JP2002218653A - 電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置 - Google Patents
電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置Info
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Abstract
上を図ると共に、環境に負担の少ない材料を用いて環境
対策のコスト低減を図ること。 【解決手段】蓄電装置と交直変換装置とを備えて構成さ
れ、蓄電装置の充放電を行ない、当該蓄電エネルギーを
出し入れする電力変換装置において、蓄電装置として電
気二重層キャパシタ5を適用し、電気二重層キャパシタ
5と交直変換装置2との間に、電気二重層キャパシタ5
の充放電装置として二象限チョッパ(可逆チョッパ)4
を挿入し、二象限チョッパ(可逆チョッパ)4の高圧側
に、交直変換装置2の直流側を接続し、二象限チョッパ
(可逆チョッパ)4の低圧側に、電気二重層キャパシタ
5を接続する。
Description
換装置とを備えて構成され、蓄電装置の充放電を行な
い、当該蓄電エネルギーを出し入れする電力変換装置に
係り、特に蓄電装置として電気二重層キャパシタ(ED
LC:Electric Double Layer
Capacitor)を適用して、当該充放電エネルギ
ーにより、系統や電源からの受電電力の平準化および負
荷への安定な電力供給を実現できるようにした電気二重
層キャパシタを適用した電力変換装置に関するものであ
る。
の蓄電装置を適用した電力変換装置の構成例を示す回路
図である。
は三相の系統、電源または負荷1A,1B、単相または
三相の交直変換装置2A,2B、および蓄電装置3から
構成されている。
直流側に接続され、さらに交直変換装置2A,2Bの交
流側は、それぞれ系統、電源または負荷1A,1Bに接
続されている。
無停電電源装置(UPS)に適用されている。
換装置)2Aと交直変換装置(逆変換装置)2Bを介し
て、系統または電源1Aから負荷1Bに電力を供給す
る。同時に、交直変換装置(順変換装置)2Aを介し
て、系統または電源1Aからの電力で蓄電装置3を充電
する。
置)2Bを介して、蓄電装置3から負荷1Bへ電力を供
給する。この時、交直変換装置(順変換装置)2Aの動
作は停止する。
も、負荷1Bには安定した電力供給が行なわれる。
来から、蓄電装置としては、例えば鉛蓄電池やリチウム
イオン電池、あるいはナトリウム・イオウ電池(NaS
電池)等に代表される二次電池や、アルミ電解コンデン
サを多数接続したものが用いられてきている。
たような従来の蓄電装置を適用した電力変換装置におい
ては、蓄電装置として、二次電池、もしくはアルミ電解
コンデンサ等を使用していることから、次のような点で
実用上の制約を受けている。
イクル寿命には限界があり、蓄電装置を消耗品として扱
っている。
電を繰り返し行なわれると、200〜1000回程度の
充放電回数で、電極の劣化等によりその蓄電装置として
の能力が低下し、これに伴なって電力変換装置の効率お
よび機能の低下が発生する。
2〜3年程度の周期で蓄電装置を交換する必要がある。
電池には、鉛、酸、硫黄、リチウム等の環境に有害な物
質が含まれていることから、保守、管理、および廃棄
に、高いコストがかかる。
件で誤って使用したような場合には、蓄電装置が破損す
る可能性がある。そして、このような破損から環境破壊
等を引き起こさないように、十分な保守、管理を行なう
ことが必要となり、これに高いコストがかかる。
と、廃棄にも高いコストがかかる。
度の周期で蓄電装置を交換する必要があり、これがさら
にコストを引き上げることになる。
を長くして信頼性の向上を図ると共に、環境に負担の少
ない材料を用いて環境対策のコスト低減を図ることが可
能な高効率で高機能な電気二重層キャパシタを適用した
電力変換装置を提供することにある。
めに、蓄電装置と交直変換装置とを備えて構成され、蓄
電装置の充放電を行ない、当該蓄電エネルギーを出し入
れする電力変換装置において、請求項1に対応する発明
では、蓄電装置として電気二重層キャパシタを適用し、
電気二重層キャパシタと交直変換装置との間に、電気二
重層キャパシタの充放電装置として二象限チョッパ(可
逆チョッパ)を挿入し、二象限チョッパ(可逆チョッ
パ)の高圧側に、交直変換装置の直流側を接続し、二象
限チョッパ(可逆チョッパ)の低圧側に、電気二重層キ
ャパシタを接続している。
重層キャパシタを適用した電力変換装置においては、蓄
電装置として電気二重層キャパシタを適用し、電気二重
層キャパシタの充放電装置として二象限チョッパ(可逆
チョッパ)を適用し、その二象限チョッパ(可逆チョッ
パ)の高圧側に交直変換装置の直流側を接続し、低圧側
に電気二重層キャパシタを接続することにより、電気二
重層キャパシタの特長を十分に引き出すことができ、高
効率で高機能な電気二重層キャパシタを適用した電力変
換装置を実現することができる。また、蓄電装置として
電気二重層キャパシタを適用することにより、長寿命で
環境に優しく、低コストの電気二重層キャパシタを適用
した電力変換装置を実現することができる。
装置として電気二重層キャパシタを適用し、電気二重層
キャパシタと交直変換装置との間に、電気二重層キャパ
シタの充放電装置として二象限チョッパ(可逆チョッ
パ)を挿入し、二象限チョッパ(可逆チョッパ)の高圧
側に、電気二重層キャパシタを接続し、二象限チョッパ
(可逆チョッパ)の低圧側に、交直変換装置の直流側を
接続している。
重層キャパシタを適用した電力変換装置においては、蓄
電装置として電気二重層キャパシタを適用し、電気二重
層キャパシタの充放電装置として二象限チョッパ(可逆
チョッパ)を適用し、その二象限チョッパ(可逆チョッ
パ)の高圧側に電気二重層キャパシタを接続し、低圧側
に交直変換装置の直流側を接続することにより、電気二
重層キャパシタの特長を十分に引き出すことができ、高
効率で高機能な電気二重層キャパシタを適用した電力変
換装置を実現することができる。また、蓄電装置として
電気二重層キャパシタを適用することにより、長寿命で
環境に優しく、低コストの電気二重層キャパシタを適用
した電力変換装置を実現することができる。
電装置として電気二重層キャパシタを適用し、電気二重
層キャパシタと交直変換装置との間に、電気二重層キャ
パシタの充放電装置として二象限チョッパ(可逆チョッ
パ)を挿入し、交直変換装置として1端子の単相または
三相の交直変換装置を適用している。
重層キャパシタを適用した電力変換装置においては、蓄
電装置として電気二重層キャパシタを適用し、電気二重
層キャパシタの充放電装置として二象限チョッパ(可逆
チョッパ)を適用し、交直変換装置として1端子の単相
または三相の交直変換装置を適用することにより、系統
または電源からの受電電力を平準化することが可能とな
り、系統または電源の効率的運用を行なうことができ
る。
は、蓄電装置として電気二重層キャパシタを適用し、電
気二重層キャパシタと交直変換装置との間に、電気二重
層キャパシタの充放電装置として二象限チョッパ(可逆
チョッパ)を挿入し、交直変換装置として多端子の単相
または三相の交直変換装置を適用している。
重層キャパシタを適用した電力変換装置においては、蓄
電装置として電気二重層キャパシタを適用し、電気二重
層キャパシタの充放電装置として二象限チョッパ(可逆
チョッパ)を適用し、交直変換装置として多端子の単相
または三相の交直変換装置を適用することにより、上記
請求項5に対応する発明の場合の負荷平準化の機能を併
せて奏することもできる。
二重層キャパシタと順変換装置との間に、電気二重層キ
ャパシタの充電装置として降圧チョッパを挿入し、電気
二重層キャパシタと逆変換装置との間に、電気二重層キ
ャパシタの放電装置として昇圧チョッパを挿入し、降圧
チョッパの高圧側に、順変換装置の直流側を接続し、降
圧チョッパの低圧側に、電気二重層キャパシタを接続
し、昇圧チョッパの低圧側に、電気二重層キャパシタを
接続し、昇圧チョッパの高圧側に、逆変換装置の直流側
を接続している。
重層キャパシタを適用した電力変換装置においては、蓄
電装置として電気二重層キャパシタを適用し、電気二重
層キャパシタの充電装置として降圧チョッパを適用し、
放電装置として昇圧チョッパを適用し、降圧チョッパの
高圧側に順変換装置の直流側を接続し、低圧側に電気二
重層キャパシタを接続し、昇圧チョッパの低圧側に電気
二重層キャパシタを接続し、高圧側に逆変換装置の直流
側を接続することにより、電気二重層キャパシタの特長
を十分に引き出すことができ、高効率で高機能な電気二
重層キャパシタを適用した電力変換装置を実現すること
ができる。また、蓄電装置として電気二重層キャパシタ
を適用することにより、長寿命で環境に優しく、低コス
トの電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置を実
現することができる。
二重層キャパシタと順変換装置との間に、電気二重層キ
ャパシタの充電装置として昇圧チョッパを挿入し、電気
二重層キャパシタと逆変換装置との間に、電気二重層キ
ャパシタの放電装置として降圧チョッパを挿入し、昇圧
チョッパの低圧側に、順変換装置の直流側を接続し、昇
圧チョッパの高圧側に、電気二重層キャパシタを接続
し、降圧チョッパの高圧側に、電気二重層キャパシタを
接続し、降圧チョッパの低圧側に、逆変換装置の直流側
を接続している。
重層キャパシタを適用した電力変換装置においては、蓄
電装置として電気二重層キャパシタを適用し、電気二重
層キャパシタの充電装置として昇圧チョッパを適用し、
放電装置として降圧チョッパを適用し、昇圧チョッパの
低圧側に順変換装置の直流側を接続し、高圧側に電気二
重層キャパシタを接続し、降圧チョッパの高圧側に電気
二重層キャパシタを接続し、低圧側に逆変換装置の直流
側を接続することにより、電気二重層キャパシタの特長
を十分に引き出すことができ、高効率で高機能な電気二
重層キャパシタを適用した電力変換装置を実現すること
ができる。また、蓄電装置として電気二重層キャパシタ
を適用することにより、長寿命で環境に優しく、低コス
トの電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置を実
現することができる。
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に対応する発明の
電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置におい
て、電気二重層キャパシタの充放電を行なわない場合
に、二象限チョッパ(可逆チョッパ)、降圧チョッパお
よび昇圧チョッパのスイッチングを停止するようにして
いる。
重層キャパシタを適用した電力変換装置においては、二
象限チョッパ(可逆チョッパ)、降圧チョッパおよび昇
圧チョッパのスイッチングデバイスのスイッチングを必
要の無い時は停止することにより、二象限チョッパ(可
逆チョッパ)、降圧チョッパおよび昇圧チョッパで発生
する損失を低減することができると共に、電気二重層キ
ャパシタに不必要なリプル電流が流れ込まなくなるた
め、電気二重層キャパシタの寿命を延ばすことができ
る。
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に対応する発明の
電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置におい
て、二象限チョッパ(可逆チョッパ)、降圧チョッパお
よび昇圧チョッパと電気二重層キャパシタとを接続する
際に、電気二重層キャパシタと直列に、リプル電圧吸収
用のリアクトルまたは抵抗を接続し、電気二重層キャパ
シタとリプル電圧吸収用リアクトルまたは抵抗との直列
回路と並列に、リップル電流吸収用のコンデンサを接続
している。
重層キャパシタを適用した電力変換装置においては、二
象限チョッパ(可逆チョッパ)、降圧チョッパおよび昇
圧チョッパと電気二重層キャパシタを接続する際に、電
気二重層キャパシタと直列にリプル電圧吸収用のリアク
トルまたは抵抗を接続し、電気二重層キャパシタとリプ
ル電圧吸収用リアクトルまたは抵抗の直列回路と並列に
リップル電流吸収用のコンデンサを接続することによ
り、二象限チョッパ(可逆チョッパ)、降圧チョッパお
よび昇圧チョッパのリプル電流が電気二重層キャパシタ
に流れ込むのを抑制することができる。
電装置として電気二重層キャパシタを適用し、交直変換
装置の直流側に、電気二重層キャパシタとリプル電圧吸
収用のリアクトルまたは抵抗との直列回路を挿入し、電
気二重層キャパシタとリプル電圧吸収用リアクトルまた
は抵抗との直列回路と並列に、リプル電流吸収用コンデ
ンサを挿入している。
重層キャパシタを適用した電力変換装置においては、蓄
電装置として電気二重層キャパシタを適用し、交直変換
装置の直流側に、電気二重層キャパシタとリプル電圧吸
収用のリアクトルまたは抵抗とを直列接続した回路と、
リプル電流吸収用コンデンサとを挿入することにより、
交直変換装置のリップル電流が電気二重層キャパシタに
流れ込むのを抑制することができる。
装置とを備えて構成され、蓄電装置の充放電を行ない、
当該蓄電エネルギーを出し入れする電力変換装置におい
て、蓄電装置として電気二重層キャパシタを適用するも
のである。
速充放電が可能で、充放電の効率が高く、しかもサイク
ル寿命が長いことから、これを適用した電力変換装置も
効率および機能の向上を実現することができる。
染物質を用いない構成で、かつサイクル寿命が長いこと
から、環境に優しい蓄電装置および電力変換装置を実現
することができる。
分に生かして使用するためには、これまで蓄電装置とし
て用いられてきた、二次電池や電解コンデンサとは違っ
た充放電装置や付加回路等が必要となり、本発明では、
電気二重層キャパシタの充放電装置とその制御方法およ
び電気二重層キャパシタの付加回路を提供するものであ
る。
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。
態による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置
の構成例を示す回路図である。
置は、図1に示すように、蓄電装置として電気二重層キ
ャパシタ5を適用し、また当該電気二重層キャパシタ5
の充放電装置として二象限チョッパ(可逆チョッパ)4
を適用している。
ス41,42と、ダイオード43,44と、電流を平滑
化するリアクトル45とから成っている。
し、スイッチングデバイス42は陰極側に接続し、上記
2つのスイッチングデバイス41,42の接続点にリア
クトル45を接続している。
1に逆並列に接続し、同時にダイオード44はスイッチ
ングデバイス42に逆並列に接続している。
装置2の直流側を接続し、二象限チョッパ4の低圧側に
電気二重層キャパシタ5を接続している。
41,42のシンボルはIGBTであるが、これはIG
BTに限定されるものではなく、IGBTやGTO等の
自己消弧型スイッチングデバイスを示す。これは、以後
の説明についても同様である。
による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置に
おいては、交直変換装置2の直流電圧に依存せず、電気
二重層キャパシタ5を理論的には0Vまで放電すること
ができ、電気二重層キャパシタ5に充電されたエネルギ
ーを100%利用することができる。
用のリアクトル45とを直列に接続していることによ
り、電気二重層キャパシタ5の充放電電流がリプル成分
の少ない直流的な電流となり、電気二重層キャパシタ5
にとって理想的な充放電を行なうことができる。
4の低圧側出力電流、すなわちリアクトル45の電流を
制御することにより、等価的に電気二重層キャパシタ5
を電流限で充放電していることとなり、充放電の制御を
容易に行なうことができるという特長も併せて得ること
ができる。
二重層キャパシタを適用した電力変換装置では、電気二
重層キャパシタ5の特長を十分に引き出すことができ、
高効率で高機能な電気二重層キャパシタを適用した電力
変換装置を実現することが可能となる。
タ5を適用しているので、長寿命で環境に優しく、低コ
ストの電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置を
実現することが可能となる。
態による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置
の構成例を示す回路図であり、図1と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
置は、図2に示すように、前記二象限チョッパ(可逆チ
ョッパ)4の高圧側に電気二重層キャパシタ5を接続
し、前記二象限チョッパ(可逆チョッパ)4の低圧側に
交直変換装置2の直流側を接続している。
パ)4に対して、交直変換装置2と電気二重層キャパシ
タ5の接続位置を、前記第1の実施の形態の場合と逆に
している。
による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置に
おいては、前記第1の実施の形態の場合と同様に、交直変
換装置2の直流電圧に依存せず、電気二重層キャパシタ
5を理論的には0Vまで放電することができ、電気二重
層キャパシタ5に充電されたエネルギーを100%利用
することができる。
用のリアクトル45とを直列に接続していることによ
り、電気二重層キャパシタ5の充放電電流がリプル成分
の少ない直流的な電流となり、電気二重層キャパシタ5
にとって理想的な充放電を行なうことができる。
4の低圧側出力電流、すなわちリアクトル45の電流を
制御することにより、等価的に電気二重層キャパシタ5
を電流限で充放電していることとなり、充放電の制御を
容易に行なうことができるという特長を併せて得ること
ができる。
変換装置2の直流電圧が電気二重層キャパシタ5の電圧
よりも低い場合に、有効に適用することができる。
二重層キャパシタを適用した電力変換装置では、電気二
重層キャパシタ5の特長を十分に引き出すことができ、
高効率で高機能な電気二重層キャパシタを適用した電力
変換装置を実現することが可能となる。
タ5を適用しているので、長寿命で環境に優しく、低コ
ストの電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置を
実現することが可能となる。
態による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置
の構成例を示す回路図であり、図1および図2と同一部
分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。
置は、図3に示すように、前記第1および第2の実施の
形態における二象限チョッパ(可逆チョッパ)4に、単
相または三相の交直変換装置2Aと電気二重層キャパシ
タ5とを接続している。
Aの交流側は、単相または三相の系統、電源または負荷
1Aに接続している。
の交直変換装置は、1端子のみとしている。
置2Aのシンボルは、IGBTを適用した電圧型三相交
直変換装置を示しているが、これはIGBTを適用した
三相電圧型交直変換装置に限定されるものではなく、単
相または三相の交直変換装置を示す。これは、以後の説
明においても同様である。
による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置に
おいては、例えば系統または電源からの受電電力を平準
化するようなシステムに適している。
前述の電力変換装置が接続されており、負荷が軽い場合
には、交直変換装置2Aと二象限チョッパ(可逆チョッ
パ)4を介して電気二重層キャパシタ5を充電し、逆に
負荷が重くなった場合には、二象限チョッパ(可逆チョ
ッパ)4と交直変換装置2Aを介して電気二重層キャパ
シタ5を放電する。
らの受電電力が平準化され、系統または電源1Aの効率
的運用を行なうことができる。
ンク構成(静電容量、定格電流等)を適切に選定するこ
とにより、数秒から1日周期の負荷変動を平準化するこ
とができる。
二重層キャパシタを適用した電力変換装置では、系統ま
たは電源1Aからの受電電力を平準化することができ、
系統または電源1Aの効率的運用を行なうことが可能と
なる。 (第4の実施の形態)図4は、本実施の形態による電気
二重層キャパシタを適用した電力変換装置の構成例を示
す回路図であり、図1および図2と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。
置は、図4に示すように、前記第1および第2の実施の
形態における二象限チョッパ(可逆チョッパ)4に、単
相または三相の交直変換装置2A〜2Cと電気二重層キ
ャパシタ5とを接続している。
A〜2Cの交流側は、それぞれ単相または三相の系統、
電源または負荷1A〜1Cに接続している。
変換装置は、多端子としている。
換装置を3台示しているが、これは3台に限定されるも
のではなく、何台であっても構わない。
による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置に
おいては、例えば停電補償を必要とするようなシステム
に適している。
電源1Aに接続し、交直変換装置2Bを負荷1Bに接続
した場合、定常時は、交直変換装置2Aおよび2Bを介
して系統または電源1Aから負荷1Bへ電力を供給す
る。
ョッパ(可逆チョッパ)4を介して電気二重層キャパシ
タ5を充電しておく。
ョッパ)4および交直変換装置2Bを介して電気二重層
キャパシタ5から負荷1Bに電力を供給する。
しておく。
接続した交直変換装置2Aおよび2Bを介して、前記第
3の実施の形態で説明した負荷平準化の機能を併せて得
ることもできる。
二重層キャパシタを適用した電力変換装置では、前記第
3の実施の形態で説明した負荷平準化の機能を併せて得
ることも可能となる。
態による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置
の構成例を示す回路図であり、図1乃至図4と同一要素
には同一符号を付して示している。すなわち、本実施の
形態による電力変換装置は、図5に示すように、蓄電装
置として電気二重層キャパシタ5を適用し、また当該電
気二重層キャパシタ5の充電装置として降圧チョッパ6
を適用し、さらに当該電気二重層キャパシタ5の放電装
置として昇圧チョッパ7を適用している。
61と、ダイオード62と、電流を平滑化するリアクト
ル63とから成っている。
バイス71と、ダイオード72と、電流を平滑化するリ
アクトル73とから成っている。
または三相の交直変換装置(順変換装置)2Aの直流側
を接続し、一方の単相または三相の交直変換装置(順変
換装置)2Aの交流側には、単相または三相の系統、電
源または負荷1Aを接続している。
または三相の交直変換装置(逆変換装置)2Bの直流側
を接続し、他方の単相または三相の交直変換装置(逆変
換装置)2Bの交流側には、単相または三相の系統、電
源または負荷1Bを接続している。
による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置に
おいては、交直変換装置2Aおよび2Bの直流電圧に依
存せず、電気二重層キャパシタ5を理論的には0Vまで
放電することができ、電気二重層キャパシタ5に充電さ
れたエネルギーを100%利用することができる。
用のリアクトル63および73とを直列に接続している
ことにより、電気二重層キャパシタ5の充放電電流がリ
プル成分の少ない直流的な電流となり、電気二重層キャ
パシタ5にとって理想的な充放電を行なうことができ
る。
パ7の低圧側出力電流、すなわちリアクトル63および
73の電流を制御することにより、等価的に電気二重層
キャパシタ5を電流限で充放電していることとなり、充
放電の制御を容易に行なうことができるという特長も併
せて得ることができる。
または三相の系統、電源または負荷1Aから1Bへの一
方向にしか流れない。
二重層キャパシタを適用した電力変換装置では、電気二
重層キャパシタ5の特長を十分に引き出すことができ、
高効率で高機能な電気二重層キャパシタを適用した電力
変換装置を実現することが可能となる。
タ5を適用しているので、長寿命で環境に優しく、低コ
ストの電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置を
実現することが可能となる。
態による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置
の構成例を示す回路図であり、図5と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
置は、図6に示すように、蓄電装置として電気二重層キ
ャパシタ5を適用し、また当該電気二重層キャパシタ5
の充電装置として昇圧チョッパ7を適用し、さらに当該
電気二重層キャパシタ5の放電装置として降圧チョッパ
6を適用している。
成については、前記第5の実施の形態の場合と同様であ
るで、ここではその説明を省略する。
または三相の交直変換装置(順変換装置)2Aの直流側
を接続し、一方の単相または三相の交直変換装置(順変
換装置)2Aの交流側には、単相または三相の系統、電
源または負荷1Aを接続している。
または三相の交直変換装置(逆変換装置)2Bの直流側
を接続し、他方の単相または三相の交直変換装置(逆変
換装置)2Bの交流側には、単相または三相の系統、電
源または負荷1Bを接続している。
による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置に
おいては、前記第5の実施の形態の場合と同様に、交直変
換装置2Aおよび2Bの直流電圧に依存せず、電気二重
層キャパシタ5を理論的には0Vまで放電することがで
き、電気二重層キャパシタ5に充電されたエネルギーを
100%利用することができる。
用のリアクトル63および73とを直列に接続している
ことにより、電気二重層キャパシタ5の充放電電流がリ
プル成分の少ない直流的な電流となり、電気二重層キャ
パシタ5にとって理想的な充放電を行なうことができ
る。
パ7の低圧側出力電流、すなわちリアクトル63および
73の電流を制御することにより、等価的に電気二重層
キャパシタ5を電流限で充放電していることとなり、充
放電の制御を容易に行なうことができるという特長も併
せて得ることができる。
または三相の系統、電源または負荷1Aから1Bへの一
方向にしか流れない。
変換装置2Aおよび2Bの直流電圧が電気二重層キャパ
シタ5の電圧よりも低い場合に、有効に適用することが
できる。
二重層キャパシタを適用した電力変換装置では、電気二
重層キャパシタ5の特長を十分に引き出すことができ、
高効率で高機能な電気二重層キャパシタを適用した電力
変換装置を実現することが可能となる。
タ5を適用しているので、長寿命で環境に優しく、低コ
ストの電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置を
実現することが可能となる。
電力変換装置は、前記第1乃至第6のいずれかの実施の
形態において、電気二重層キャパシタ5の充放電を行な
わない場合に、前記第1乃至第4の実施の形態で適用し
た二象限チョッパ(可逆チョッパ)4、前記第5および
第6の実施の形態で適用した降圧チョッパ6および昇圧
チョッパ7のスイッチングデバイスのスイッチングを停
止するようにしている。
4のスイッチングデバイスは41,42、降圧チョッパ
6のスイッチングデバイスは61、昇圧チョッパ7のス
イッチングデバイスは71で示している。
による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置に
おいては、それぞれのチョッパを動作させる必要が無い
時に、二象限チョッパ(可逆チョッパ)4、降圧チョッ
パ6および昇圧チョッパ7のスイッチングデバイスのス
イッチングを停止することにより、チョッパで発生する
損失を低減することができると共に、電気二重層キャパ
シタ5に不必要なリプル電流が流れ込まなくなるため、
電気二重層キャパシタ5の寿命を延ばすことができる。
の形態の電力変換装置の場合で説明する。
ている場合、または充放電の必要が無い場合には、スイ
ッチングデバイス41,42のスイッチングを停止す
る。
2のオフを継続する。
が印加されているため、電流は流れない。従って、電気
二重層キャパシタ5にも電流は流れない。
ない時にも、スイッチングデバイス41,42のスイッ
チングを継続し、リアクトル45に流れる電流の平均値
をゼロにするように制御することにより、長い時間の平
均を考慮すれば、電気二重層キャパシタ5の充放電は行
なわれていないように見えるが、スイッチング周期では
充放電を繰り返している。
限チョッパ(可逆チョッパ)4で損失が発生すると共
に、電気二重層キャパシタ5の寿命を短くすることにな
る。
二重層キャパシタを適用した電力変換装置では、二象限
チョッパ(可逆チョッパ)4、降圧チョッパ6および昇
圧チョッパ7で発生する損失を低減することが可能とな
ると共に、電気二重層キャパシタ5の寿命を延ばすこと
が可能となる。 (第8の実施の形態)図7は、本実施の形態による電気
二重層キャパシタを適用した電力変換装置の構成例を示
す回路図であり、図1乃至図6と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。
置は、図7に示すように、前記第1乃至第6のいずれか
の実施の形態において、チョッパ8(前記第1乃至第4
の実施の形態で適用した二象限チョッパ(可逆チョッ
パ)4、前記第5および第6の実施の形態で適用した降
圧チョッパ6および昇圧チョッパ7に相当)と前記電気
二重層キャパシタ5とを接続する際に、電気二重層キャ
パシタ5と直列に、リプル電圧吸収用のリアクトルまた
は抵抗9を接続し、当該電気二重層キャパシタ5とリプ
ル電圧吸収用リアクトルまたは抵抗9との直列回路と並
列に、リップル電流吸収用のコンデンサ10を接続して
いる。
抵抗9は、これに限定されるものではなく、誘導性のイ
ンピーダンスを有するもの、または電気二重層キャパシ
タ5の内部抵抗または内部インダクタンスであっても構
わない。
による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置に
おいては、蓄電装置として電気二重層キャパシタ5を適
用し、電気二重層キャパシタ5の充放電装置としてチョ
ッパ8を適用する場合に、電気二重層キャパシタ5に流
れ込むチョッパ8のリプル電流を抑制することができ
る。
波電流に適さないことから、チョッパ8のリップル電流
は、高周波電流に適するコンデンサ(例えば、電解コン
デンサ、フィルムコンデンサ等)で吸収することが望ま
しい。
用コンデンサ10とを並列に接続しただけでは、静電容
量の大きい方の電気二重層キャパシタ5に大部分のリプ
ル電流が流れ込んでしまう。
収用リアクトルまたは抵抗9を、電気二重層キャパシタ
5と直列に接続していることにより、チョッパ8のリプ
ル電流が電気二重層キャパシタ5に流れ込むのを抑制す
ることができる。
二重層キャパシタを適用した電力変換装置では、チョッ
パ8のリプル電流が電気二重層キャパシタ5に流れ込む
のを抑制することが可能となる。
態による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置
の構成例を示す回路図であり、図1乃至図7と同一要素
には同一符号を付して示している。すなわち、本実施の
形態による電力変換装置は、図8に示すように、蓄電装
置として電気二重層キャパシタ5を適用し、当該電気二
重層キャパシタ5に、単相または三相の交直変換装置2
A〜2Cの直流側を直接接続している。
〜2Cの交流側は、それぞれ単相または三相の系統、電
源または負荷1A〜1Cに接続している。
リプル電圧吸収用のリアクトルまたは抵抗9を接続し、
当該電気二重層キャパシタ5とリプル電圧吸収用リアク
トルまたは抵抗9との直列回路と並列に、リップル電流
吸収用のコンデンサ10を接続している。
抵抗9は、これに限定されるものではなく、誘導性のイ
ンピーダンスを有するもの、または電気二重層キャパシ
タ5の内部抵抗または内部インダクタンスであっても構
わない。
換装置を3台示しているが、これは3台に限定されるも
のではなく、何台であっても構わない。
による電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置に
おいては、電気二重層キャパシタ5と直列に、リプル電
圧吸収用のリアクトルまたは抵抗9を接続し、当該電気
二重層キャパシタ5とリプル電圧吸収用リアクトルまた
は抵抗9との直列回路と並列に、リップル電流吸収用の
コンデンサ10を接続していることにより、交直変換装
置2A〜2Cのリップル電流が電気二重層キャパシタ5
に流れ込むのを抑制することができる。
たは抵抗9、およびリップル電流吸収用コンデンサ10
を接続する理由については、前記第8の実施の形態の場
合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
作用例については前記第3の実施の形態の場合、交直変
換装置を多端子とした場合の作用例については前記第4
の実施の形態の場合とそれぞれ同様であるので、これら
についてもここではその説明を省略する。
第8の実施の形態の場合とは異なり、電気二重層キャパ
シタ5の充放電装置としてチョッパを用いず、交直変換
装置の直流側を電気二重層キャパシタ5に直接接続して
いる方式であることにより、チョッパによる損失が発生
しないという特長もある。
二重層キャパシタを適用した電力変換装置では、交直変
換装置のリップル電流が電気二重層キャパシタ5に流れ
込むのを抑制することが可能となる。
気二重層キャパシタを単セルで用いる場合、および単セ
ルを直並列に複数個接続してなるバンクとして用いる場
合のいずれの場合にも適用することができる。
気二重層キャパシタの特長を十分に引き出すことがで
き、高効率で高機能な電気二重層キャパシタを適用した
電力変換装置を実現することが可能となる。
タを適用するようにしているので、長寿命で環境に優し
く、低コストの電気二重層キャパシタを適用した電力変
換装置を実現することが可能となる。
電力変換装置の第1の実施の形態を示す回路図。
電力変換装置の第2の実施の形態を示す回路図。
電力変換装置の第3の実施の形態を示す回路図。
電力変換装置の第4の実施の形態を示す回路図。
電力変換装置の第5の実施の形態を示す回路図。
電力変換装置の第6の実施の形態を示す回路図。
電力変換装置の第8の実施の形態を示す回路図。
電力変換装置の第9の実施の形態を示す回路図。
例を示す回路図。
チングデバイス、 43,44…二象限チョッパ(可逆チョッパ)のダイオ
ード、 45…二象限チョッパ(可逆チョッパ)のリアクトル、 5…電気二重層キャパシタ、 6…降圧チョッパ、 61…降圧チョッパのスイッチングデバイス、 62…降圧チョッパのダイオード、 63…降圧チョッパのリアクトル、 7…昇圧チョッパ、 71…昇圧チョッパのスイッチングデバイス、 72…昇圧チョッパのダイオード、 73…昇圧チョッパのリアクトル、 8…チョッパ、 9…リプル電圧吸収用リアクトルまたは抵抗、 10…リプル電流吸収用コンデンサ。
Claims (9)
- 【請求項1】 蓄電装置と交直変換装置とを備えて構成
され、前記蓄電装置の充放電を行ない、当該蓄電エネル
ギーを出し入れする電力変換装置において、 前記蓄電装置として電気二重層キャパシタを適用し、 前記電気二重層キャパシタと前記交直変換装置との間
に、前記電気二重層キャパシタの充放電装置として二象
限チョッパ(可逆チョッパ)を挿入し、 前記二象限チョッパ(可逆チョッパ)の高圧側に、前記
交直変換装置の直流側を接続し、 前記二象限チョッパ(可逆チョッパ)の低圧側に、前記
電気二重層キャパシタを接続して成ることを特徴とする
電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置。 - 【請求項2】 蓄電装置と交直変換装置とを備えて構成
され、前記蓄電装置の充放電を行ない、当該蓄電エネル
ギーを出し入れする電力変換装置において、 前記蓄電装置として電気二重層キャパシタを適用し、 前記電気二重層キャパシタと前記交直変換装置との間
に、前記電気二重層キャパシタの充放電装置として二象
限チョッパ(可逆チョッパ)を挿入し、 前記二象限チョッパ(可逆チョッパ)の高圧側に、前記
電気二重層キャパシタを接続し、 前記二象限チョッパ(可逆チョッパ)の低圧側に、前記
交直変換装置の直流側を接続して成ることを特徴とする
電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置。 - 【請求項3】 蓄電装置と交直変換装置とを備えて構成
され、前記蓄電装置の充放電を行ない、当該蓄電エネル
ギーを出し入れする電力変換装置において、 前記蓄電装置として電気二重層キャパシタを適用し、 前記電気二重層キャパシタと前記交直変換装置との間
に、前記電気二重層キャパシタの充放電装置として二象
限チョッパ(可逆チョッパ)を挿入し、 前記交直変換装置として1端子の単相または三相の交直
変換装置を適用して成ることを特徴とする電気二重層キ
ャパシタを適用した電力変換装置。 - 【請求項4】 蓄電装置と交直変換装置とを備えて構成
され、前記蓄電装置の充放電を行ない、当該蓄電エネル
ギーを出し入れする電力変換装置において、 前記蓄電装置として電気二重層キャパシタを適用し、 前記電気二重層キャパシタと前記交直変換装置との間
に、前記電気二重層キャパシタの充放電装置として二象
限チョッパ(可逆チョッパ)を挿入し、 前記交直変換装置として多端子の単相または三相の交直
変換装置を適用して成ることを特徴とする電気二重層キ
ャパシタを適用した電力変換装置。 - 【請求項5】 蓄電装置と順変換装置および逆変換装置
とを備えて構成され、前記蓄電装置の充放電を行ない、
当該蓄電エネルギーを出し入れする電力変換装置におい
て、 前記電気二重層キャパシタと前記順変換装置との間に、
前記電気二重層キャパシタの充電装置として降圧チョッ
パを挿入し、 前記電気二重層キャパシタと前記逆変換装置との間に、
前記電気二重層キャパシタの放電装置として昇圧チョッ
パを挿入し、 前記降圧チョッパの高圧側に、前記順変換装置の直流側
を接続し、 前記降圧チョッパの低圧側に、前記電気二重層キャパシ
タを接続し、 前記昇圧チョッパの低圧側に、前記電気二重層キャパシ
タを接続し、 前記昇圧チョッパの高圧側に、前記逆変換装置の直流側
を接続して成ることを特徴とする電気二重層キャパシタ
を適用した電力変換装置。 - 【請求項6】 蓄電装置と順変換装置および逆変換装置
とを備えて構成され、前記蓄電装置の充放電を行ない、
当該蓄電エネルギーを出し入れする電力変換装置におい
て、 前記電気二重層キャパシタと前記順変換装置との間に、
前記電気二重層キャパシタの充電装置として昇圧チョッ
パを挿入し、 前記電気二重層キャパシタと前記逆変換装置との間に、
前記電気二重層キャパシタの放電装置として降圧チョッ
パを挿入し、 前記昇圧チョッパの低圧側に、前記順変換装置の直流側
を接続し、 前記昇圧チョッパの高圧側に、前記電気二重層キャパシ
タを接続し、 前記降圧チョッパの高圧側に、前記電気二重層キャパシ
タを接続し、 前記降圧チョッパの低圧側に、前記逆変換装置の直流側
を接続して成ることを特徴とする電気二重層キャパシタ
を適用した電力変換装置。 - 【請求項7】 前記請求項1乃至請求項6のいずれか1
項に記載の電気二重層キャパシタを適用した電力変換装
置において、 前記電気二重層キャパシタの充放電を行なわない場合
に、前記二象限チョッパ(可逆チョッパ)、前記降圧チ
ョッパおよび昇圧チョッパのスイッチングを停止するよ
うにしたことを特徴とする電気二重層キャパシタを適用
した電力変換装置。 - 【請求項8】 前記請求項1乃至請求項6のいずれか1
項に記載の電気二重層キャパシタを適用した電力変換装
置において、 前記二象限チョッパ(可逆チョッパ)、前記降圧チョッ
パおよび昇圧チョッパと前記電気二重層キャパシタとを
接続する際に、 前記電気二重層キャパシタと直列に、リプル電圧吸収用
のリアクトルまたは抵抗を接続し、 前記電気二重層キャパシタと前記リプル電圧吸収用リア
クトルまたは抵抗との直列回路と並列に、リップル電流
吸収用のコンデンサを接続したことを特徴とする電気二
重層キャパシタを適用した電力変換装置。 - 【請求項9】 蓄電装置と交直変換装置とを備えて構成
され、前記蓄電装置の充放電を行ない、当該蓄電エネル
ギーを出し入れする電力変換装置において、 前記蓄電装置として電気二重層キャパシタを適用し、 前記交直変換装置の直流側に、前記電気二重層キャパシ
タとリプル電圧吸収用のリアクトルまたは抵抗との直列
回路を挿入し、 前記電気二重層キャパシタと前記リプル電圧吸収用リア
クトルまたは抵抗との直列回路と並列に、リプル電流吸
収用コンデンサを挿入して成ることを特徴とする電気二
重層キャパシタを適用した電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001009835A JP2002218653A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001009835A JP2002218653A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002218653A true JP2002218653A (ja) | 2002-08-02 |
Family
ID=18877253
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001009835A Pending JP2002218653A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 電気二重層キャパシタを適用した電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002218653A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004336888A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | Toshiba Corp | 電力補償装置及び方法 |
JP2006278192A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 誘導加熱調理器 |
JP2008099503A (ja) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Yaskawa Electric Corp | 電気二重層コンデンサを適用した電力変換装置および電気二重層コンデンサの充電方法 |
-
2001
- 2001-01-18 JP JP2001009835A patent/JP2002218653A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004336888A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | Toshiba Corp | 電力補償装置及び方法 |
JP2006278192A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 誘導加熱調理器 |
JP4650057B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-03-16 | 東京電力株式会社 | 誘導加熱調理器 |
JP2008099503A (ja) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Yaskawa Electric Corp | 電気二重層コンデンサを適用した電力変換装置および電気二重層コンデンサの充電方法 |
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