JPH1023766A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JPH1023766A JPH1023766A JP8170364A JP17036496A JPH1023766A JP H1023766 A JPH1023766 A JP H1023766A JP 8170364 A JP8170364 A JP 8170364A JP 17036496 A JP17036496 A JP 17036496A JP H1023766 A JPH1023766 A JP H1023766A
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- power
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- 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
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低いコストによって高い電力変換効率の得ら
れる電力変換装置を提供すること。 【解決手段】 一方の対角の一方の頂点21がリアクト
ルL1を介して太陽電池1の一端に、該頂点に対向する
他方の頂点23が太陽電池1の他端にそれぞれ接続さ
れ、他方の対角の2つ頂点22、24のそれぞれがリア
クトルL2及びリアクトルL3の一端に接続されるスイ
ッチブリッジ部2と、リアクトルL2及びリアクトルL
3の他端にその両端が接続されるコンデンサC1とを備
え、スイッチブリッジ部2の一方の対角の一方の頂点2
1に一端が接続されたスイッチ素子Q1、Q3を商用電
源に同期し且つ互いに反転しオン、オフし他方の頂点2
3に一端が接続されたスイッチ素子Q2、Q4をそれぞ
れ交互にオン、オフするパルス幅変調制御によって直流
を商用交流に変換してコンデンサC2の両端から出力す
る。
れる電力変換装置を提供すること。 【解決手段】 一方の対角の一方の頂点21がリアクト
ルL1を介して太陽電池1の一端に、該頂点に対向する
他方の頂点23が太陽電池1の他端にそれぞれ接続さ
れ、他方の対角の2つ頂点22、24のそれぞれがリア
クトルL2及びリアクトルL3の一端に接続されるスイ
ッチブリッジ部2と、リアクトルL2及びリアクトルL
3の他端にその両端が接続されるコンデンサC1とを備
え、スイッチブリッジ部2の一方の対角の一方の頂点2
1に一端が接続されたスイッチ素子Q1、Q3を商用電
源に同期し且つ互いに反転しオン、オフし他方の頂点2
3に一端が接続されたスイッチ素子Q2、Q4をそれぞ
れ交互にオン、オフするパルス幅変調制御によって直流
を商用交流に変換してコンデンサC2の両端から出力す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置であ
り、特に太陽電池等の直流電源を交流電源に変換する電
力変換装置に関する。
り、特に太陽電池等の直流電源を交流電源に変換する電
力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、太陽電池などの自家発電源の直流
出力を交流に変換し、交流電圧を出力する電力変換装置
としては、例えば図8に示す、特開平6−332554
に開示された構成のものがある。このものは、太陽電池
1から入力される電圧値の変化する直流を昇圧制御回路
9の出力によって所定の大きさに昇圧し出力する昇圧回
路部8と、その昇圧回路部8からの入力を交流に変換し
て線路に出力するインバータ主回路部2と、を備えて構
成されている。
出力を交流に変換し、交流電圧を出力する電力変換装置
としては、例えば図8に示す、特開平6−332554
に開示された構成のものがある。このものは、太陽電池
1から入力される電圧値の変化する直流を昇圧制御回路
9の出力によって所定の大きさに昇圧し出力する昇圧回
路部8と、その昇圧回路部8からの入力を交流に変換し
て線路に出力するインバータ主回路部2と、を備えて構
成されている。
【0003】詳しくは、1は、直流電源としての太陽電
池であり、D5は、逆流防止ダイオードで、アノードが
太陽電池1の正極側に接続されている。C2は、電解コ
ンデンサによって形成された平滑用コンデンサで、一端
が逆流防止ダイオードD5のカソード、他端が太陽電池
1の負極側にそれぞれ接続されて太陽電池1からの出力
電圧を平滑し安定化している。
池であり、D5は、逆流防止ダイオードで、アノードが
太陽電池1の正極側に接続されている。C2は、電解コ
ンデンサによって形成された平滑用コンデンサで、一端
が逆流防止ダイオードD5のカソード、他端が太陽電池
1の負極側にそれぞれ接続されて太陽電池1からの出力
電圧を平滑し安定化している。
【0004】昇圧回路部8は、トランジスタ等のスイッ
チ素子Q0、リアクトルL1、ダイオードD0、D6を
有して構成されている。そして、平滑用コンデンサC2
の両端に接続され、太陽電池1からの直流電力が平滑用
コンデンサ3によって電圧が安定化されて入力される。
この昇圧回路部8は、出力端の出力電圧V2が昇圧制御
回路9によって検知されてスイッチング制御され、大き
さの変化する入力電圧を所定の電圧値に昇圧する。
チ素子Q0、リアクトルL1、ダイオードD0、D6を
有して構成されている。そして、平滑用コンデンサC2
の両端に接続され、太陽電池1からの直流電力が平滑用
コンデンサ3によって電圧が安定化されて入力される。
この昇圧回路部8は、出力端の出力電圧V2が昇圧制御
回路9によって検知されてスイッチング制御され、大き
さの変化する入力電圧を所定の電圧値に昇圧する。
【0005】C0は、電解コンデンサによって形成され
た平滑用コンデンサで、両端がそれぞれ昇圧回路部8の
出力に接続されて昇圧のスイッチングによる高周波成分
を吸収し平滑化している。
た平滑用コンデンサで、両端がそれぞれ昇圧回路部8の
出力に接続されて昇圧のスイッチングによる高周波成分
を吸収し平滑化している。
【0006】インバータ主回路部2は、スイッチ素子Q
1、Q2、Q3、Q4及び各スイッチ素子のそれぞれに
通電方向と逆方向に並列接続されたダイオードD1、D
2、D3、D4と、ローパスフィルター用のリアクトル
L2、L3及びコンデンサC1とにより構成されてい
る。そして、昇圧回路部8からの出力である所定の電圧
値の直流が入力され、この直流を商用交流に電力変換し
出力する。
1、Q2、Q3、Q4及び各スイッチ素子のそれぞれに
通電方向と逆方向に並列接続されたダイオードD1、D
2、D3、D4と、ローパスフィルター用のリアクトル
L2、L3及びコンデンサC1とにより構成されてい
る。そして、昇圧回路部8からの出力である所定の電圧
値の直流が入力され、この直流を商用交流に電力変換し
出力する。
【0007】SWは、開閉器で、その一端がインバータ
主回路部2の一方の出力端子に、他端が、5の負荷の一
端に接続されている。また、この負荷5は、その他端が
インバータ主回路部2の他方の出力端子に接続されてい
る。4は商用電源で、負荷5の両端に接続されている。
従って、インバータ主回路部2の出力である交流電力
は、開閉器SWを介して商用電力系統4に連系し負荷5
に供給される。なお、6は、インバータ制御回路で、太
陽電池1の出力電力をほぼ最大とし交流出力されるよう
に、インバータ主回路部2のスイッチ素子Q1、Q2、
Q3、Q4に対してパルス幅変調するゲート信号を生成
し制御するための制御回路である。
主回路部2の一方の出力端子に、他端が、5の負荷の一
端に接続されている。また、この負荷5は、その他端が
インバータ主回路部2の他方の出力端子に接続されてい
る。4は商用電源で、負荷5の両端に接続されている。
従って、インバータ主回路部2の出力である交流電力
は、開閉器SWを介して商用電力系統4に連系し負荷5
に供給される。なお、6は、インバータ制御回路で、太
陽電池1の出力電力をほぼ最大とし交流出力されるよう
に、インバータ主回路部2のスイッチ素子Q1、Q2、
Q3、Q4に対してパルス幅変調するゲート信号を生成
し制御するための制御回路である。
【0008】上記の構成において、昇圧回路部8は、太
陽電池1からの出力電圧とインバータ主回路部2の商用
電源電圧との電位差を確保するために設けられるもの
で、1石式のチョッパ回路によって形成されている。従
って、その直流電圧の出力は、後段のインバータ主回路
部2によって、太陽電池1の出力を検知する電流センサ
CT1及び電圧センサPT1と商用電力系統に向けての
出力を検知する電流センサCT2及び電圧センサPT2
からの検知信号がそれぞれインバータ制御回路6に入力
され演算され、スイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q4が
安定してスイッチングされる。そして、高周波成分を含
む正弦波に変換されて出力され、リアクトルL2、L3
及びコンデンサC1によるローパスフィルターによって
この高周波成分が除去され、電力変換されて負荷5に向
けて出力される。
陽電池1からの出力電圧とインバータ主回路部2の商用
電源電圧との電位差を確保するために設けられるもの
で、1石式のチョッパ回路によって形成されている。従
って、その直流電圧の出力は、後段のインバータ主回路
部2によって、太陽電池1の出力を検知する電流センサ
CT1及び電圧センサPT1と商用電力系統に向けての
出力を検知する電流センサCT2及び電圧センサPT2
からの検知信号がそれぞれインバータ制御回路6に入力
され演算され、スイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q4が
安定してスイッチングされる。そして、高周波成分を含
む正弦波に変換されて出力され、リアクトルL2、L3
及びコンデンサC1によるローパスフィルターによって
この高周波成分が除去され、電力変換されて負荷5に向
けて出力される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の回路
構成において各スイッチ素子及びダイオードのスイッチ
損失あるいはオン抵抗損失は、電力変換の変換効率を大
きく左右するものである。そして、電力変換効率の向上
を目的とした損失の低下のための昇圧回路の制御方法が
考案されている。その結果、複雑な回路構成によりコス
トの高いものとなった。
構成において各スイッチ素子及びダイオードのスイッチ
損失あるいはオン抵抗損失は、電力変換の変換効率を大
きく左右するものである。そして、電力変換効率の向上
を目的とした損失の低下のための昇圧回路の制御方法が
考案されている。その結果、複雑な回路構成によりコス
トの高いものとなった。
【0010】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、低いコストによって高い
電力変換効率の得られる電力変換装置を提供することに
ある。
で、その目的とするところは、低いコストによって高い
電力変換効率の得られる電力変換装置を提供することに
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の電力変換装置は、直流電源から入力
される電圧値の変化する直流を所定の電圧値の交流に変
換して出力する電力変換装置であって、一方の対角の一
方の頂点が第1リアクトルを介して直流電源の一端に、
該頂点に対向する他方の頂点が前記直流電源の他端にそ
れぞれ接続され、他方の対角の2つ頂点のそれぞれが第
2リアクトル及び第3リアクトルの一端に接続されるス
イッチブリッジ部と、前記第2リアクトル及び第3リア
クトルの他端にその両端が接続されるコンデンサと、を
備え、前記スイッチブリッジ部の前記一方の対角の一方
の頂点に一端が接続されたスイッチ素子を商用電源に同
期し且つ互いに反転しオン、オフするとともに前記他方
の頂点に一端が接続されたスイッチ素子をそれぞれ交互
にオン、オフするパルス幅変調制御によって直流を商用
交流に変換して前記コンデンサの両端から出力すること
としている。これにより、直流が、一方の対角の一方の
頂点が第1リアクトルを介して直流電源の一端に、該頂
点に対向する他方の頂点が前記直流電源の他端にそれぞ
れ接続され、他方の対角の2つ頂点のそれぞれが第2リ
アクトル及び第3リアクトルの一端に接続されるスイッ
チブリッジ部の、一方の対角の一方の頂点に一端が接続
されたスイッチ素子が商用電源に同期し且つ互いに反転
しオン、オフするとともに他方の頂点に一端が接続され
たスイッチ素子のそれぞれが交互にオン、オフするパル
ス幅変調制御によって、第2リアクトル及び第3リアク
トルの他端にその両端が接続されるコンデンサの両端か
ら商用交流に変換し出力されるものとなる。
に、請求項1記載の電力変換装置は、直流電源から入力
される電圧値の変化する直流を所定の電圧値の交流に変
換して出力する電力変換装置であって、一方の対角の一
方の頂点が第1リアクトルを介して直流電源の一端に、
該頂点に対向する他方の頂点が前記直流電源の他端にそ
れぞれ接続され、他方の対角の2つ頂点のそれぞれが第
2リアクトル及び第3リアクトルの一端に接続されるス
イッチブリッジ部と、前記第2リアクトル及び第3リア
クトルの他端にその両端が接続されるコンデンサと、を
備え、前記スイッチブリッジ部の前記一方の対角の一方
の頂点に一端が接続されたスイッチ素子を商用電源に同
期し且つ互いに反転しオン、オフするとともに前記他方
の頂点に一端が接続されたスイッチ素子をそれぞれ交互
にオン、オフするパルス幅変調制御によって直流を商用
交流に変換して前記コンデンサの両端から出力すること
としている。これにより、直流が、一方の対角の一方の
頂点が第1リアクトルを介して直流電源の一端に、該頂
点に対向する他方の頂点が前記直流電源の他端にそれぞ
れ接続され、他方の対角の2つ頂点のそれぞれが第2リ
アクトル及び第3リアクトルの一端に接続されるスイッ
チブリッジ部の、一方の対角の一方の頂点に一端が接続
されたスイッチ素子が商用電源に同期し且つ互いに反転
しオン、オフするとともに他方の頂点に一端が接続され
たスイッチ素子のそれぞれが交互にオン、オフするパル
ス幅変調制御によって、第2リアクトル及び第3リアク
トルの他端にその両端が接続されるコンデンサの両端か
ら商用交流に変換し出力されるものとなる。
【0012】また、請求項2記載の電力変換装置は、請
求項1記載の一方の対角の一方の頂点に一端が接続され
たスイッチ素子を、バイポーラ型素子によって形成する
こととしている。これにより、一方の対角の一方の頂点
に一端が接続されたスイッチ素子が、バイポーラ型素子
によって形成されるものとなる。
求項1記載の一方の対角の一方の頂点に一端が接続され
たスイッチ素子を、バイポーラ型素子によって形成する
こととしている。これにより、一方の対角の一方の頂点
に一端が接続されたスイッチ素子が、バイポーラ型素子
によって形成されるものとなる。
【0013】また、請求項3記載の電力変換装置は、請
求項1又は2記載のパルス幅変調制御を、商用電源の半
周期において交流出力の電圧値の絶対値が前記直流電源
からの入力電圧より小さいときには前記他方の頂点に一
端が接続されたスイッチ素子のいずれか一方のみオン、
オフするパルス幅変調制御とし、交流出力の電圧値の絶
対値が前記直流電源からの入力電圧と大略等しいか大き
いときにはこれらのスイッチ素子のそれぞれを交互にオ
ン、オフするパルス幅変調制御としている。これによ
り、パルス幅変調制御が、商用電源の半周期の交流出力
の電圧値の絶対値が前記直流電源からの入力電圧より小
さいときの、前記他方の頂点に一端が接続されたスイッ
チ素子のいずれか一方のみオン、オフするパルス幅変調
制御と、交流出力の電圧値の絶対値が前記直流電源から
の入力電圧と大略等しいか大きいときの、これらのスイ
ッチ素子のそれぞれを交互にオン、オフするパルス幅変
調制御とによるものとなる。
求項1又は2記載のパルス幅変調制御を、商用電源の半
周期において交流出力の電圧値の絶対値が前記直流電源
からの入力電圧より小さいときには前記他方の頂点に一
端が接続されたスイッチ素子のいずれか一方のみオン、
オフするパルス幅変調制御とし、交流出力の電圧値の絶
対値が前記直流電源からの入力電圧と大略等しいか大き
いときにはこれらのスイッチ素子のそれぞれを交互にオ
ン、オフするパルス幅変調制御としている。これによ
り、パルス幅変調制御が、商用電源の半周期の交流出力
の電圧値の絶対値が前記直流電源からの入力電圧より小
さいときの、前記他方の頂点に一端が接続されたスイッ
チ素子のいずれか一方のみオン、オフするパルス幅変調
制御と、交流出力の電圧値の絶対値が前記直流電源から
の入力電圧と大略等しいか大きいときの、これらのスイ
ッチ素子のそれぞれを交互にオン、オフするパルス幅変
調制御とによるものとなる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電力変換装置の第
1の実施の形態を図1乃至図4に基づいて、第2の実施
の形態を図5乃至図7に基づいてそれぞれ説明する。
1の実施の形態を図1乃至図4に基づいて、第2の実施
の形態を図5乃至図7に基づいてそれぞれ説明する。
【0015】[第1の実施の形態]図1は、第1の実施
の形態の電力変換装置の回路構成図である。図2は、図
1に示す電力変換装置の要部であるスイッチブリッジ制
御部の構成図である。図3は、図1に示す電力変換装置
の要部であるスイッチブリッジ制御部の制御フローチャ
ートである。図4は、図1に示す電力変換装置のスイッ
チブリッジ制御部の動作説明の波形図である。
の形態の電力変換装置の回路構成図である。図2は、図
1に示す電力変換装置の要部であるスイッチブリッジ制
御部の構成図である。図3は、図1に示す電力変換装置
の要部であるスイッチブリッジ制御部の制御フローチャ
ートである。図4は、図1に示す電力変換装置のスイッ
チブリッジ制御部の動作説明の波形図である。
【0016】この電力変換装置は、直流電源である太陽
電池1から入力される電圧値の変化する直流を、所定の
電圧値の交流に変換して出力する電力変換装置に相当す
る系統連系インバータ装置で、第1リアクトルL1と、
スイッチブリッジ部2と、第2リアクトルL2、第3リ
アクトルL3及びコンデンサC1を有するローパスフィ
ルタ3と、スイッチブリッジ制御部6とを主要構成部と
する。
電池1から入力される電圧値の変化する直流を、所定の
電圧値の交流に変換して出力する電力変換装置に相当す
る系統連系インバータ装置で、第1リアクトルL1と、
スイッチブリッジ部2と、第2リアクトルL2、第3リ
アクトルL3及びコンデンサC1を有するローパスフィ
ルタ3と、スイッチブリッジ制御部6とを主要構成部と
する。
【0017】スイッチブリッジ部2は、第1リアクトル
L1及び後述するローパスフィルタのコンデンサC1と
ともに使用されて、パルス幅変調制御によって、電圧値
の変化する直流を商用交流に系統連系し交流出力するた
めの電力変換を行うもので、ブリッジ接続されたスイッ
チ素子Q1、Q2、Q3、Q4によって形成されてい
る。このスイッチブリッジ部2は、一方の対角の一方の
頂点21が第1リアクトルL1を介して太陽電池1の一
端(正極)に、該頂点に対向する他方の頂点23が太陽
電池1の他端(負極)にそれぞれ接続され、他方の対角
の2つ頂点22、24のそれぞれが後述するローパスフ
ィルタ3の第2リアクトルL2及び第3リアクトルL3
の一端に接続されている。スイッチ素子Q1、Q2、Q
3、Q4のエミッタ、コレクタ間にはダイオードD1、
D2、D3、D4が、それぞれのエミッタ側がアノード
でコレクタ側がカソードになるように接続されている。
このダイオードD1、D2、D3、D4は、スイッチ素
子Q1、Q2、Q3、Q4のスイッチング動作のオフし
た瞬時に、エミッタとコレクタ間に発生する逆方向の起
電力の電圧によって各スイッチ素子のコレクタ、エミッ
タ間の絶縁が破壊されるのを防止するものである。
L1及び後述するローパスフィルタのコンデンサC1と
ともに使用されて、パルス幅変調制御によって、電圧値
の変化する直流を商用交流に系統連系し交流出力するた
めの電力変換を行うもので、ブリッジ接続されたスイッ
チ素子Q1、Q2、Q3、Q4によって形成されてい
る。このスイッチブリッジ部2は、一方の対角の一方の
頂点21が第1リアクトルL1を介して太陽電池1の一
端(正極)に、該頂点に対向する他方の頂点23が太陽
電池1の他端(負極)にそれぞれ接続され、他方の対角
の2つ頂点22、24のそれぞれが後述するローパスフ
ィルタ3の第2リアクトルL2及び第3リアクトルL3
の一端に接続されている。スイッチ素子Q1、Q2、Q
3、Q4のエミッタ、コレクタ間にはダイオードD1、
D2、D3、D4が、それぞれのエミッタ側がアノード
でコレクタ側がカソードになるように接続されている。
このダイオードD1、D2、D3、D4は、スイッチ素
子Q1、Q2、Q3、Q4のスイッチング動作のオフし
た瞬時に、エミッタとコレクタ間に発生する逆方向の起
電力の電圧によって各スイッチ素子のコレクタ、エミッ
タ間の絶縁が破壊されるのを防止するものである。
【0018】また、このスイッチブリッジ部2は、スイ
ッチ素子Q1、Q3がバイポーラ型スイッチトランジス
タ素子により、スイッチ素子Q2、Q4がIGBT素子
によって構成されている。このIGBT素子は、MOS
FET素子の持つ高速応答性及び電圧駆動型の特徴と、
バイポーラ型トランジスタの低飽和電圧特性の特徴とを
有し、高い周波数によるスイッチング制御が可能でオン
抵抗の小さいパワー制御素子である。また、バイポーラ
型スイッチトランジスタは、IGBT素子に比べてより
低い飽和電圧特性の特徴を有し、本案における商用周波
数程度のスイッチング制御に最適なものである。
ッチ素子Q1、Q3がバイポーラ型スイッチトランジス
タ素子により、スイッチ素子Q2、Q4がIGBT素子
によって構成されている。このIGBT素子は、MOS
FET素子の持つ高速応答性及び電圧駆動型の特徴と、
バイポーラ型トランジスタの低飽和電圧特性の特徴とを
有し、高い周波数によるスイッチング制御が可能でオン
抵抗の小さいパワー制御素子である。また、バイポーラ
型スイッチトランジスタは、IGBT素子に比べてより
低い飽和電圧特性の特徴を有し、本案における商用周波
数程度のスイッチング制御に最適なものである。
【0019】第1リアクトルL1は、前記スイッチブリ
ッジ部2の各スイッチ素子の全てがスイッチング動作で
オフした瞬時において電荷を蓄積した後、所定のスイッ
チ素子がオンしたときにローパスフィルタ3に向けてこ
の電荷を出力する機能を有する。
ッジ部2の各スイッチ素子の全てがスイッチング動作で
オフした瞬時において電荷を蓄積した後、所定のスイッ
チ素子がオンしたときにローパスフィルタ3に向けてこ
の電荷を出力する機能を有する。
【0020】ローパスフィルタ3は、スイッチブリッジ
部2の各スイッチ素子のスイッチング動作により発生す
る高周波電流ノイズが配線線路に放出されるのを阻止す
るためのもので、第2リアクトルL2と、第3リアクト
ルL3と、コンデンサC1とを有している。そして、第
2リアクトルL2及び第3リアクトルL3の一端が前記
スイッチブリッジ部2の他方の対角の2つ頂点22、2
4のそれぞれに、他端がコンデンサC1の両端にそれぞ
れ接続されている。このローパスフィルタ3は、スイッ
チブリッジ部2から高周波成分を含む交流電流を入力
し、高周波電流成分を除去して平滑化し出力する。な
お、コンデンサC1は、スイッチブリッジ部2のスイッ
チ素子のパルス幅変調制御による電力変換において、前
記第1リアクトルL1によって蓄積された電荷を受けて
蓄積し、交流電力として出力する機能も有する。
部2の各スイッチ素子のスイッチング動作により発生す
る高周波電流ノイズが配線線路に放出されるのを阻止す
るためのもので、第2リアクトルL2と、第3リアクト
ルL3と、コンデンサC1とを有している。そして、第
2リアクトルL2及び第3リアクトルL3の一端が前記
スイッチブリッジ部2の他方の対角の2つ頂点22、2
4のそれぞれに、他端がコンデンサC1の両端にそれぞ
れ接続されている。このローパスフィルタ3は、スイッ
チブリッジ部2から高周波成分を含む交流電流を入力
し、高周波電流成分を除去して平滑化し出力する。な
お、コンデンサC1は、スイッチブリッジ部2のスイッ
チ素子のパルス幅変調制御による電力変換において、前
記第1リアクトルL1によって蓄積された電荷を受けて
蓄積し、交流電力として出力する機能も有する。
【0021】スイッチブリッジ制御部6は、スイッチブ
リッジ部2の各スイッチ素子をパルス幅変調制御するゲ
ート信号を生成するためのもので、図2に示すように、
中央演算部61を中心にして、記憶部62、AD変換部
63、出力部64を有するワンチップマイクロコンピュ
ータによって形成されている。このスイッチブリッジ制
御部6には、太陽電池1の出力を検知する電流センサC
T1からの直流電流信号Ii、電圧センサPT1からの
直流電圧信号Vi、商用電力系統4に向けての出力を検
知する電流センサCT2からの交流電流信号Io、電圧
センサPT2からの交流電圧信号Voの各検知信号が、
AD変換部63にそれぞれ入力される。そして、記憶部
62に記憶された所定のプログラムにより、中央演算部
61によって、Vi、Ii、Vo、Ioの各信号がAD
変換された後演算され、出力部64からスイッチブリッ
ジ部2のスイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q4のゲート
に向けて、制御パルス信号sQ1、sQ2、sQ3、s
Q4を出力する。
リッジ部2の各スイッチ素子をパルス幅変調制御するゲ
ート信号を生成するためのもので、図2に示すように、
中央演算部61を中心にして、記憶部62、AD変換部
63、出力部64を有するワンチップマイクロコンピュ
ータによって形成されている。このスイッチブリッジ制
御部6には、太陽電池1の出力を検知する電流センサC
T1からの直流電流信号Ii、電圧センサPT1からの
直流電圧信号Vi、商用電力系統4に向けての出力を検
知する電流センサCT2からの交流電流信号Io、電圧
センサPT2からの交流電圧信号Voの各検知信号が、
AD変換部63にそれぞれ入力される。そして、記憶部
62に記憶された所定のプログラムにより、中央演算部
61によって、Vi、Ii、Vo、Ioの各信号がAD
変換された後演算され、出力部64からスイッチブリッ
ジ部2のスイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q4のゲート
に向けて、制御パルス信号sQ1、sQ2、sQ3、s
Q4を出力する。
【0022】上記の構成による電力変換装置は、ローパ
スフィルタ3のコンデンサC1の両端が、適宜開閉器S
W等を介して負荷5の両端に接続され、商用電力系統4
とともに系統連系し交流電力を供給する。なお、スイッ
チブリッジ部2の前段には、従来例と同じく逆流防止ダ
イオード、平滑用コンデンサを適宜設けてもよい。
スフィルタ3のコンデンサC1の両端が、適宜開閉器S
W等を介して負荷5の両端に接続され、商用電力系統4
とともに系統連系し交流電力を供給する。なお、スイッ
チブリッジ部2の前段には、従来例と同じく逆流防止ダ
イオード、平滑用コンデンサを適宜設けてもよい。
【0023】次に、以上説明した電力変換装置によって
太陽電池1の直流電源を交流電源に変換する動作につい
て説明する。
太陽電池1の直流電源を交流電源に変換する動作につい
て説明する。
【0024】太陽電池1から直流電力が出力されると、
電圧センサPT1からスイッチブリッジ制御部6に向け
て直流電圧信号Viが入力される。そして、直流電圧信
号Viが所定の電圧値以上になったことが検知される
と、スイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q4のゲート信号
作成処理のプログラムがスタートする。
電圧センサPT1からスイッチブリッジ制御部6に向け
て直流電圧信号Viが入力される。そして、直流電圧信
号Viが所定の電圧値以上になったことが検知される
と、スイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q4のゲート信号
作成処理のプログラムがスタートする。
【0025】そして、まず、商用電力系統4からの商用
電源の交流電圧信号Voの電圧の正負が判定され、この
正負の条件によってスイッチブリッジ部2の、一方の対
角の一方の頂点21に一端が接続されたスイッチ素子Q
1、Q3を商用電源に同期し且つ互いに反転しオン、オ
フする。
電源の交流電圧信号Voの電圧の正負が判定され、この
正負の条件によってスイッチブリッジ部2の、一方の対
角の一方の頂点21に一端が接続されたスイッチ素子Q
1、Q3を商用電源に同期し且つ互いに反転しオン、オ
フする。
【0026】次いで、交流電流信号IoをAD変換さ
せ、このAD変換後のデータと、予め記憶されている正
弦波基準波f2’の波形データとの差を演算し、出力す
べき正弦波基準波f2の波形データを生成する。次い
で、この正弦波基準波f2の波形データと予め記憶され
ている三角波基準波f1の波形データとを比較し、スイ
ッチブリッジ部2の他方の頂点23に一端が接続されて
いるスイッチ素子Q2、Q4をそれぞれ交互にオン、オ
フする合計時間t1を所定のプログラムに基づいて演算
する。
せ、このAD変換後のデータと、予め記憶されている正
弦波基準波f2’の波形データとの差を演算し、出力す
べき正弦波基準波f2の波形データを生成する。次い
で、この正弦波基準波f2の波形データと予め記憶され
ている三角波基準波f1の波形データとを比較し、スイ
ッチブリッジ部2の他方の頂点23に一端が接続されて
いるスイッチ素子Q2、Q4をそれぞれ交互にオン、オ
フする合計時間t1を所定のプログラムに基づいて演算
する。
【0027】次いで、例えばスイッチ素子Q1の信号の
オンオフを検知し、スイッチ素子Q1の信号がオンであ
ればスイッチ素子Q2及びQ4の順にそれぞれt1/2
の時間ずつオンし、スイッチ素子Q1の信号がオフであ
ればスイッチ素子Q4及びQ2の順にそれぞれt1/2
の時間ずつオンする、パルス幅変調制御信号を出力す
る。
オンオフを検知し、スイッチ素子Q1の信号がオンであ
ればスイッチ素子Q2及びQ4の順にそれぞれt1/2
の時間ずつオンし、スイッチ素子Q1の信号がオフであ
ればスイッチ素子Q4及びQ2の順にそれぞれt1/2
の時間ずつオンする、パルス幅変調制御信号を出力す
る。
【0028】例えば、スイッチ素子Q1がオンで、スイ
ッチ素子Q2がt1/2の時間オンすることによって、
太陽電池1、第1リアクトルL1、スイッチ素子Q1、
スイッチ素子Q2のループに電流が流れ第1リアクトル
L1に電荷が蓄積される。次いで、スイッチ素子Q2を
オフするとともにスイッチ素子Q4をt1/2の時間だ
けオンすることによって、太陽電池1と第1リアクトル
L1との電荷を加えた分の電流がスイッチ素子Q1、ロ
ーパスフィルタ3、スイッチ素子Q4のループに流れ
る。その結果、ローパスフィルタ3のコンデンサC1の
両端に充電すると同時に電力として放電される。この電
力出力のレベル調節は、前記t1の時間を大きくするこ
とによって第1リアクトルL1に蓄積される電荷が増加
し出力電力を増加させることができ、小さくすることに
よって第1リアクトルL1に蓄積される電荷が減少し出
力電力を低減させることができる。すなわち、このt1
の時間の長さによって、リアクトルL1への蓄積エネル
ギーが調節でき出力電力に反映してコンデンサC1に供
給する電力そのものが調節でき、結果として出力電力が
調節できるのである。
ッチ素子Q2がt1/2の時間オンすることによって、
太陽電池1、第1リアクトルL1、スイッチ素子Q1、
スイッチ素子Q2のループに電流が流れ第1リアクトル
L1に電荷が蓄積される。次いで、スイッチ素子Q2を
オフするとともにスイッチ素子Q4をt1/2の時間だ
けオンすることによって、太陽電池1と第1リアクトル
L1との電荷を加えた分の電流がスイッチ素子Q1、ロ
ーパスフィルタ3、スイッチ素子Q4のループに流れ
る。その結果、ローパスフィルタ3のコンデンサC1の
両端に充電すると同時に電力として放電される。この電
力出力のレベル調節は、前記t1の時間を大きくするこ
とによって第1リアクトルL1に蓄積される電荷が増加
し出力電力を増加させることができ、小さくすることに
よって第1リアクトルL1に蓄積される電荷が減少し出
力電力を低減させることができる。すなわち、このt1
の時間の長さによって、リアクトルL1への蓄積エネル
ギーが調節でき出力電力に反映してコンデンサC1に供
給する電力そのものが調節でき、結果として出力電力が
調節できるのである。
【0029】以上のように、スイッチブリッジ制御部6
は、商用電力系統4からの商用電源の交流電圧信号Vo
を入力し、直流電流信号Ii及び直流電圧信号Viと交
流電流信号Io及び交流電圧信号Voの各検知信号によ
り、所定のプログラムに基づいて商用電源に同期すると
ともに前記の交互にオン、オフする合計時間t1を演算
し、0〜大略300Vまで電圧値が変化する太陽電池1
の直流電力が高効率にて交流電力に変換されるように、
スイッチブリッジ部2のスイッチ素子Q1、Q2、Q
3、Q4をパルス幅変調制御する。
は、商用電力系統4からの商用電源の交流電圧信号Vo
を入力し、直流電流信号Ii及び直流電圧信号Viと交
流電流信号Io及び交流電圧信号Voの各検知信号によ
り、所定のプログラムに基づいて商用電源に同期すると
ともに前記の交互にオン、オフする合計時間t1を演算
し、0〜大略300Vまで電圧値が変化する太陽電池1
の直流電力が高効率にて交流電力に変換されるように、
スイッチブリッジ部2のスイッチ素子Q1、Q2、Q
3、Q4をパルス幅変調制御する。
【0030】そして、上記のパルス幅変調制御による交
流出力は、スイッチング動作による高周波電流成分を含
んでローパスフィルタ3のコンデンサC1に印加される
が、この高周波電流成分は、第2リアクトルL2及び第
3リアクトルL3によってその通過が大略阻止され、コ
ンデンサC1によって、前記第1リアクトルL1により
蓄積された電荷と前記にて阻止されない高周波電流成分
の電荷とが蓄積され、平滑化されて出力電流Ioとして
出力される。この出力Ioは、商用電力系統4からの供
給電流Iuと合成され、負荷電流ILとして負荷5に入
力されるものとなる。
流出力は、スイッチング動作による高周波電流成分を含
んでローパスフィルタ3のコンデンサC1に印加される
が、この高周波電流成分は、第2リアクトルL2及び第
3リアクトルL3によってその通過が大略阻止され、コ
ンデンサC1によって、前記第1リアクトルL1により
蓄積された電荷と前記にて阻止されない高周波電流成分
の電荷とが蓄積され、平滑化されて出力電流Ioとして
出力される。この出力Ioは、商用電力系統4からの供
給電流Iuと合成され、負荷電流ILとして負荷5に入
力されるものとなる。
【0031】次に、以上説明した電力変換装置のスイッ
チ制御部6によるスイッチブリッジ部2のスイッチ素子
Q1、Q2、Q3、Q4をパルス幅変調制御させる動作
について図3のフローチャートを参照して説明する。
チ制御部6によるスイッチブリッジ部2のスイッチ素子
Q1、Q2、Q3、Q4をパルス幅変調制御させる動作
について図3のフローチャートを参照して説明する。
【0032】スイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q4のゲ
ート信号作成処理のプログラムがスタートすると、ま
ず、交流電圧信号Voによって系統連系する商用電力系
統4からの商用電源電圧の正負が判定される(ステップ
1)。そして、正であればスイッチ素子Q1のゲート信
号をHighとしてスイッチ素子Q1をオンする(ステ
ップ2)とともにスイッチ素子Q3のゲート信号をLo
wとしてスイッチ素子Q3をオフする(ステップ3)。
また、負であればスイッチ素子Q1をオフする(ステッ
プ4)とともにスイッチ素子Q3をオンする(ステップ
5)。
ート信号作成処理のプログラムがスタートすると、ま
ず、交流電圧信号Voによって系統連系する商用電力系
統4からの商用電源電圧の正負が判定される(ステップ
1)。そして、正であればスイッチ素子Q1のゲート信
号をHighとしてスイッチ素子Q1をオンする(ステ
ップ2)とともにスイッチ素子Q3のゲート信号をLo
wとしてスイッチ素子Q3をオフする(ステップ3)。
また、負であればスイッチ素子Q1をオフする(ステッ
プ4)とともにスイッチ素子Q3をオンする(ステップ
5)。
【0033】次いで、交流電流信号IoをAD変換させ
る(ステップ6)。そして、このAD変換後のデータ
と、予め記憶されている正弦波基準波f2’の波形デー
タとの差を演算し正弦波基準波f2の波形データを生成
する。(ステップ7)。次いで、正弦波基準波f2のデ
ータと予め記憶されている三角波基準値データf1とを
比較し、スイッチ素子Q2、Q4をそれぞれ交互にオ
ン、オフする合計時間t1を演算する(ステップ8)。
そして、前記ステップS1における判断の結果をスイッ
チ素子Q1のオンオフによって参照する(ステップ
9)。そして、スイッチ素子Q1がオンであればスイッ
チ素子Q2をt1/2だけオンし(ステップ10)、次
いでスイッチ素子Q4をt1/2だけオンする(ステッ
プ11)。また、スイッチ素子Q1がオフであればスイ
ッチ素子Q4をt1/2だけオンし(ステップ12)、
次いでスイッチ素子Q2をt1/2だけオンする(ステ
ップ13)。
る(ステップ6)。そして、このAD変換後のデータ
と、予め記憶されている正弦波基準波f2’の波形デー
タとの差を演算し正弦波基準波f2の波形データを生成
する。(ステップ7)。次いで、正弦波基準波f2のデ
ータと予め記憶されている三角波基準値データf1とを
比較し、スイッチ素子Q2、Q4をそれぞれ交互にオ
ン、オフする合計時間t1を演算する(ステップ8)。
そして、前記ステップS1における判断の結果をスイッ
チ素子Q1のオンオフによって参照する(ステップ
9)。そして、スイッチ素子Q1がオンであればスイッ
チ素子Q2をt1/2だけオンし(ステップ10)、次
いでスイッチ素子Q4をt1/2だけオンする(ステッ
プ11)。また、スイッチ素子Q1がオフであればスイ
ッチ素子Q4をt1/2だけオンし(ステップ12)、
次いでスイッチ素子Q2をt1/2だけオンする(ステ
ップ13)。
【0034】なお、電力変換の出力レベルは、上記のプ
ログラム以外の図示しないプログラムにより、正弦波基
準波f2’のデータの変更によってt1の時間を加減す
ることにより調節することができる。
ログラム以外の図示しないプログラムにより、正弦波基
準波f2’のデータの変更によってt1の時間を加減す
ることにより調節することができる。
【0035】以上説明した電力変換装置によると、直流
が、一方の対角の一方の頂点21が第1リアクトルL1
を介して太陽電池1の一端に、該頂点21に対向する他
方の頂点22が太陽電池1の他端にそれぞれ接続され、
他方の対角の2つ頂点23、24のそれぞれが第2リア
クトルL2及び第3リアクトルL3の一端に接続される
スイッチブリッジ部2の、一方の対角の一方の頂点21
に一端が接続されたスイッチ素子Q1、Q3が商用電源
に同期し且つ互いに反転しオン、オフするとともに他方
の頂点23に一端が接続されたスイッチ素子Q2、Q4
のそれぞれが交互にオン、オフするパルス幅変調制御に
よって、第2リアクトルL2及び第3リアクトルL3の
他端にその両端が接続されるコンデンサC1の両端から
商用交流に変換し出力されるものとなるので、従来例
の、直流電圧の昇圧の為のスイッチ素子Q0が不要とな
るとともにスイッチ損失あるいはオン抵抗損失が無くな
り、装置が低いコストによって高い電力変換効率の得ら
れるものとなる。また、一方の対角の一方の頂点21に
一端が接続されたスイッチ素子Q1、Q3が、バイポー
ラ型スイッチトランジスタ素子によって形成されるもの
となるので、オン抵抗損失がより少ないものとなって電
力変換効率が更に向上する。
が、一方の対角の一方の頂点21が第1リアクトルL1
を介して太陽電池1の一端に、該頂点21に対向する他
方の頂点22が太陽電池1の他端にそれぞれ接続され、
他方の対角の2つ頂点23、24のそれぞれが第2リア
クトルL2及び第3リアクトルL3の一端に接続される
スイッチブリッジ部2の、一方の対角の一方の頂点21
に一端が接続されたスイッチ素子Q1、Q3が商用電源
に同期し且つ互いに反転しオン、オフするとともに他方
の頂点23に一端が接続されたスイッチ素子Q2、Q4
のそれぞれが交互にオン、オフするパルス幅変調制御に
よって、第2リアクトルL2及び第3リアクトルL3の
他端にその両端が接続されるコンデンサC1の両端から
商用交流に変換し出力されるものとなるので、従来例
の、直流電圧の昇圧の為のスイッチ素子Q0が不要とな
るとともにスイッチ損失あるいはオン抵抗損失が無くな
り、装置が低いコストによって高い電力変換効率の得ら
れるものとなる。また、一方の対角の一方の頂点21に
一端が接続されたスイッチ素子Q1、Q3が、バイポー
ラ型スイッチトランジスタ素子によって形成されるもの
となるので、オン抵抗損失がより少ないものとなって電
力変換効率が更に向上する。
【0036】[第2の実施の形態]図5は、第2の実施
の形態の電力変換装置の回路構成図である。図6は、図
5に示す電力変換装置の要部であるスイッチブリッジ制
御部の信号通過制限回路の構成図である。図7は、信号
通過制限回路の動作説明の波形図である。
の形態の電力変換装置の回路構成図である。図6は、図
5に示す電力変換装置の要部であるスイッチブリッジ制
御部の信号通過制限回路の構成図である。図7は、信号
通過制限回路の動作説明の波形図である。
【0037】この電力変換装置は、スイッチブリッジ制
御部6の構成のみが第1の実施の形態のものと異なるも
ので、他の構成部材は第1の実施の形態のものと同一で
ある。
御部6の構成のみが第1の実施の形態のものと異なるも
ので、他の構成部材は第1の実施の形態のものと同一で
ある。
【0038】このもののスイッチブリッジ制御部6は、
第1の実施の形態のものの出力部64の出力端とスイッ
チ素子Q1、Q2、Q3、Q4のゲートとの間に、スイ
ッチ素子Q1、Q2、Q3、Q4のゲートに向けての制
御パルス信号sQ1、sQ2、sQ3、sQ4の通過を
制限する信号通過制限回路7を設けている。そして、こ
の信号通過制限回路7は、出力部64の出力端に設置さ
れて、第1の実施の形態のパルス幅変調制御を、商用電
力系統4の商用電源の半周期において交流出力の電圧値
Voの絶対値が太陽電池1からの入力電圧Viより小さ
いときには前記他方の頂点23に一端が接続されたスイ
ッチ素子Q2、Q4のいずれか一方のみオン、オフする
パルス幅変調制御とし、交流出力の電圧値Voの絶対値
が太陽電池1からの入力電圧Viと大略等しいか大きい
ときにはこれらのスイッチ素子Q2、Q4のそれぞれを
交互にオン、オフするパルス幅変調制御としている。
第1の実施の形態のものの出力部64の出力端とスイッ
チ素子Q1、Q2、Q3、Q4のゲートとの間に、スイ
ッチ素子Q1、Q2、Q3、Q4のゲートに向けての制
御パルス信号sQ1、sQ2、sQ3、sQ4の通過を
制限する信号通過制限回路7を設けている。そして、こ
の信号通過制限回路7は、出力部64の出力端に設置さ
れて、第1の実施の形態のパルス幅変調制御を、商用電
力系統4の商用電源の半周期において交流出力の電圧値
Voの絶対値が太陽電池1からの入力電圧Viより小さ
いときには前記他方の頂点23に一端が接続されたスイ
ッチ素子Q2、Q4のいずれか一方のみオン、オフする
パルス幅変調制御とし、交流出力の電圧値Voの絶対値
が太陽電池1からの入力電圧Viと大略等しいか大きい
ときにはこれらのスイッチ素子Q2、Q4のそれぞれを
交互にオン、オフするパルス幅変調制御としている。
【0039】そして、このものにおいては、図6に示す
ように、交流電圧信号Voが非反転入力に入力され所定
の基準電圧E1を出力する基準電源72が反転入力に入
力される比較器71、該比較器71の出力と制御パルス
信号sQ3とが入力されるORゲート73、該ORゲー
ト73の出力と制御パルス信号sQ2とが入力されるA
NDゲート74と、交流電圧信号Voが反転入力に入力
され前記基準電圧E1と逆極性電圧E2を出力する基準
電源76が非反転入力に入力される比較器75、該比較
器75の出力と制御パルス信号sQ1とが入力されるO
Rゲート77、該ORゲート77の出力と制御パルス信
号sQ4とが入力されるANDゲート78と、によって
構成されている。そして、ANDゲート74からスイッ
チ素子Q2の制御パルス信号sQ2’、ANDゲート7
8からスイッチ素子Q4の制御パルス信号sQ4’をそ
れぞれ出力する。また、スイッチ素子Q1、Q3はこの
信号通過制限回路7をそのまま通過する制御パルス信号
sQ1、sQ3によって制御される。なお、信号通過制
限回路7は、上記のものに限定するものでなく、例えば
マイクロコンピュータを使用して構成しても良い。
ように、交流電圧信号Voが非反転入力に入力され所定
の基準電圧E1を出力する基準電源72が反転入力に入
力される比較器71、該比較器71の出力と制御パルス
信号sQ3とが入力されるORゲート73、該ORゲー
ト73の出力と制御パルス信号sQ2とが入力されるA
NDゲート74と、交流電圧信号Voが反転入力に入力
され前記基準電圧E1と逆極性電圧E2を出力する基準
電源76が非反転入力に入力される比較器75、該比較
器75の出力と制御パルス信号sQ1とが入力されるO
Rゲート77、該ORゲート77の出力と制御パルス信
号sQ4とが入力されるANDゲート78と、によって
構成されている。そして、ANDゲート74からスイッ
チ素子Q2の制御パルス信号sQ2’、ANDゲート7
8からスイッチ素子Q4の制御パルス信号sQ4’をそ
れぞれ出力する。また、スイッチ素子Q1、Q3はこの
信号通過制限回路7をそのまま通過する制御パルス信号
sQ1、sQ3によって制御される。なお、信号通過制
限回路7は、上記のものに限定するものでなく、例えば
マイクロコンピュータを使用して構成しても良い。
【0040】次に、以上説明した電力変換装置の信号通
過制限回路7を使用したスイッチ制御部6により、スイ
ッチブリッジ部2のスイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q
4をパルス幅変調制御させる動作について図7の波形図
を参照して説明する。なお、基準電源72の基準電圧E
1及び基準電源76の基準電圧E2は、 ■E1■=■E2■=Vi(直流電圧信号) に設定している。
過制限回路7を使用したスイッチ制御部6により、スイ
ッチブリッジ部2のスイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q
4をパルス幅変調制御させる動作について図7の波形図
を参照して説明する。なお、基準電源72の基準電圧E
1及び基準電源76の基準電圧E2は、 ■E1■=■E2■=Vi(直流電圧信号) に設定している。
【0041】まず、スイッチ素子Q1がオン、Q3がオ
フの期間において、E1>Voのときには、ANDゲー
ト78からスイッチ素子Q4の制御パルス信号sQ4が
そのまま出力される。そして、スイッチ素子Q2の制御
パルス信号sQ2は、比較器71の出力とスイッチ素子
Q3の制御パルス信号sQ3の出力がLowのため、A
NDゲート74からは出力されない。また、E1<Vo
のときには、比較器71の出力がHighとなることに
よって、ANDゲート74からスイッチ素子Q2の制御
パルス信号sQ2がそのまま出力される。また、一方、
スイッチ素子Q3がオン、Q1がオフの期間において、
E2<Voのときには、ANDゲート74からスイッチ
素子Q2の制御パルス信号sQ2がそのまま出力され
る。そして、スイッチ素子Q4の制御パルス信号sQ4
は、比較器75の出力とスイッチ素子Q1の制御パルス
信号sQ1の出力がLowのため、ANDゲート78か
らは出力されない。また、E2>Voのときには、比較
器75の出力がHighとなることによって、ANDゲ
ート78からスイッチ素子Q4の制御パルス信号sQ4
がそのまま出力される。
フの期間において、E1>Voのときには、ANDゲー
ト78からスイッチ素子Q4の制御パルス信号sQ4が
そのまま出力される。そして、スイッチ素子Q2の制御
パルス信号sQ2は、比較器71の出力とスイッチ素子
Q3の制御パルス信号sQ3の出力がLowのため、A
NDゲート74からは出力されない。また、E1<Vo
のときには、比較器71の出力がHighとなることに
よって、ANDゲート74からスイッチ素子Q2の制御
パルス信号sQ2がそのまま出力される。また、一方、
スイッチ素子Q3がオン、Q1がオフの期間において、
E2<Voのときには、ANDゲート74からスイッチ
素子Q2の制御パルス信号sQ2がそのまま出力され
る。そして、スイッチ素子Q4の制御パルス信号sQ4
は、比較器75の出力とスイッチ素子Q1の制御パルス
信号sQ1の出力がLowのため、ANDゲート78か
らは出力されない。また、E2>Voのときには、比較
器75の出力がHighとなることによって、ANDゲ
ート78からスイッチ素子Q4の制御パルス信号sQ4
がそのまま出力される。
【0042】以上の結果、図7に示すように、第1リア
クトルL1にエネルギーを蓄えるためのスイッチ素子Q
2、Q4のスイッチング動作の期間は、各周期にて2×
t2の時間減少することとなり、スイッチ素子Q2、Q
4で発生するスイッチ損失あるいはオン抵抗損失が更に
低減する。
クトルL1にエネルギーを蓄えるためのスイッチ素子Q
2、Q4のスイッチング動作の期間は、各周期にて2×
t2の時間減少することとなり、スイッチ素子Q2、Q
4で発生するスイッチ損失あるいはオン抵抗損失が更に
低減する。
【0043】以上説明した電力変換装置によると、パル
ス幅変調制御が、商用電源の半周期の交流出力の電圧値
Voの絶対値が太陽電池1からの入力電圧Viより小さ
いときの、前記他方の頂点23に一端が接続されたスイ
ッチ素子Q2、Q3のいずれか一方のみオン、オフする
パルス幅変調制御と、交流出力の電圧値Voの絶対値が
太陽電池1からの入力電圧Viと大略等しいか大きいと
きの、これらのスイッチ素子Q2、Q4のそれぞれを交
互にオン、オフするパルス幅変調制御とによるものとな
るので、スイッチ素子Q2、Q4で発生するスイッチ損
失あるいはオン抵抗損失がより少ないものとなって電力
変換効率が更に向上する。
ス幅変調制御が、商用電源の半周期の交流出力の電圧値
Voの絶対値が太陽電池1からの入力電圧Viより小さ
いときの、前記他方の頂点23に一端が接続されたスイ
ッチ素子Q2、Q3のいずれか一方のみオン、オフする
パルス幅変調制御と、交流出力の電圧値Voの絶対値が
太陽電池1からの入力電圧Viと大略等しいか大きいと
きの、これらのスイッチ素子Q2、Q4のそれぞれを交
互にオン、オフするパルス幅変調制御とによるものとな
るので、スイッチ素子Q2、Q4で発生するスイッチ損
失あるいはオン抵抗損失がより少ないものとなって電力
変換効率が更に向上する。
【0044】
【発明の効果】請求項1記載の電力変換装置は、直流
が、一方の対角の一方の頂点が第1リアクトルを介して
直流電源の一端に、該頂点に対向する他方の頂点が前記
直流電源の他端にそれぞれ接続され、他方の対角の2つ
頂点のそれぞれが第2リアクトル及び第3リアクトルの
一端に接続されるスイッチブリッジ部の、一方の対角の
一方の頂点に一端が接続されたスイッチ素子が商用電源
に同期し且つ互いに反転しオン、オフするとともに他方
の頂点に一端が接続されたスイッチ素子のそれぞれが交
互にオン、オフするパルス幅変調制御によって、第2リ
アクトル及び第3リアクトルの他端にその両端が接続さ
れるコンデンサの両端から商用交流に変換し出力される
ものとなるので、従来例の、直流電圧の昇圧の為のスイ
ッチ素子が不要となるとともにスイッチ損失あるいはオ
ン抵抗損失が無くなり、装置が低いコストによって高い
電力変換効率の得られるものとなる。
が、一方の対角の一方の頂点が第1リアクトルを介して
直流電源の一端に、該頂点に対向する他方の頂点が前記
直流電源の他端にそれぞれ接続され、他方の対角の2つ
頂点のそれぞれが第2リアクトル及び第3リアクトルの
一端に接続されるスイッチブリッジ部の、一方の対角の
一方の頂点に一端が接続されたスイッチ素子が商用電源
に同期し且つ互いに反転しオン、オフするとともに他方
の頂点に一端が接続されたスイッチ素子のそれぞれが交
互にオン、オフするパルス幅変調制御によって、第2リ
アクトル及び第3リアクトルの他端にその両端が接続さ
れるコンデンサの両端から商用交流に変換し出力される
ものとなるので、従来例の、直流電圧の昇圧の為のスイ
ッチ素子が不要となるとともにスイッチ損失あるいはオ
ン抵抗損失が無くなり、装置が低いコストによって高い
電力変換効率の得られるものとなる。
【0045】また、請求項2記載の電力変換装置は、請
求項1記載のものの効果に加え、一方の対角の一方の頂
点に一端が接続されたスイッチ素子が、バイポーラ型素
子によって形成されるものとなるので、オン抵抗損失が
より少ないものとなって電力変換効率が更に向上する。
求項1記載のものの効果に加え、一方の対角の一方の頂
点に一端が接続されたスイッチ素子が、バイポーラ型素
子によって形成されるものとなるので、オン抵抗損失が
より少ないものとなって電力変換効率が更に向上する。
【0046】また、請求項3記載の電力変換装置は、請
求項1又は2記載のものの効果に加え、パルス幅変調制
御が、商用電源の半周期の交流出力の電圧値の絶対値が
前記直流電源からの入力電圧より小さいときの、前記他
方の頂点に一端が接続されたスイッチ素子のいずれか一
方のみオン、オフするパルス幅変調制御と、交流出力の
電圧値の絶対値が前記直流電源からの入力電圧と大略等
しいか大きいときの、これらのスイッチ素子のそれぞれ
を交互にオン、オフするパルス幅変調制御とによるもの
となるので、スイッチ素子で発生するスイッチ損失ある
いはオン抵抗損失がより少ないものとなって電力変換効
率が更に向上する。
求項1又は2記載のものの効果に加え、パルス幅変調制
御が、商用電源の半周期の交流出力の電圧値の絶対値が
前記直流電源からの入力電圧より小さいときの、前記他
方の頂点に一端が接続されたスイッチ素子のいずれか一
方のみオン、オフするパルス幅変調制御と、交流出力の
電圧値の絶対値が前記直流電源からの入力電圧と大略等
しいか大きいときの、これらのスイッチ素子のそれぞれ
を交互にオン、オフするパルス幅変調制御とによるもの
となるので、スイッチ素子で発生するスイッチ損失ある
いはオン抵抗損失がより少ないものとなって電力変換効
率が更に向上する。
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す電力変換装置
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図2】図1に示す電力変換装置の要部であるスイッチ
ブリッジ制御部の構成図である。
ブリッジ制御部の構成図である。
【図3】図1に示す電力変換装置の要部であるスイッチ
ブリッジ制御部の制御フローチャートである。
ブリッジ制御部の制御フローチャートである。
【図4】図1に示す電力変換装置のスイッチブリッジ制
御部の動作説明の波形図である。
御部の動作説明の波形図である。
【図5】第2の実施の形態の電力変換装置の回路構成図
である。
である。
【図6】図5に示す電力変換装置の要部であるスイッチ
ブリッジ制御部の信号通過制限回路の構成図である。
ブリッジ制御部の信号通過制限回路の構成図である。
【図7】図5に示す電力変換装置の要部であるスイッチ
ブリッジ制御部の信号通過制限回路の動作説明の波形図
である。
ブリッジ制御部の信号通過制限回路の動作説明の波形図
である。
【図8】従来例の回路構成図である。
1 太陽電池(直流電源) 2 スイッチブリッジ部 Q1、Q2、Q3、Q4 スイッチ素子 L1 第1リアクトル L2 第2リアクトル L3 第3リアクトル C1 コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東浜 弘忠 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 臼井 久視 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 直流電源から入力される電圧値の変化す
る直流を所定の電圧値の交流に変換して出力する電力変
換装置であって、 一方の対角の一方の頂点が第1リアクトルを介して直流
電源の一端に、該頂点に対向する他方の頂点が前記直流
電源の他端にそれぞれ接続され、他方の対角の2つ頂点
のそれぞれが第2リアクトル及び第3リアクトルの一端
に接続されるスイッチブリッジ部と、前記第2リアクト
ル及び第3リアクトルの他端にその両端が接続されるコ
ンデンサと、を備え、前記スイッチブリッジ部の前記一
方の対角の一方の頂点に一端が接続されたスイッチ素子
を商用電源に同期し且つ互いに反転しオン、オフすると
ともに前記他方の頂点に一端が接続されたスイッチ素子
をそれぞれ交互にオン、オフするパルス幅変調制御によ
って直流を商用交流に変換して前記コンデンサの両端か
ら出力することを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項2】 前記一方の対角の一方の頂点に一端が接
続されたスイッチ素子を、バイポーラ型素子によって形
成することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 【請求項3】 前記パルス幅変調制御を、商用電源の半
周期において交流出力の電圧値の絶対値が前記直流電源
からの入力電圧より小さいときには前記他方の頂点に一
端が接続されたスイッチ素子のいずれか一方のみオン、
オフするパルス幅変調制御とし、交流出力の電圧値の絶
対値が前記直流電源からの入力電圧と大略等しいか大き
いときにはこれらのスイッチ素子のそれぞれを交互にオ
ン、オフするパルス幅変調制御とすることを特徴とする
請求項1又は2記載の電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8170364A JPH1023766A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8170364A JPH1023766A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 電力変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1023766A true JPH1023766A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15903573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8170364A Pending JPH1023766A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1023766A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004104963A (ja) * | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 系統連系インバータ装置 |
JP2010279193A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
KR101022570B1 (ko) | 2009-05-18 | 2011-03-16 | 경북대학교 산학협력단 | 임피던스 네트워크를 사용한 일단 구조의 고효율 태양광 발전 장치 및 그 제어 방법 |
US10961618B2 (en) | 2014-07-16 | 2021-03-30 | Imperial College Innovations Limited | Process for producing carbon-nanotube grafted substrate |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP8170364A patent/JPH1023766A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004104963A (ja) * | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 系統連系インバータ装置 |
KR101022570B1 (ko) | 2009-05-18 | 2011-03-16 | 경북대학교 산학협력단 | 임피던스 네트워크를 사용한 일단 구조의 고효율 태양광 발전 장치 및 그 제어 방법 |
JP2010279193A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
US10961618B2 (en) | 2014-07-16 | 2021-03-30 | Imperial College Innovations Limited | Process for producing carbon-nanotube grafted substrate |
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