a constant value. Control means for controlling on / off of the semiconductor switch element of the above. When the voltage of the two capacitors becomes unequal by operating the control means, the voltage of these capacitors is Detection values V1, V2, firing time T on of upper arm of half-bridge inverter, firing time T of lower arm
control means for controlling on / off of the semiconductor switch element of the half-bridge inverter based on the output voltage command value λ obtained by the following equation using off (= T−T on ) and the carrier cycle T: Characteristic power converter. λ = 1− (V1− Vout ) / E 0 (where Vout (: output voltage reference command value) = (V1 × Ton / T) −
(V2 × T off / T), E 0 = (V1 + V2) / 2))
並列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続
したハーフブリッジインバータを2個並列に接続し、直
列接続された2個のコンデンサの電圧を前記ハーフブリ
ッジインバータの入力電圧として前記半導体スイッチ素
子をオン、オフさせることにより2つの単相交流電圧を
出力させる単相3線出力形の電力変換装置において、 前記コンデンサのうち一方のコンデンサの両端に直流電
源を接続し、半導体スイッチ素子とダイオードとの逆並
列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続し
て直列スイッチ回路を形成すると共に、この直列スイッ
チ回路を前記2個のコンデンサの直列回路に並列接続
し、かつ、直列スイッチ回路の上下のスイッチアームの
相互接続点と前記2個のコンデンサの相互接続点との間
にリアクトルを接続して直流分圧回路を形成し、 前記2個のコンデンサのうち一方のコンデンサの電圧検
出値に基づき他方のコンデンサの電圧指令値を生成し、
他方のコンデンサの電圧がこの電圧指令値に一致するよ
うに前記直列スイッチ回路の半導体スイッチ素子のオ
ン、オフを制御することにより、前記2個のコンデンサ
の電圧の合計値を前記ハーフブリッジインバータの半導
体スイッチ素子の耐圧以下に抑制する制御手段を備えた
ことを特徴とする電力変換装置。4. A half-bridge inverter in which two switch arms each consisting of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically, and two half-bridge inverters are connected in parallel. In a single-phase three-wire output type power converter that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element as an input voltage of a half-bridge inverter, a DC voltage is applied across one of the capacitors. A power supply is connected, and two switch arms each composed of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically to form a series switch circuit. This series switch circuit is connected to the series circuit of the two capacitors. The connection points of the upper and lower switch arms of the series switch circuit connected in parallel and the two Connect the reactor between an interconnection point of the capacitor to form a DC voltage divider circuit, it generates a voltage command value of the other capacitor based on the voltage detection value of one capacitor of the two capacitors,
By controlling the on / off of the semiconductor switch element of the series switch circuit so that the voltage of the other capacitor matches the voltage command value, the total value of the voltages of the two capacitors is changed to the semiconductor value of the half-bridge inverter. A power conversion device comprising control means for suppressing the breakdown voltage of the switch element to a value equal to or lower than the breakdown voltage of the switch element.
並列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続
したハーフブリッジインバータを2個並列に接続し、直
列接続された2個のコンデンサの電圧を前記ハーフブリ
ッジインバータの入力電圧として前記半導体スイッチ素
子をオン、オフさせることにより2つの単相交流電圧を
出力させる単相3線出力形の電力変換装置において、 前記コンデンサのうち一方のコンデンサの両端に直流電
源を接続し、半導体スイッチ素子とダイオードとの逆並
列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続し
て直列スイッチ回路を形成すると共に、この直列スイッ
チ回路を前記2個のコンデンサの直列回路に並列接続
し、かつ、直列スイッチ回路の上下のスイッチアームの
相互接続点と前記2個のコンデンサの相互接続点との間
にリアクトルを接続して直流分圧回路を形成し、 前記2個のコンデンサのうち直流電源が接続されていな
いコンデンサの両端に直流遮断器と蓄電池との直列回路
を接続し、 直流電源が接続されているコンデンサの電圧がその電圧
指令値に一致するように前記ハーフブリッジインバータ
の半導体スイッチ素子のオン、オフを制御することによ
り、直流電源の最大電力追従制御を行い、かつ、 直流電源が接続されていないコンデンサの電圧がその電
圧指令値に一致するように前記直列スイッチ回路の半導
体スイッチ素子のオン、オフを制御すると共に前記直流
遮断器の開閉を制御することにより前記蓄電池の充放電
制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする電力変換
装置。5. A half-bridge inverter in which two switch arms each consisting of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically, and two half-bridge inverters are connected in parallel. In a single-phase three-wire output type power converter that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element as an input voltage of a half-bridge inverter, a DC voltage is applied across one of the capacitors. A power supply is connected, and two switch arms each composed of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically to form a series switch circuit. This series switch circuit is connected to the series circuit of the two capacitors. The connection points of the upper and lower switch arms of the series switch circuit connected in parallel and the two A DC voltage dividing circuit is formed by connecting a reactor between the capacitors and an interconnection point thereof, and a series circuit of a DC breaker and a storage battery is provided at both ends of a capacitor to which a DC power supply is not connected among the two capacitors. The maximum power follow-up control of the DC power supply is performed by controlling ON / OFF of the semiconductor switch element of the half-bridge inverter so that the voltage of the capacitor to which the DC power supply is connected matches the voltage command value. And controlling the on / off of the semiconductor switch element of the series switch circuit and controlling the opening / closing of the DC breaker so that the voltage of the capacitor not connected to the DC power supply matches the voltage command value. A power converter, comprising: a control unit that controls charging and discharging of the storage battery.
並列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続
したハーフブリッジインバータを2個並列に接続し、直
列接続された2個のコンデンサの電圧を前記ハーフブリ
ッジインバータの入力電圧として前記半導体スイッチ素
子をオン、オフさせることにより2つの単相交流電圧を
出力させる単相3線出力形の電力変換装置において、 前記コンデンサのうち一方のコンデンサの両端に直流電
源を接続し、半導体スイッチ素子とダイオードとを直列
接続して直列スイッチ回路を形成し、この直列スイッチ
回路を構成する半導体スイッチ素子とダイオードとの相
互接続点と前記2個のコンデンサの相互接続点との間に
リアクトルを接続して直流分圧回路を形成すると共に前
記2個のコンデンサの相互接続点を系統電源の中性線に
接続し、 前記2個のコンデンサのうち直流電源が接続されていな
いコンデンサの電圧が他方のコンデンサの電圧に等しく
なるように前記直列スイッチ回路の半導体スイッチ素子
のオン、オフを制御する制御手段を備えたことを特徴と
する電力変換装置。6. A half-bridge inverter in which two switch arms each consisting of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically, and two half-bridge inverters are connected in parallel. In a single-phase three-wire output type power converter that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element as an input voltage of a half-bridge inverter, a DC voltage is applied across one of the capacitors. A power supply is connected, a semiconductor switch element and a diode are connected in series to form a series switch circuit, and an interconnection point between the semiconductor switch element and the diode constituting the series switch circuit and an interconnection point between the two capacitors. To form a DC voltage dividing circuit and connect the two capacitors A semiconductor switch element of the series switch circuit, wherein an interconnection point is connected to a neutral line of a system power supply, and a voltage of a capacitor to which a DC power supply is not connected among the two capacitors is equal to a voltage of the other capacitor. A power conversion device comprising control means for controlling ON and OFF of the power converter.
並列回路からなるスイッチアームを上下に2個直列接続
したハーフブリッジインバータを2個並列に接続し、直
列接続された2個のコンデンサの電圧を前記ハーフブリ
ッジインバータの入力電圧として前記半導体スイッチ素
子をオン、オフさせることにより2つの単相交流電圧を
出力させる単相3線出力形の電力変換装置において、 前記コンデンサのうち一方のコンデンサの両端に直流電
源を接続し、半導体スイッチ素子とダイオードとを直列
接続して直列スイッチ回路を形成し、この直列スイッチ
回路を構成する半導体スイッチ素子とダイオードとの相
互接続点と前記2個のコンデンサの相互接続点との間に
リアクトルを接続して直流分圧回路を形成すると共に前
記2個のコンデンサの相互接続点を交流負荷の中性点に
接続し、 前記2個のコンデンサの電圧合計値に対して抑制電圧レ
ベルと復旧電圧レベルとを設定し、前記電圧合計値が増
加して抑制電圧レベルに到達したら前記直流分圧回路の
動作を停止させ、前記電圧レベルが減少して復旧電圧レ
ベルに到達したら前記直流分圧回路を再起動させる制御
手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。7. A half-bridge inverter in which two switch arms each consisting of an anti-parallel circuit of a semiconductor switch element and a diode are connected in series vertically, and two half-bridge inverters are connected in parallel. In a single-phase three-wire output type power converter that outputs two single-phase AC voltages by turning on and off the semiconductor switch element as an input voltage of a half-bridge inverter, a DC voltage is applied across one of the capacitors. A power supply is connected, a semiconductor switch element and a diode are connected in series to form a series switch circuit, and an interconnection point between the semiconductor switch element and the diode constituting the series switch circuit and an interconnection point between the two capacitors. To form a DC voltage dividing circuit and connect the two capacitors Connect the interconnection point to the neutral point of the AC load, set the suppression voltage level and the recovery voltage level for the total voltage of the two capacitors, and increase the total voltage to the suppression voltage level. A power converter comprising: control means for stopping the operation of the DC voltage dividing circuit when the voltage reaches the voltage level, and restarting the DC voltage dividing circuit when the voltage level decreases and reaches the restoration voltage level.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26185897A JP3656694B2 (en) | 1996-10-14 | 1997-09-26 | Power converter |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27049996 | 1996-10-14 | ||
JP8-338533 | 1996-12-18 | ||
JP33853396 | 1996-12-18 | ||
JP8-270499 | 1996-12-18 | ||
JP26185897A JP3656694B2 (en) | 1996-10-14 | 1997-09-26 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10234185A true JPH10234185A (en) | 1998-09-02 |
JP3656694B2 JP3656694B2 (en) | 2005-06-08 |
Family
ID=27335069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26185897A Expired - Fee Related JP3656694B2 (en) | 1996-10-14 | 1997-09-26 | Power converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3656694B2 (en) |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001103768A (en) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Daihen Corp | Electric power converter for solar power generation |
JP2001197757A (en) * | 2000-01-11 | 2001-07-19 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
AT414189B (en) * | 2001-07-25 | 2006-10-15 | Poisel Herbert | UNIVERSAL ELECTRONIC POWER SUPPLY WITH VARIABLE INTERCONNECTION VOLTAGE |
JP2009235707A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Hybrid construction machine |
JP2012182977A (en) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Semikron Elektronik Gmbh & Co Kg | Dc/dc converter cell, dc/dc converter circuit with feedback capability formed of the same, and method for operation of the same |
JP2012529714A (en) * | 2009-06-09 | 2012-11-22 | ウィリス、アンドレ・ポスカチーブ | Power harvesting circuit and method for DC power supplies connected in series |
JP2012257342A (en) * | 2011-06-07 | 2012-12-27 | Meidensha Corp | Power conversion device |
CN103472274A (en) * | 2013-09-23 | 2013-12-25 | 国网安徽省电力公司淮南供电公司 | Portable electric energy measurement terminal experiment power source |
JP2014079133A (en) * | 2012-10-12 | 2014-05-01 | Hitachi Information & Telecommunication Engineering Ltd | Power supply device and operation method for the same |
WO2014064884A1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-01 | パナソニック株式会社 | Power conversion device |
JP2015027178A (en) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 株式会社日立情報通信エンジニアリング | Power-supply device and method of operating the same |
WO2015141319A1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | 日本電気株式会社 | Power conditioner and method for controlling same |
WO2015162733A1 (en) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | 新電元工業株式会社 | Power-supply device and control device |
WO2015162732A1 (en) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | 新電元工業株式会社 | Power-supply device and control device |
JP2016214061A (en) * | 2015-04-28 | 2016-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | Solar cells connected in series or operation point control circuit device for the other power source |
CN106300433A (en) * | 2016-11-10 | 2017-01-04 | 阳光电源股份有限公司 | The control method for coordinating of a kind of photovoltaic optimizer and photovoltaic DC-to-AC converter and device |
JP2017059094A (en) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | トヨタ自動車株式会社 | Power generation operation point control circuit device with step-up function of solar battery |
CN110323955A (en) * | 2019-06-14 | 2019-10-11 | 华为技术有限公司 | A kind of off-network splits phase device and inverter system |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112290593B (en) * | 2020-11-02 | 2022-03-15 | 浙江艾罗网络能源技术股份有限公司 | Grid-connected inverter anti-reflux control method for 180-degree phase angle split-phase power grid |
-
1997
- 1997-09-26 JP JP26185897A patent/JP3656694B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001103768A (en) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Daihen Corp | Electric power converter for solar power generation |
JP2001197757A (en) * | 2000-01-11 | 2001-07-19 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
AT414189B (en) * | 2001-07-25 | 2006-10-15 | Poisel Herbert | UNIVERSAL ELECTRONIC POWER SUPPLY WITH VARIABLE INTERCONNECTION VOLTAGE |
JP2009235707A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Hybrid construction machine |
JP2012529714A (en) * | 2009-06-09 | 2012-11-22 | ウィリス、アンドレ・ポスカチーブ | Power harvesting circuit and method for DC power supplies connected in series |
JP2012182977A (en) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Semikron Elektronik Gmbh & Co Kg | Dc/dc converter cell, dc/dc converter circuit with feedback capability formed of the same, and method for operation of the same |
JP2012257342A (en) * | 2011-06-07 | 2012-12-27 | Meidensha Corp | Power conversion device |
JP2014079133A (en) * | 2012-10-12 | 2014-05-01 | Hitachi Information & Telecommunication Engineering Ltd | Power supply device and operation method for the same |
WO2014064884A1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-01 | パナソニック株式会社 | Power conversion device |
JP2014087160A (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Panasonic Corp | Power converter |
US9515577B2 (en) | 2012-10-23 | 2016-12-06 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Power conversion device |
JP2015027178A (en) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 株式会社日立情報通信エンジニアリング | Power-supply device and method of operating the same |
CN103472274A (en) * | 2013-09-23 | 2013-12-25 | 国网安徽省电力公司淮南供电公司 | Portable electric energy measurement terminal experiment power source |
WO2015141319A1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | 日本電気株式会社 | Power conditioner and method for controlling same |
JPWO2015141319A1 (en) * | 2014-03-18 | 2017-04-06 | 日本電気株式会社 | Power conditioner and control method thereof |
WO2015162732A1 (en) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | 新電元工業株式会社 | Power-supply device and control device |
WO2015162733A1 (en) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | 新電元工業株式会社 | Power-supply device and control device |
JPWO2015162732A1 (en) * | 2014-04-23 | 2017-04-13 | 新電元工業株式会社 | Power supply device and control device |
JPWO2015162733A1 (en) * | 2014-04-23 | 2017-04-13 | 新電元工業株式会社 | Power supply device and control device |
JP2016214061A (en) * | 2015-04-28 | 2016-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | Solar cells connected in series or operation point control circuit device for the other power source |
JP2017059094A (en) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | トヨタ自動車株式会社 | Power generation operation point control circuit device with step-up function of solar battery |
CN106300433A (en) * | 2016-11-10 | 2017-01-04 | 阳光电源股份有限公司 | The control method for coordinating of a kind of photovoltaic optimizer and photovoltaic DC-to-AC converter and device |
US10637253B2 (en) | 2016-11-10 | 2020-04-28 | Sungrow Power Supply Co., Ltd. | Cooperative control method and device for photovoltaic optimizer and photovoltaic inverter |
CN110323955A (en) * | 2019-06-14 | 2019-10-11 | 华为技术有限公司 | A kind of off-network splits phase device and inverter system |
CN110323955B (en) * | 2019-06-14 | 2020-12-22 | 华为技术有限公司 | Off-grid phase splitter and inverter system |
US11632056B2 (en) | 2019-06-14 | 2023-04-18 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | Off-grid phase splitter and inverter system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3656694B2 (en) | 2005-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3656694B2 (en) | Power converter | |
JP6706349B2 (en) | Uninterruptible power supply system and uninterruptible power supply | |
US7075193B2 (en) | Power factor correcting circuit for uninterrupted power supply | |
JP2007166783A (en) | Power transforming apparatus | |
MX2011002969A (en) | Power converter. | |
JP5132797B2 (en) | Power converter | |
JP4494562B2 (en) | Power converter for photovoltaic power generation | |
EP4170879B1 (en) | Buck-assisted split-source inverter | |
JPWO2019215842A1 (en) | Power converter | |
WO2024037058A1 (en) | Flying capacitor three-level dc-dc converter, photovoltaic system and control method | |
JP7272897B2 (en) | Charge/discharge control device and battery and DC power supply system equipped with the same | |
CN115313861A (en) | Control method based on two-stage bidirectional inverter parallel system | |
KR101556933B1 (en) | Uninterruptible Power Supply | |
KR101627620B1 (en) | Uninterruptible Power Supply | |
JPH11215695A (en) | Series-parallel switching type power supply unit | |
JP2009247185A (en) | System-cooperative inverter and its self-sustaining operation method | |
JPH07115773A (en) | Uninterruptibe power source | |
JPH02269426A (en) | Dc uninterruptible power supply unit | |
JPH11299129A (en) | Uninterruptible power supply system connected in parallel with power supply | |
Neti et al. | Common Ground Single-Phase Single-Stage Transformerless Inverter Five Levels Using Reduced Components and Switched Capacitor Cell | |
KR102330697B1 (en) | Grid-connected energy storage system | |
JPH0336209Y2 (en) | ||
JPH11313449A (en) | Single conversion type ups | |
JPH02164236A (en) | Uninterruptible power supply | |
JPH02266870A (en) | Power conversion device for battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050216 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050301 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080318 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090318 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090318 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100318 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110318 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110318 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120318 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120318 Year of fee payment: 7 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120318 Year of fee payment: 7 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120318 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130318 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130318 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140318 Year of fee payment: 9 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |