JP5185563B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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また、この発明に係る電力変換装置は、互いに直列接続された複数のインバータユニットが交流電源に並列に接続され、各インバータユニットはそれぞれ逆並列にダイオードを接続した半導体素子のフルブリッジ構成からなると共に、それぞれその直流端子間にエネルギー蓄積手段が接続され、上記エネルギー蓄積手段のそれぞれに所定の下限しきい値を有する電圧監視手段を備えた電力変換装置において、上記エネルギー蓄積手段に蓄積される電圧の合計上限値が設定されており、上記電圧監視手段が上記エネルギー蓄積手段のいずれかの電圧が所定の下限しきい値に到達したことを検出することにより、上記インバータユニットの当該エネルギー蓄積手段の正側あるいは負側の半導体素子を同時に導通させて当該エネルギー蓄積手段のバイパス回路を形成させ、所定の下限しきい値に到達したエネルギー蓄積手段を上記交流電源から充電することにより、上記エネルギー蓄積手段の電圧が上記合計上限値を超えない範囲で上記インバータユニットの導通制御を行うようにしたことを特徴とするものである。
この発明の実施の形態1について説明する。図1はこの発明の実施の形態1による電力変換装置の概略構成図を示している。図1において、交流電源1は複数のインバータユニット2(この場合2個)が直列接続されたものに並列に接続されている。各インバータユニット2はそれぞれ逆並列にダイオード9が接続されたMOSFETやIGBT等の自己消孤型の半導体素子3をフルブリッジに構成したものからなっている。また、直流エネルギー蓄積手段としてのコンデンサ4が各インバータユニット2の直流側端子に接続されている。7a、7bはそれぞれコンデンサ4aおよび4bの電圧を検出する電圧検出手段である。なお、直流エネルギー蓄積手段はコンデンサ以外の電圧源であってもよいことはもちろんである。
Vac0-p=V1+V2
V1:V2=C2:C1
となる。よって、
V1=Vac0-p・C2/(C1+C2)
となる。
このように電力変換装置を動作させる事によって、直列接続された複数のインバータのエネルギー蓄積手段の直流電圧を所定の電圧以下に維持することができる。
以上のように実施の形態1によれば、DC−DCコンバータを使用しなくても、各インバータの動作によって直流電圧を所定の値に維持することができる。
上記実施の形態1では電圧上限値を上回らないように、インバータの状態を変更したが、実施の形態2においては、図4のように設定電圧の下限値を下回らないようにインバータを制御するようにしたものである。
この例では、初期状態としてV1+V2> Vac0-pとし、インバータを構成する半導体スイッチ3a1〜3a4および3b1〜3b4は全てオフしているとする。この時、t=t1で電圧V1がV1電圧下限値以下となった場合、半導体素子3b1と3b3(または3b2と3b4)をオンする。
このように電力変換装置を動作させることによって、直列接続された複数のインバータのエネルギー蓄積手段の直流電圧を所定の電圧以上に維持することができる。
図5はこの発明の実施の形態3による電力変換装置の概略構成図を示している。図5において、図1の回路構成と異なるところは電圧検出手段7としてコンデンサ4aの電圧V1のみを検出し、V1の検出しきい値信号のみで制御するようにした点である。上記実施の形態1及び2では、電圧はV1及びV2の両方のアナログ値を制御装置8でモニタしていたが、実施の形態3では図6のように上限値または下限値はしきい値のみを検出してインバータ状態を変化させている。
このように電圧の監視手段を、上限値検出コンパレータ、下限値検出コンパレータ、及びセットリセットフリップフロップのみで構成することにより、エネルギー蓄積手段の電圧がしきい値を超えたかどうかの検出信号のみを監視することにより電力変換装置を制御することができるため、監視手段を簡単なデジタル回路で構成して制御を簡素化することができる。
4 直流エネルギー蓄積手段、 5 限流要素、
6 DC−DCコンバータ、 7 電圧検出手段、 8 制御装置、
9 逆並列ダイオード、 10 上下限値検出コンパレータ、
11 セットリセットフリップフロップ。
Claims (4)
- 互いに直列接続された複数のインバータユニットが交流電源に並列に接続され、各インバータユニットはそれぞれ逆並列にダイオードを接続した半導体素子のフルブリッジ構成からなると共に、それぞれその直流端子間にエネルギー蓄積手段が接続され、上記エネルギー蓄積手段のそれぞれに所定の上限しきい値を有する電圧監視手段を備えた電力変換装置において、上記エネルギー蓄積手段に蓄積される電圧の合計上限値が設定されており、上記電圧監視手段が上記エネルギー蓄積手段の電圧のいずれかが所定の上限しきい値に到達したことを検出することにより、上記インバータユニットの当該エネルギー蓄積手段の正側あるいは負側の半導体素子を同時に導通させて当該エネルギー蓄積手段のバイパス回路を形成させ、所定の上限しきい値に到達していないエネルギー蓄積手段を上記交流電源から充電することにより、上記エネルギー蓄積手段の電圧が上記合計上限値を超えない範囲で上記インバータユニットの導通制御を行うようにしたことを特徴とする電力変換装置。
- 互いに直列接続された複数のインバータユニットが交流電源に並列に接続され、各インバータユニットはそれぞれ逆並列にダイオードを接続した半導体素子のフルブリッジ構成からなると共に、それぞれその直流端子間にエネルギー蓄積手段が接続され、上記エネルギー蓄積手段のそれぞれに所定の下限しきい値を有する電圧監視手段を備えた電力変換装置において、上記エネルギー蓄積手段に蓄積される電圧の合計上限値が設定されており、上記電圧監視手段が上記エネルギー蓄積手段のいずれかの電圧が所定の下限しきい値に到達したことを検出することにより、所定の下限しきい値に到達したエネルギー蓄積手段以外の上記インバータユニットのエネルギー蓄積手段の正側あるいは負側の半導体素子を同時に導通させて当該エネルギー蓄積手段のバイパス回路を形成させ、所定の下限しきい値に到達したエネルギー蓄積手段を上記交流電源から充電することにより、上記エネルギー蓄積手段の電圧が上記合計上限値を超えない範囲で上記インバータユニットの導通制御を行うようにしたことを特徴とする電力変換装置。
- 上記交流電源とインバータユニットの間に限流要素を設置して直流エネルギー蓄積手段の充放電電流の突入電流を回避するようにしたことを特徴とする請求項1あるいは2に記載の電力変換装置。
- 上記電圧監視手段を上記エネルギー蓄積手段の電圧上限値及び電圧下限値を検出するコンパレータと上記コンパレータの出力で動作するフリップフロップとで構成したことを特徴とする請求項1あるいは2に記載の電力変換装置。
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