JPWO2014157700A1 - インバータ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
2 インバータ回路
3 クランプ回路
4 負荷又は電力系統
5 制御部
10 直流電源
13,14 出力端子
L1,L2 インダクタ
C1 バッファコンデンサ
Q1〜Q6,QX スイッチング素子
D1〜D6 寄生ダイオード又は転流ダイオード
Claims (14)
- 直流電源に接続され、所定の制御信号に従って2組のスイッチング素子を交互にオン/オフさせることにより直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の2つの出力端子間に接続された少なくとも1つのスイッチング素子で構成されたクランプ回路と、
前記インバータ回路及び前記クランプ回路のスイッチング素子のオン及びオフを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記2組のスイッチング素子を全てオフさせるときに前記クランプ回路を短絡させ、それによって交流電圧の極性と出力電流の極性が異なっている期間でも、電流制御を可能にすることを特徴とするインバータ装置。 - 前記制御部は、前記所定の制御信号の所定の期間中、前記2組のスイッチング素子のうちいずれか1組に対してPWM制御を行い、PWM制御中も、前記2組のスイッチング素子を全てオフさせるときに、前記クランプ回路を短絡させることを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。
- 前記2組のスイッチング素子のうち一組のスイッチング素子又は他の一組のスイッチング素子をオフさせてから前記クランプ回路を短絡させるまでの間、及び前記クランプ回路を非短絡としてから前記一組のスイッチング素子又は前記他の一組のスイッチング素子をオンさせるまでの間に、デッドタイムを設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインバータ装置。
- 前記クランプ回路は、短絡状態と、前記インバータ回路からの出力電圧が正のときに逆バイアスとなる整流状態と、前記出力電圧が負のときに逆バイアスとなる整流状態と、遮断状態のいずれかをとることができ、
前記制御部は、前記デッドタイムの間、前記クランプ回路を、そのときの前記出力電圧に対して逆バイアスとなる整流状態に制御することを特徴とする請求項3に記載のインバータ装置。 - 前記制御部は、電圧が正の領域で同じ波形が繰り返し連続する第1搬送波信号と、電圧が負の領域で同じ波形が繰り返し連続する第2搬送波信号と、交流電源の周波数と同じ周波数を有し、電圧が正の領域と負の領域で交互に正弦波状に変化する指令電圧信号を用い、
電圧が正の領域において、前記指令電圧信号の値が前記第1搬送波信号の値よりも高い期間、前記インバータ回路を構成する一組のスイッチング素子をオンさせ、
前記指令電圧信号の値が前記第1搬送波信号の値よりも低い期間、前記一組のスイッチング素子をオフさせ、前記クランプ回路を短絡させ、
電圧が負の領域において、前記指令電圧信号の値が前記第2搬送波信号の値よりも低い期間、前記インバータ回路を構成する他の一組のスイッチング素子をオンさせ、
前記指令電圧信号の値が前記第2搬送波信号の値よりも高い期間、前記他の一組のスイッチング素子をオフさせ、前記クランプ回路を短絡させることを特徴とする請求項2、請求項2を引用する請求項3及び請求項4のいずれか一項に記載のインバータ装置。 - 前記制御部は、電圧が正の領域で同じ波形が繰り返し連続する搬送波信号と、交流電源の周波数と同じ周波数を有し、電圧が交流電源の正の半周期における正弦波状に変化する指令電圧信号を用い、
前記指令電圧信号の符号が正の領域において、前記指令電圧信号の値が前記搬送波信号の値よりも高い期間、前記インバータ回路を構成する一組のスイッチング素子をオンさせ、
前記指令電圧信号の値が前記搬送波信号の値よりも低い期間、前記一組のスイッチング素子をオフさせ、前記クランプ回路を短絡させ、
前記指令電圧信号の符号が負の領域において、前記指令電圧信号の値が前記搬送波信号の値よりも高い期間、前記インバータ回路を構成する他の一組のスイッチング素子をオンさせ、
前記指令電圧信号の値が前記搬送波信号の値よりも低い期間、前記他の一組のスイッチング素子をオフさせ、前記クランプ回路を短絡させることを特徴とする請求項2、請求項2を引用する請求項3及び請求項4のいずれか一項に記載のインバータ装置。 - 前記クランプ回路は、寄生ダイオード又は転流ダイオードが互いに逆向きになるように2つの半導体スイッチング素子を直列接続したものであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 前記クランプ回路は、1つの半導体スイッチング素子の寄生ダイオード又は転流ダイオードと整流ダイオードが互いに逆向きになるように接続された直列回路を2つ逆並列接続したものであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 前記クランプ回路は、寄生ダイオード又は転流ダイオードが互いに逆向きになるように2つの半導体スイッチング素子を直列接続したものであり、前記2組のスイッチング素子のうち一組のスイッチング素子又は他の一組のスイッチング素子をオンさせている間、前記インバータ回路からの出力電圧に対して前記寄生ダイオード又は転流ダイオードが順バイアスとなる方の前記クランプ回路の半導体スイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 前記インバータ回路は、エミッタとコレクタが接続された2つのIGBTの直列回路を2つ並列接続して構成され、前記クランプ回路は、コレクタ同士が接続された2つのIGBTの直列回路で構成され、エミッタ電位が同じIGBTの駆動回路は同じ電源に接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 前記クランプ回路は、寄生ダイオードを有さないディユアルゲート型のGaN/AlGaN双方向スイッチング素子であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 前記制御部は、前記指令電圧信号の電圧及び周波数の少なくとも一方を変化させることが可能であり、それによって誘導性負荷又は容量性負荷を駆動させることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 前記直流電源は、前記インバータ回路の入力端子に直接的に又は間接的に接続された二次電池であり、前記制御部は、前記インバータ回路を同期整流回路として駆動し、前記インバータ回路の2つの出力端子間に接続された交流電力系統からの電力を前記二次電池に充電させることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 交流電圧の電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記指令電圧信号を変化させることにより、前記インバータ回路からの出力に周期的な無効電力変動を発生させ、前記電圧検出部により検出される電圧変動又は周波数変動に基づいて、このインバータ装置が電力系統から切り離されて単独運転をしているか否かを検出することを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載のインバータ装置。
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