JP5734010B2 - Power converter and control method thereof - Google Patents
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Description
この発明は、電力変換装置およびその制御方法に関し、より特定的には、単相3線式の電力系統に連系される電力変換装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a control method therefor, and more particularly to a power conversion device linked to a single-phase three-wire power system and a control method therefor.
近年、太陽電池、風力発電装置および燃料電池のような分散電源装置が普及し始めている。現状では、分散電源装置が発電した直流電力を交流電力に変換し、さらに、その交流電力を、電力を消費する機器において直流電力に変換して使用する。このように、直流−交流変換および交流−直流変換が行なわれるため、その電力変換のたびに電力損失が生じる。そこで、分散電源装置が発電する直流電力を交流電力に変換することなく、直流電力のまま送電して機器で使用することにより、変換損失を低減させる直流給電システムが提案されている。 In recent years, distributed power supply devices such as solar cells, wind power generators, and fuel cells have begun to spread. At present, the DC power generated by the distributed power supply device is converted into AC power, and the AC power is converted into DC power and used in a device that consumes the power. Thus, since DC-AC conversion and AC-DC conversion are performed, a power loss occurs at each power conversion. Therefore, a DC power feeding system has been proposed that reduces conversion loss by transmitting DC power as it is and using it in equipment without converting the DC power generated by the distributed power supply into AC power.
このような直流給電システムにおいては、単相3線式の商用電力系統に連系される電力変換装置によって、分散電源装置が発電する直流電力を交流電力に変換して商用電力系統に供給するとともに、商用電力系統の交流電力を直流電力に変換して機器に供給する構成が採用されている。そして、この種の電力変換装置としては、複数のスイッチング素子からなるインバータブリッジと連系リレーとから構成され、インバータブリッジでPWM(パルス幅変調)制御によって直流電力を交流電力に変換して、連系リレーを介して単相3線式の商用電力系統の中性線以外の2線(R相線、T相線)に供給可能に構成されたものがある。 In such a DC power supply system, the power converter connected to the single-phase three-wire commercial power system converts the DC power generated by the distributed power supply device into AC power and supplies it to the commercial power system. A configuration is adopted in which AC power of a commercial power system is converted to DC power and supplied to equipment. This type of power converter is composed of an inverter bridge composed of a plurality of switching elements and an interconnected relay. The inverter bridge converts DC power to AC power by PWM (pulse width modulation) control, and connects Some are configured to be supplied to two wires (R-phase wire, T-phase wire) other than the neutral wire of the single-phase three-wire commercial power system via a system relay.
上記の従来の電力変換装置においては、インバータブリッジの直流側には、インバータブリッジへの入力電圧の変動を抑えるために、直列接続された2個のコンデンサからなる平滑回路が接続されている。そして、この2個のコンデンサの中点は、単相3線式の商用電力系統の中性点に接続されている。2個のコンデンサの中点と単相3線式の商用電力系統の中性点とを接続することによって、R相線および中性線間および中性線およびT相線間に対して同じ電圧を供給するためである。 In the above-described conventional power converter, a smoothing circuit composed of two capacitors connected in series is connected to the DC side of the inverter bridge in order to suppress fluctuations in the input voltage to the inverter bridge. The midpoint of these two capacitors is connected to the neutral point of the single-phase three-wire commercial power system. By connecting the middle point of two capacitors to the neutral point of a single-phase three-wire commercial power system, the same voltage is applied between the R-phase line and the neutral line and between the neutral line and the T-phase line. It is for supplying.
しかしながら、インバータブリッジの特性の変化やPWM制御における制御誤差、配線の寄生容量からの漏電などの要因により、2個のコンデンサが必ずしも同じ電圧を出力するとは限らず、2個のコンデンサの間で電圧のアンバランスが生じるという不具合が起きてしまう。そして、2個のコンデンサの間で電圧のアンバランスが生じると、2個のコンデンサの中点の対地電圧が不安定となる虞がある。 However, the two capacitors do not necessarily output the same voltage due to factors such as changes in the characteristics of the inverter bridge, control errors in PWM control, and leakage from the parasitic capacitance of the wiring. This causes a problem of unbalance. If voltage imbalance occurs between the two capacitors, the ground voltage at the midpoint of the two capacitors may become unstable.
それゆえ、この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、単相3線式の電力系統に連系される電力変換装置において、直流側の対地電圧を安定化することである。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to stabilize a ground voltage on the DC side in a power conversion apparatus linked to a single-phase three-wire power system. That is.
この発明のある局面に従えば、単相3線式の交流電力系統に連系される電力変換装置であって、直流正母線および直流負母線の間に直列接続された第1および第2のコンデンサからなる平滑回路と、平滑回路の直流端子に接続され、複数のスイッチング素子によって平滑回路の直流電力と電力系統の交流電力との間で電力変換を行なう電力変換回路と、平滑回路の直流端子間電圧、直流正母線および平滑回路の中点間の第1の直流電圧および、直流負母線および平滑回路の中点間の第2の直流電圧を検出する電圧センサと、電力変換回路の電力変換動作を制御するための制御装置とを備える。平滑回路の中点は、電力系統の中性点と電気的に接続される。制御装置は、直流電圧目標値と電圧センサの直流端子間電圧検出値との偏差に基づいて、複数のスイッチング素子をスイッチング制御するための第1のスイッチング制御手段と、電圧センサの第1の直流電圧検出値と第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、複数のスイッチング素子をスイッチング制御するための第2のスイッチング制御手段とを含む。 According to an aspect of the present invention, there is provided a power conversion device linked to a single-phase three-wire AC power system, wherein the first and second power sources are connected in series between a DC positive bus and a DC negative bus. A smoothing circuit comprising a capacitor, a power conversion circuit connected to the DC terminal of the smoothing circuit, and performing power conversion between the DC power of the smoothing circuit and the AC power of the power system by a plurality of switching elements, and the DC terminal of the smoothing circuit Sensor for detecting a first DC voltage between the intermediate point of the inter-voltage, the DC positive bus and the smoothing circuit, and a second DC voltage between the midpoint of the DC negative bus and the smoothing circuit, and power conversion of the power conversion circuit And a control device for controlling the operation. The midpoint of the smoothing circuit is electrically connected to the neutral point of the power system. The control device includes a first switching control means for controlling the switching of the plurality of switching elements based on the deviation between the DC voltage target value and the voltage detection value between the DC terminals of the voltage sensor, and the first DC of the voltage sensor. Second switching control means for switching-controlling the plurality of switching elements based on a deviation between the voltage detection value and the second DC voltage detection value.
好ましくは、第2のスイッチング制御手段は、第1の直流電圧検出値が第2の直流電圧検出値よりも大きい場合には、平滑回路および電力系統の間で、第1のコンデンサを放電するための電流循環経路が形成されるように、複数のスイッチング素子をスイッチング制御する。 Preferably, the second switching control unit discharges the first capacitor between the smoothing circuit and the power system when the first DC voltage detection value is larger than the second DC voltage detection value. The plurality of switching elements are subjected to switching control so that the current circulation path is formed.
好ましくは、第2のスイッチング制御手段は、第2の直流電圧検出値が第1の直流電圧検出値よりも大きい場合には、平滑回路および電力系統の間で、第2のコンデンサを放電するための電流循環経路が形成されるように、複数のスイッチング素子をスイッチング制御する。 Preferably, the second switching control unit discharges the second capacitor between the smoothing circuit and the power system when the second DC voltage detection value is larger than the first DC voltage detection value. The plurality of switching elements are subjected to switching control so that the current circulation path is formed.
好ましくは、第1のスイッチング制御手段は、直流電圧目標値と直流端子間電圧検出値との偏差に基づいて、複数のスイッチング素子のデューティー比を設定する。第2のスイッチング制御手段は、第1の直流電圧検出値と第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、第1または第2のコンデンサを放電させるためのスイッチング素子のオン期間を算出し、算出されたオン期間に従ってデューティー比を補正する。 Preferably, the first switching control means sets the duty ratio of the plurality of switching elements based on a deviation between the DC voltage target value and the DC terminal voltage detection value. The second switching control means calculates an ON period of the switching element for discharging the first or second capacitor based on a deviation between the first DC voltage detection value and the second DC voltage detection value. Then, the duty ratio is corrected according to the calculated ON period.
好ましくは、、電力変換装置は、平滑回路の中点および電力系統の中性点を接続する配線をさらに備える。 Preferably, the power conversion device further includes a wiring that connects a midpoint of the smoothing circuit and a neutral point of the power system.
この発明の別の局面に従えば、単相3線式の電力系統に連系される電力変換装置の制御方法であって、電力変換装置は、直流正母線および直流負母線の間に直列接続された第1および第2のコンデンサからなる平滑回路と、平滑回路の直流端子に接続され、複数のスイッチング素子によって平滑回路の直流電力と電力系統の交流電力との間で電力変換を行なう電力変換回路と、平滑回路の直流端子間電圧、直流正母線および平滑回路の中点間の第1の直流電圧および、直流負母線および平滑回路の中点間の第2の直流電圧を検出する電圧センサと含む。平滑回路の中点は、電力系統の中性点と電気的に接続される。制御方法は、電力変換回路の電力変換動作を制御するステップを備える。制御するステップは、直流電圧目標値と電圧センサの直流端子間電圧検出値との偏差に基づいて、複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップと、電圧センサの第1の直流電圧検出値と第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップとを含む。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a power converter connected to a single-phase three-wire power system, wherein the power converter is connected in series between a DC positive bus and a DC negative bus. A smoothing circuit comprising the first and second capacitors, and a power converter connected to a DC terminal of the smoothing circuit and performing power conversion between the DC power of the smoothing circuit and the AC power of the power system by a plurality of switching elements Voltage sensor for detecting a circuit, a DC terminal voltage of the smoothing circuit, a first DC voltage between the DC positive bus and the midpoint of the smoothing circuit, and a second DC voltage between the DC negative bus and the midpoint of the smoothing circuit Including. The midpoint of the smoothing circuit is electrically connected to the neutral point of the power system. The control method includes a step of controlling the power conversion operation of the power conversion circuit. The controlling step includes a step of performing switching control of the plurality of switching elements based on a deviation between the DC voltage target value and the voltage detection value between the DC terminals of the voltage sensor, the first DC voltage detection value of the voltage sensor, and the second And switching control of the plurality of switching elements based on a deviation from the detected DC voltage value.
好ましくは、第1の直流電圧検出値と第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップは、第1の直流電圧検出値が第2の直流電圧検出値よりも大きい場合には、平滑回路および電力系統の間で、第1のコンデンサを放電するための電流循環経路が形成されるように、複数のスイッチング素子をスイッチング制御する。 Preferably, the step of performing switching control of the plurality of switching elements based on a deviation between the first DC voltage detection value and the second DC voltage detection value includes the first DC voltage detection value being the second DC voltage detection value. When the value is larger than the value, the plurality of switching elements are subjected to switching control so that a current circulation path for discharging the first capacitor is formed between the smoothing circuit and the power system.
好ましくは、第1の直流電圧検出値と第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップは、第2の直流電圧検出値が第1の直流電圧検出値よりも大きい場合には、平滑回路および電力系統の間で、第2のコンデンサを放電するための電流循環経路が形成されるように、複数のスイッチング素子をスイッチング制御する。 Preferably, the step of performing switching control of the plurality of switching elements based on a deviation between the first DC voltage detection value and the second DC voltage detection value includes the second DC voltage detection value being the first DC voltage detection value. When the value is larger than the value, the plurality of switching elements are subjected to switching control so that a current circulation path for discharging the second capacitor is formed between the smoothing circuit and the power system.
好ましくは、直流電圧目標値と電圧センサの直流端子間電圧検出値との偏差に基づいて、複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップは、直流電圧目標値と直流端子間電圧検出値との偏差に基づいて、複数のスイッチング素子のデューティー比を設定する。第1の直流電圧検出値と第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、複数のスイッチング素子をスイッチング制御するステップは、第1の直流電圧検出値と第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて、第1または第2のコンデンサを放電させるためのスイッチング素子のオン期間を算出し、算出されたオン期間に従ってデューティー比を補正する。 Preferably, the step of performing switching control of the plurality of switching elements based on the deviation between the DC voltage target value and the detected voltage value between the DC terminals of the voltage sensor is based on the deviation between the DC voltage target value and the detected voltage value between the DC terminals. Based on this, the duty ratios of the plurality of switching elements are set. The step of switching controlling the plurality of switching elements based on the deviation between the first DC voltage detection value and the second DC voltage detection value includes the first DC voltage detection value and the second DC voltage detection value. Based on the deviation, the ON period of the switching element for discharging the first or second capacitor is calculated, and the duty ratio is corrected according to the calculated ON period.
この発明によれば、直列接続された2個のコンデンサからなる平滑回路の中点を単相3線式の電力系統の中性点に電気的に接続した構成において、当該2個のコンデンサの電圧差に応じた電力変換回路のスイッチング制御により、平滑回路と電力系統との間で、コンデンサを放電させるための電流循環経路を形成することができる。これにより、2個のコンデンサの電圧のアンバランスを平衡に保つことができ、平滑回路の中点の対地電圧を安定させることができる。 According to the present invention, in the configuration in which the midpoint of the smoothing circuit composed of two capacitors connected in series is electrically connected to the neutral point of the single-phase three-wire power system, the voltage of the two capacitors By switching control of the power conversion circuit in accordance with the difference, a current circulation path for discharging the capacitor can be formed between the smoothing circuit and the power system. Thereby, the voltage imbalance of the two capacitors can be kept in balance, and the ground voltage at the midpoint of the smoothing circuit can be stabilized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
(直流給電システムの構成)
図1は、この発明の実施の形態に従う電力変換装置が適用される直流給電システムの全体の構成を概略的に示す図である。
(Configuration of DC power supply system)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a DC power supply system to which a power converter according to an embodiment of the present invention is applied.
図1を参照して、本実施の形態に従う直流給電システムは、直流バス1と、太陽光発電システム2と、蓄電池システム3と、系統電力システム4とを備える。
Referring to FIG. 1, the DC power supply system according to the present embodiment includes a
直流バス1は、直流負荷群5に直流電力を供給する。直流負荷群5は、一例として、家庭で使用される空調機、冷蔵庫、洗濯機、テレビ、照明装置またはパーソナルコンピュータのような電気機器である。あるいは、オフィスで使用されるコンピュータ、複写機またはファクシミリのような電気機器や、または、店舗で使用されるショーケースまたは照明装置のような電気機器であってもよい。直流バス1には、太陽光発電システム2、蓄電池システム3および系統電力システム4が接続されている。
The
なお、本実施の形態に従う直流給電システムにおいては、直流バス1、太陽光発電システム2、蓄電池システム3、系統電力システム4および直流負荷群5をそれぞれ1個ずつ備える場合について説明するが、これらの個数には制限がなく、1個でも複数個であってもよい。
In the DC power supply system according to the present embodiment, a case will be described in which each of
直流バス1は、電力線対である正母線PLおよび負母線NLで構成される。
太陽光発電システム2は、太陽電池20と、DC/DC変換器30とを含む。DC/DC変換器30は、太陽電池20と直流バス1との間に配置されており、太陽電池20から受ける直流電力を電圧変換して直流バス1へ供給する。DC/DC変換器30における電圧変換動作は、太陽電池20の出力電圧と、直流バス1の電圧(正母線PLおよび負母線NLの間の線間電圧)とに応じて、図示しない制御部からのスイッチング指令に従って制御される。
The photovoltaic
蓄電池システム3は、蓄電池10と、DC/DC変換器12とを含む。蓄電池10は、充放電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にリチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの二次電池で構成される。蓄電池10は、一例として、定格電圧380Vおよび10Ahを有している。DC/DC変換器12は、蓄電池10と直流バス1との間に配置されており、蓄電池10から受ける直流電力を電圧変換して直流バス1へ供給する。また、DC/DC変換器12は、直流バス1から受ける直流電力を電圧変換して蓄電池10へ供給する。DC/DC変換器12における電圧変換動作は、蓄電池10の出力電圧と、直流バス1の電圧とに応じて、図示しない制御部からのスイッチング指令に従って制御される。
The
系統電力システム4は、直流バス1との間で直流電力の授受を行なう。系統電力システム4は、DC/AC変換器50と、AC/DC変換器70と、系統電力40とを含む。
The
系統電力40は、電力会社等から受電する電力(たとえば、AC200Vとする)である。系統電力40は、単相3線式の商用交流電力系統から供給される。単相3線式の商用交流電力系統は、中性線が抵抗Rg1を介して接地されており、中性線以外の2線(R相線RLおよびT相線TL)を使用してAC200Vを供給する。
DC/AC変換器50およびAC/DC変換器70は、直流バス1および系統電力40の間に並列接続される。DC/AC変換器50は、直流バス1から受ける直流電力を交流電力に変換して系統電力40へ供給する。一方、AC/DC変換器70は、系統電力40から受ける交流電力を直流電力に変換して直流バス1へ供給する。本実施の形態に従う直流給電システムにおいては、AC/DC変換器50を介して電力会社等から系統電力を買う(買電)するとともに、DC/AC変換器70を介して余剰電力を電力会社等に売る(売電)することを可能に構成されている。
The DC /
(DC/AC変換器の構成)
次に、図面を参照して、この発明の実施の形態に従う電力変換装置の一形態であるDC/AC変換器50の構成について説明する。
(Configuration of DC / AC converter)
Next, with reference to the drawings, a configuration of DC /
図2は、図1におけるDC/AC変換器50の詳細な構成を示す回路図である。
図2を参照して、DC/AC変換器50は、コンデンサCh,Clと、DC/AC変換部52と、連系リアクトル54,56と、直流電圧検出部58,62,64と、制御部60とを含む。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the DC /
Referring to FIG. 2, DC /
コンデンサCh,Clは、直流バス1を構成する正母線PLおよび負母線NLとの間に直列に接続され、平滑回路を構成する。コンデンサCh,Clは同じ容量とする。これにより、コンデンサCh,Clの中点(図中の点B)に正母線PLと負母線NLとの中間電位を生成することができる。また、コンデンサChとコンデンサClとの中点Bは、抵抗Rg2を介して接地されている。したがって、たとえば正母線PLおよび負母線NLの線間電圧が380V(蓄電池3の定格電圧)である場合、正母線PL、負母線NL、中点Bにおける電位はそれぞれ、+190V,−190V,接地電位(0V)となる。
Capacitors Ch and Cl are connected in series between positive bus PL and negative bus NL constituting
DC/AC変換部52は、制御部60からのスイッチング制御信号S1〜S4に応じて、直流バス1から受けた直流電力を交流電力に変換して系統電力40へ出力する。DC/AC変換部52は、スイッチング素子であるトランジスタQ1〜Q4と、ダイオードD1〜D4とを含む。トランジスタQ1,Q3は、直流バス1を構成する正母線PLおよび負母線NLの間に直列に接続される。トランジスタQ1とトランジスタQ3との中間点はR相線RLに接続される。連系リアクトル54は、R相線RLに介挿接続される。
The DC /
トランジスタQ2,Q4は、正母線PLおよび負母線NLの間に直列に接続される。トランジスタQ2とトランジスタQ4との中間点はT相線TLに接続される。連系リアクトル56は、T相線TLに介挿接続される。各トランジスタQ1〜Q4のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD1〜D4がそれぞれ接続されている。
Transistors Q2 and Q4 are connected in series between positive bus PL and negative bus NL. An intermediate point between transistors Q2 and Q4 is connected to T-phase line TL.
なお、トランジスタQ1〜Q4として、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。または、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)等の電力スイッチング素子を用いてもよい。 For example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) can be used as the transistors Q1 to Q4. Alternatively, a power switching element such as a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) may be used.
直流電圧検出部58は、正母線PLと負母線NLとの間に接続され、直流バス1からDC/AC変換器50へ供給される直流電力の電圧Vdcを検出し、その検出結果を制御部60へ出力する。
The DC
直流電圧検出部62は、正母線PLと中点Bとの間に接続され、コンデンサChの両端の電圧Vdc_h(正母線PLと中点B間の電圧に相当する。)を検出し、その検出結果を制御部60へ出力する。
The DC
直流電圧検出部64は、中点Bと負母線NLとの間に接続され、コンデンサClの両端の電圧Vdc_l(中点Bと負母線NL間の電圧に相当する。)を検出し、その検出結果を制御部60へ出力する。
The
制御部60は、直流電圧検出部58から受けた電圧Vdcと、直流電圧検出部62から受けた電圧Vdc_hと、直流電圧検出部64から受けた電圧Vdc_lとに基づいて、後述する制御構造に従って、トランジスタQ1〜Q4のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S1〜S4を生成し、DC/AC変換部52を制御する。
Based on voltage Vdc received from DC
以下、図3を参照して、DC/AC変換器50の電力変換動作について説明する。
電力変換動作時においては、制御部60は、直流電圧Vdcが所定の電圧目標値Vdc*となるようにスイッチング制御信号S1〜S4を生成する。なお、電圧目標値Vdc*は、たとえば380Vのように事前に決定し、図示しない記憶部に格納しておくことができる。あるいは、制御部60と直流給電システムの外部との間で通信を行なうことによって、所望の電圧値を適宜取得するようにしてもよい。
Hereinafter, the power conversion operation of the DC /
During the power conversion operation, the
制御部60は、フルブリッジ回路を構成するトランジスタQ1〜Q4において、トランジスタQ1およびQ4を1組のスイッチペアとし、トランジスタQ2およびQ3をもう1組のスイッチペアとして、2組のスイッチペアを交互にオン・オフさせる。図3では、オン状態のスイッチペアのみを実線で表わすものとする。
In the transistors Q1 to Q4 constituting the full bridge circuit, the
図3に示すように、制御部60は、系統電力の半周期(以下、「期間1」と称す)では、トランジスタQ2およびQ3のスイッチペアをオフ状態とする一方で、トランジスタQ1およびQ4のスイッチペアを所定のデューティー比(トランジスタQ1〜Q4のスイッチング周期に対するオン期間の割合)でオン・オフさせる。この期間1では、トランジスタQ1およびQ4のオン期間にトランジスタQ1およびQ4を通って系統電力40側へ電流が流れることにより、直流側から交流側へ通電する。そして、トランジスタQ1〜Q4のオフ期間に電流平滑用の連系リアクトル54,56中の電磁エネルギーが系統電力40とダイオードD2,D3とを通って直流側へ還流される。トランジスタQ1〜Q4のオフ期間に電流平滑用の連系リアクトル54,56中の電磁エネルギーが減少していくと、回路の通電は行なわれなくなる。
As shown in FIG. 3, in the half cycle of the system power (hereinafter referred to as “
続いて、系統電力の次の半周期(以下、「期間2」と称す)では、制御部60は、トランジスタQ1およびQ4のスイッチペアをオフ状態とする一方で、トランジスタQ2およびQ3のスイッチペアを所定のデューティー比でオン・オフさせる。この期間2では、トランジスタQ2およびQ3のオン期間にトランジスタQ2およびQ3を通って系統電力40側へ電流が流れることにより、直流側から交流側へ通電する。そして、トランジスタQ1〜Q4のオフ期間に電流平滑用の連系リアクトル54,56中の電磁エネルギーが系統電力40とダイオードD1,D4とを通って直流側へ還流される。トランジスタQ1〜Q4のオフ期間に電流平滑用の連系リアクトル54,56中の電磁エネルギーが減少していくと、回路の通電は行なわれなくなる。
Subsequently, in the next half cycle of the system power (hereinafter referred to as “
このように、フルブリッジ回路の2組のスイッチペアを交互にオン・オフさせることによって、正弦波の出力波形を有する交流電力をR相線RLおよびT相線TLの間に出力することができる。なお、上記の期間1および期間2では、直流電圧Vdcが電圧目標値Vdc*よりも大きい場合には、制御部60は、系統電力40側へ伝達されるエネルギーを増やすように、各スイッチペアのデューティー比を増大させる。一方、直流電圧Vdcが電圧目標値Vdc*より小さい場合には、制御部60は、系統電力40側へ伝達されるエネルギーを減らすように、各スイッチペアのデューティー比を減少させる。
In this way, by alternately turning on and off the two switch pairs of the full bridge circuit, AC power having a sine wave output waveform can be output between the R phase line RL and the T phase line TL. . In the above-described
しかしながら、上述したトランジスタQ1〜Q4のスイッチング制御においては、トランジスタQ1〜Q4およびコンデンサCh,Clの特性の変化や制御部60の制御誤差によるスイッチング制御信号のずれなどに起因して、1組のスイッチペアを構成する2個のトランジスタにおいて、スイッチングタイミングにずれが生じることがある。スイッチングタイミングにずれが生じると、平滑回路においては、コンデンサChに蓄えられる電荷量とコンデンサClに蓄えられる電荷量とが異なってくる。これにより、コンデンサChの電圧Vdc_hと、コンデンサClの電圧Vdc_lとの間にアンバランスが生じるという不具合が起きてしまう。そして、このようにコンデンサCh,Cl間で電圧のアンバランスが生じると、平滑回路の中点Bの対地電圧が不安定となる虞がある。
However, in the above-described switching control of the transistors Q1 to Q4, a set of switches is caused by a change in characteristics of the transistors Q1 to Q4 and the capacitors Ch and Cl, a shift of a switching control signal due to a control error of the
このような不具合を回避するため、本実施の形態に係るDC/AC変換器では、電圧目標値Vdc*に基づいて生成された本来のスイッチング制御信号S1〜S4に対して、コンデンサChの電圧Vdc_hとコンデンサClの電圧Vdc_lとのアンバランスを補償するための補正処理を実行する。 In order to avoid such a problem, in the DC / AC converter according to the present embodiment, the voltage Vdc_h of the capacitor Ch with respect to the original switching control signals S1 to S4 generated based on the voltage target value Vdc *. And a correction process for compensating for an imbalance between the voltage Vdc_l of the capacitor Cl.
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るスイッチング制御信号の補正処理について詳細に説明する。 Hereinafter, a switching control signal correction process according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図4は、コンデンサCh,Clの電圧のアンバランスを補償するためのスイッチング制御を説明する図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining switching control for compensating for the voltage imbalance of the capacitors Ch and Cl.
図4を参照して、本発明の実施の形態に係るスイッチング制御では、図2に示した期間1(系統電力の半周期)において、トランジスタQ1およびQ4のオン期間と、トランジスタQ1〜Q4のオフ期間との間に、平滑回路の中点Bの電位を補正するための期間(以下、「中点電位補正期間」と称する)を設ける。 Referring to FIG. 4, in the switching control according to the embodiment of the present invention, in period 1 (half cycle of system power) shown in FIG. 2, transistors Q1 and Q4 are turned on and transistors Q1 to Q4 are turned off. A period for correcting the potential at the middle point B of the smoothing circuit (hereinafter referred to as “middle point potential correction period”) is provided between the periods.
この中点電位補正期間では、制御部60は、コンデンサChの電圧Vdc_hとコンデンサClの電圧Vdc_lとが等しくなるように、トランジスタQ1〜Q4のオン・オフを固定する。たとえば、コンデンサChの電圧Vdc_hがコンデンサClの電圧Vdc_lよりも大きい場合には、図4に示すように、トランジスタQ1をオンに固定し、トランジスタQ2〜Q4をオフに固定する。
During the midpoint potential correction period, the
このようにすると、中点電位補正期間では、図5に示すように、平滑回路および系統電力40の間で、トランジスタQ1〜連系リアクトル54〜R相線RL〜中性点A〜抵抗Rg1〜接地〜抵抗Rg2〜中点Bという、コンデンサChを放電させるための電流循環経路が形成され、この電流循環経路を放電電流が流れる。そして、コンデンサChの電圧Vdc_hとコンデンサClの電圧Vdc_lとが等しくなって中点電位補正期間が終了すると、トランジスタQ1〜Q4はいずれもオフ状態となる。
In this way, in the midpoint potential correction period, as shown in FIG. 5, between the smoothing circuit and the
図6は、図4に示すスイッチング制御を説明するための時間波形図である。なお、図6は、図2および図4に示した期間1におけるスイッチング制御信号S1,S4の時間波形を示したものである。図6では、トランジスタQ1,Q4のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S1,S4が示される。一方、トランジスタQ2,Q3のオン・オフするためのスイッチング制御信号S2,S3は、期間1ではL(論理ロー)レベルに固定されているため、その図示が省略されている。
FIG. 6 is a time waveform diagram for explaining the switching control shown in FIG. FIG. 6 shows time waveforms of the switching control signals S1 and S4 in the
図6を参照して、期間1では、制御部60から、所定のデューティー比のスイッチング制御信号S1,S4が出力される。スイッチング制御信号S1およびS4がH(論理ハイ)レベルとなる期間(図中の期間T)において、トランジスタQ1およびQ4がいずれもオン状態となる。一方、スイッチング制御信号S1およびS4がLレベルとなる期間において、トランジスタQ1およびQ4がいずれもオフ状態となる。
Referring to FIG. 6, in
制御部60は、直流電圧検出部62から受けた電圧Vdc_hと、直流電圧検出部64から受けた電圧Vdc_lとの差から電圧偏差を算出し、この電圧偏差に応じて中点電位補正期間を算出する。
コンデンサChの電圧Vdc_hがコンデンサClの電圧Vdc_lよりも大きい場合には、中点電位補正期間をΔTとすると、スイッチング制御信号S1およびS4は、Hレベルとなる期間がスイッチング制御信号S1の方がΔTだけ長くなるように補正される。図6では、一例として、スイッチング制御信号S1は、Hレベルとなる期間がT+ΔT/2となるように補正され、スイッチング制御信号S4は、Hレベルとなる期間がT−ΔT/2となるように補正される。これにより、中点電位補正期間では、トランジスタQ1をオンに固定する一方で、トランジスタQ4をオフに固定することができ、図5に示したコンデンサChを放電させるための電流循環経路を形成することができる。 When the voltage Vdc_h of the capacitor Ch is larger than the voltage Vdc_l of the capacitor Cl, when the midpoint potential correction period is ΔT, the switching control signals S1 and S4 have the ΔT when the switching control signal S1 is at the H level. It is corrected so as to become longer. In FIG. 6, as an example, the switching control signal S1 is corrected so that the period during which it is at the H level is T + ΔT / 2, and the switching control signal S4 is such that the period during which it is at the H level is T−ΔT / 2. It is corrected. Thus, in the midpoint potential correction period, the transistor Q1 can be fixed on, while the transistor Q4 can be fixed off, and a current circulation path for discharging the capacitor Ch shown in FIG. 5 is formed. Can do.
なお、コンデンサClの電圧Vdc_lがコンデンサChの電圧Vdc_hよりも大きい場合には、スイッチング制御信号S1およびS4は、Hレベルとなる期間がスイッチング制御信号S4の方が中点電位補正期間ΔTだけ長くなるように補正される。これにより、中点電位補正期間では、トランジスタQ4をオンに固定する一方で、トランジスタQ1をオフに固定することができ、コンデンサClを放電させるための電流循環経路を形成することができる。 Note that when the voltage Vdc_l of the capacitor Cl is larger than the voltage Vdc_h of the capacitor Ch, the switching control signals S1 and S4 have a period during which the switching control signal S4 is H level longer by the midpoint potential correction period ΔT. It is corrected as follows. Thereby, in the midpoint potential correction period, the transistor Q4 can be fixed on, while the transistor Q1 can be fixed off, and a current circulation path for discharging the capacitor Cl can be formed.
以上のように、本実施の形態に係る電力変換装置によれば、コンデンサChおよびClの中点Bと単相3線式の商用交流電力系統の中性点Aとを電気的に接続することにより、DC/AC変換器50を介して、平滑回路と系統電力40との間に、コンデンサChまたはClを放電させるための電流循環経路を形成することができる。この結果、コンデンサChの電圧Vdc_hとコンデンサClの電圧Vdc_lとを平衡に保つことができ、平滑回路の中点Bの対地電圧を安定させることができる。
As described above, according to the power conversion device of the present embodiment, the middle point B of the capacitors Ch and Cl is electrically connected to the neutral point A of the single-phase three-wire commercial AC power system. Thus, a current circulation path for discharging the capacitor Ch or Cl can be formed between the smoothing circuit and the
図7は、図2における制御部60の制御構造を示す図である。
図7を参照して、制御部60は、減算部600,603〜605と、加算部601,602と、PI制御部610,615と、搬送波比較器611〜614と、NOT回路621,624とを含む。
FIG. 7 is a diagram showing a control structure of the
Referring to FIG. 7,
減算部600は、直流電圧Vdcと電圧目標値Vdc*との差から電圧偏差を演算し、PI制御部610へ出力する。
PI制御部610は、少なくとも比例要素(P:proportional element)および積分要素(I:integral element)を含んで構成され、減算部600から電圧偏差を受けると、この入力された電圧偏差に応じて、各トランジスタQ1〜Q4のスイッチング周期(搬送波信号の周期)に対するオン期間の割合としてのデューティー比dを演算する。
The
減算部605は、電圧Vdc_hと電圧Vdc_lとの差から電圧偏差を演算し、PI制御部615へ出力する。
The
PI制御部615は、減算部605から電圧偏差を受けると、この入力された電圧偏差に応じて、中点電位補正期間としてのトランジスタのオン期間を算出する。そして、PI制御部615は、この算出されたオン期間を確保するのに必要なデューティー比の補正量Δdを演算する。
When receiving a voltage deviation from the subtracting
加算部601は、PI制御部610から入力されたデューティー比dに、PI制御部615から入力されたデューティー比の補正量Δdを加算し、デューティー比指令(d+Δd)を生成する。加算部601は、生成されたデューティー比指令を搬送波比較器611へ出力する。
The adding
加算部602は、PI制御部610から入力されたデューティー比dに、PI制御部615から入力されたデューティー比の補正量Δdを加算し、デューティー比指令(d+Δd)を生成する。加算部602は、生成されたデューティー比指令を搬送波比較器612へ出力する。
The adding
減算部603は、PI制御部610から入力されたデューティー比dから、PI制御部615から入力されたデューティー比の補正量Δdを減算し、デューティー比指令(d−Δd)を生成する。加算部601は、生成されたデューティー比指令を搬送波比較器613へ出力する。
The subtracting
減算部604は、PI制御部610から入力されたデューティー比dから、PI制御部615から入力されたデューティー比の補正量Δdを減算し、デューティー比指令(d−Δd)を生成する。加算部602は、算出されたデューティー比指令を搬送波比較器614へ出力する。
The subtracting
搬送波比較器611は、デューティー比指令(d+Δd)と搬送波信号(たとえば三角波信号とする)とを比較し、その比較結果に応じた2値信号をNOT回路621により反転して、トランジスタQ1のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S1を生成する。
The
搬送波比較器612は、デューティー比指令(d+Δd)と搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号からなるトランジスタQ2のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S2を生成する。
The
搬送波比較器613は、デューティー比指令(d−Δd)と搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号からなるトランジスタQ3のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S3を生成する。
The
搬送波比較器614は、デューティー比指令(d−Δd)と搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号をNOT回路624により反転して、トランジスタQ4のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S4を生成する。
The
なお、図7では、各スイッチング制御信号のデューティー比dに対して、補正量Δdを加算/減算することによって、スイッチング制御信号S1〜S4を補正する構成について説明したが、図8および図9に示すように、1組のスイッチペアを構成する2個のトランジスタにそれぞれ対応する2個のスイッチング制御信号の一方のみを補正するように構成してもよい。 In FIG. 7, the configuration has been described in which the switching control signals S1 to S4 are corrected by adding / subtracting the correction amount Δd to / from the duty ratio d of each switching control signal. As shown, only one of the two switching control signals respectively corresponding to the two transistors constituting one switch pair may be corrected.
また、図6ではスイッチング制御信号S4がLレベルに遷移した後もスイッチング制御信号S1が継続してHレベルとなるように制御することで、トランジスタQ1のみをオンする期間(中点電位補正期間)を形成する構成について説明したが、どのようなタイミングで中点電位補正期間を設けてもよい。たとえばスイッチング制御信号S1をスイッチング制御信号S4よりも先にHレベルに遷移させる構成としてもよい。あるいは、スイッチング制御信号S1,S4がHレベルとなる期間とは別のタイミングで、スイッチング制御信号S1のみをHレベルとする期間を設けてもよい。 Further, in FIG. 6, a period during which only the transistor Q1 is turned on by controlling the switching control signal S1 to be continuously at the H level even after the switching control signal S4 has transitioned to the L level (midpoint potential correction period). However, the midpoint potential correction period may be provided at any timing. For example, the switching control signal S1 may be shifted to the H level before the switching control signal S4. Alternatively, a period in which only the switching control signal S1 is at the H level may be provided at a timing different from the period in which the switching control signals S1 and S4 are at the H level.
なお、本実施の形態では、電力変換器のスイッチング制御として、バイポーラスイッチング方式を説明したが、本発明の適用はバイポーラスイッチング方式に限定されるものではない。すなわち、本発明は、トランジスタQ1およびQ4、またはトランジスタQ2およびQ3をオンするエネルギー伝達期間と、トランジスタQ1〜Q4のいずれか1つをオンする中点電位補正期間とを設けられる全てのスイッチング方式に適用することが可能である。 In the present embodiment, the bipolar switching method has been described as the switching control of the power converter. However, the application of the present invention is not limited to the bipolar switching method. In other words, the present invention applies to all switching methods that are provided with an energy transmission period in which the transistors Q1 and Q4 or the transistors Q2 and Q3 are turned on and a midpoint potential correction period in which any one of the transistors Q1 to Q4 is turned on. It is possible to apply.
[変形例1]
図8は、図2における制御部60の制御構造の変形例1を示す図である。
[Modification 1]
FIG. 8 is a diagram showing a first modification of the control structure of the
図8を参照して、変形例1に係る制御部60Aは、図7に示す制御部60と比較して、減算部603,604を備えていない点でのみ異なる。
Referring to FIG. 8,
図8に示す構成において、加算部601は、PI制御部610から入力されたデューティー比dに、PI制御部615から入力されたデューティー比の補正量Δdを加算し、デューティー比指令(d+Δd)を生成する。搬送波比較器611は、デューティー比指令(d+Δd)と搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号をNOT回路621により反転して、トランジスタQ1のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S1を生成する。
In the configuration shown in FIG. 8, the adding
加算部602は、PI制御部610から入力されたデューティー比dに、PI制御部615から入力されたデューティー比の補正量Δdを加算し、デューティー比指令(d+Δd)を生成する。搬送波比較器612は、デューティー比指令(d+Δd)と搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号からなるトランジスタQ2のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S2を生成する。
The adding
搬送波比較器613は、デューティー比dと搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号からなるトランジスタQ3のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S3を生成する。
The
搬送波比較器614は、デューティー比dと搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号をNOT回路624により反転して、トランジスタQ4のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S4を生成する。
The
このように、本変形例1では、1組のスイッチペアを構成する2個のトランジスタにそれぞれ対応する2個のスイッチング制御信号の一方のデューティー比dに補正量Δdを加算することによって、中点電位補正期間を確保している。 As described above, in the first modification, the midpoint is obtained by adding the correction amount Δd to the duty ratio d of one of the two switching control signals respectively corresponding to the two transistors constituting one switch pair. A potential correction period is secured.
[変形例2]
図9は、図2における制御部60の制御構造の変形例2を示す図である。
[Modification 2]
FIG. 9 is a diagram illustrating a second modification of the control structure of the
図9を参照して、変形例2に係る制御部60Bは、図7に示す制御部60と比較して、加算部601,602を備えていない点でのみ異なる。
Referring to FIG. 9,
図9に示す構成において、減算部603は、PI制御部610から入力されたデューティー比dから、PI制御部615から入力されたデューティー比の補正量Δdを減算し、デューティー比指令(d−Δd)を生成する。搬送波比較器611は、デューティー比指令(d−Δd)と搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号をNOT回路621により反転して、トランジスタQ1のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S1を生成する。
In the configuration shown in FIG. 9, the subtracting
減算部604は、PI制御部610から入力されたデューティー比dから、PI制御部615から入力されたデューティー比の補正量Δdを減算し、デューティー比指令(d−Δd)を生成する。搬送波比較器612は、デューティー比指令(d−Δd)と搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号からなるトランジスタQ2のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S2を生成する。
The subtracting
搬送波比較器613は、デューティー比dと搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号からなるトランジスタQ3のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S3を生成する。
The
搬送波比較器614は、デューティー比dと搬送波信号とを比較し、その比較結果に応じた2値信号をNOT回路624により反転して、トランジスタQ4のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S4を生成する。
The
このように、本変形例2では、1組のスイッチペアを構成する2個のトランジスタにそれぞれ対応する2個のスイッチング制御信号の一方のデューティー比dに補正量Δdを減算することによって、中点電位補正期間を確保している。 As described above, in the second modification, the midpoint is obtained by subtracting the correction amount Δd from one duty ratio d of two switching control signals respectively corresponding to two transistors constituting one switch pair. A potential correction period is secured.
なお、上述した実施の形態においては、電力変換装置の一形態として、平滑回路を構成するコンデンサCh,Clの中点Bを抵抗Rg2を介して接地することにより、中点Bと単相3線式交流電力系統の中性点Aとが電気的に接続されてなるDC/AC変換器について例示したが、本願発明は、平滑回路の中点Bと単相3線式交流電力系統の中性点Aとが電気的に接続されてなるDC/AC変換器に適用することが可能である。たとえば、図10に示すように、平滑回路の中点Bを単相3線式交流電力系統の中性線に接続する構成についても、本願発明は適用可能である。なお、図10に示す構成では、平滑回路の中点Bと単相3線式交流電力系統の中性点Aとを結ぶ中性線には抵抗Rg3が介挿接続される。この抵抗Rg3は、中点Bと中性点Aとの間に過大な電流が流れることを防止するために接続されているが、必ずしも中性線に抵抗を介挿接続させる必要はない。たとえば、抵抗Rg3には、中点Bと中性点Aとを結ぶ中性線の配線インピーダンスが含まれる。 In the above-described embodiment, as one form of the power converter, the middle point B and the single-phase three-wire are grounded by grounding the middle point B of the capacitors Ch and Cl constituting the smoothing circuit via the resistor Rg2. The DC / AC converter in which the neutral point A of the AC power system is electrically connected has been illustrated, but the present invention relates to the neutral point B of the smoothing circuit and the neutrality of the single-phase three-wire AC power system. The present invention can be applied to a DC / AC converter in which the point A is electrically connected. For example, as shown in FIG. 10, the present invention is applicable to a configuration in which the midpoint B of the smoothing circuit is connected to a neutral line of a single-phase three-wire AC power system. In the configuration shown in FIG. 10, a resistor Rg <b> 3 is inserted and connected to the neutral line connecting the neutral point B of the smoothing circuit and the neutral point A of the single-phase three-wire AC power system. The resistor Rg3 is connected to prevent an excessive current from flowing between the neutral point B and the neutral point A. However, the resistor Rg3 does not necessarily need to be connected to the neutral line. For example, the resistance Rg3 includes a wiring impedance of a neutral line connecting the neutral point B and the neutral point A.
(AC/DC変換器の構成)
図11は、図1におけるAC/DC変換器70の詳細な構成を示す回路図である。
(Configuration of AC / DC converter)
FIG. 11 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the AC /
図11を参照して、AC/DC変換器70は、図2に示すDC/AC変換器50とは回路構成が基本的に同じであり、コンデンサCh,Clと、AC/DC変換部72と、連系リアクトル74,76と、直流電圧検出部78,82,84と、制御部80とを含む。
Referring to FIG. 11, AC /
コンデンサCh,Clは、正母線PLおよび負母線NLの間に直列に接続される。コンデンサCh,Clの中点Bは、抵抗Rg2を介して接地されている。 Capacitors Ch and Cl are connected in series between positive bus PL and negative bus NL. A midpoint B of the capacitors Ch and Cl is grounded via a resistor Rg2.
AC/DC変換部72は、制御部80からのスイッチング制御信号S11〜S14に応じて、系統電力40から受けた交流電力を直流電力に変換して直流バス1へ出力する。AC/DC変換部72は、スイッチング素子であるトランジスタQ11〜Q14と、ダイオードD11〜D14とを含む。トランジスタQ11,Q13は、正母線PLおよび負母線SLの間に直列に接続される。トランジスタQ11とトランジスタQ13との中間点はR相線RLに接続される。連系リアクトル74は、R相線RLに介挿接続される。
The AC /
トランジスタQ12,Q14は、正母線PLおよび負母線SLの間に直列に接続される。トランジスタQ12とトランジスタQ14との中間点はT相線TLに接続される。連系リアクトル76は、T相線TLに介挿接続される。各トランジスタQ11〜Q14のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD11〜D14がそれぞれ接続されている。
Transistors Q12 and Q14 are connected in series between positive bus PL and negative bus SL. An intermediate point between transistors Q12 and Q14 is connected to T-phase line TL.
なお、トランジスタQ11〜Q14として、たとえば、IGBTを用いることができる。または、パワーMOSFET等の電力スイッチング素子を用いてもよい。 For example, IGBTs can be used as the transistors Q11 to Q14. Alternatively, a power switching element such as a power MOSFET may be used.
直流電圧検出部78は、正母線PLと負母線NLとの間に接続され、AC/DC変換部72から直流バス1へ供給される直流電力の電圧値Vdcを検出し、その検出結果を制御部80へ出力する。
直流電圧検出部82は、正母線PLと中点Bとの間に接続され、コンデンサChの両端の電圧Vdc_h(正母線PLと中点B間の電圧に相当する。)を検出し、その検出結果を制御部80へ出力する。
DC
直流電圧検出部84は、中点Bと負母線NLとの間に接続され、コンデンサClの両端の電圧Vdc_l(中点Bと負母線NL間の電圧に相当する。)を検出し、その検出結果を制御部80へ出力する。
The
制御部80は、直流電圧検出部78から受けた電圧Vdcと、直流電圧検出部82から受けた電圧Vdc_hと、直流電圧検出部84から受けた電圧Vdc_lとに基づいて、後述する制御構造に従って、トランジスタQ11〜Q14のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S11〜S14を生成し、AC/DC変換部72を制御する。
Based on voltage Vdc received from DC
以下、図12を参照して、AC/DC変換器70の電力変換動作について説明する。
電力変換動作時においては、制御部80は、直流電圧Vdcが所定の電圧目標値Vdc*となるようにスイッチング制御信号S11〜S14を生成する。なお、電圧目標値Vdc*は、たとえば380Vのように事前に決定し、図示しない記憶部に格納しておくことができる。あるいは、制御部80と直流給電システムの外部との間で通信を行なうことによって、所望の電圧値を適宜取得するようにしてもよい。
Hereinafter, the power conversion operation of the AC /
During the power conversion operation,
図12に示すように、制御部80は、系統電力の半周期では、トランジスタQ11およびQ12のスイッチペアをオフ状態とする一方で、トランジスタQ13およびQ14のスイッチペアを所定のデューティー比でオン・オフさせる。トランジスタQ13およびQ14のオン期間(以下、「期間1−1」と称す)では、トランジスタQ13およびQ14を通って電流が流れることにより、連系リアクトル74,76に電磁エネルギーが蓄積される。続いて、トランジスタQ13およびQ14のオフ期間、すなわち、トランジスタQ11〜Q14のオフ期間(以下、「期間2」と称す)では、ダイオードD11およびD13の接続点およびダイオードD12およびD14の接続点の間に、連系リアクトル74,76から放出される電磁エネルギーを受け、この電磁エネルギーを直流電力に整流する。
As shown in FIG. 12, in the half cycle of the system power,
なお、図12においては、ブリッジ回路を構成するダイオードD11およびD14により交流電力を直流電力に整流する期間2において、トランジスタQ11〜Q14をすべてオフ状態とする構成としたが、トランジスタQ11およびQ14についてはオン状態として同期整流させる構成としてもよい。
In FIG. 12, the transistors Q11 to Q14 are all turned off in the
制御部80は、直流電圧Vdcが電圧目標値Vdc*よりも大きい場合には、直流側へ伝達されるエネルギーを減らすように、すなわち、期間1−1を短くするように、スイッチペアのデューティー比を減少させる。一方、直流電圧Vdcが電圧目標値Vdc*より小さい場合には、制御部80は、直流側へ伝達されるエネルギーを増やすように、すなわち、期間1−1を長くするように、スイッチペアのデューティー比を増大させる。
When the DC voltage Vdc is greater than the voltage target value Vdc *, the
ここで、トランジスタQ13およびQ14のオン期間(期間1−1)においては、図12(a)に示すように、連系リアクトル74,76に電磁エネルギーが蓄積されるのと同時に、図12(b)に示すように、平滑回路および系統電力40の間で、連系リアクトル76〜トランジスタQ14〜コンデンサCl〜中点B〜抵抗Rg2〜接地〜抵抗Rg1〜中性点Aという、コンデンサClを放電させるための電流循環経路が形成され、この電流循環経路を放電電流が流れる。すなわち、トランジスタQ13およびQ14のオン期間(期間1−1)中にコンデンサClの放電が行なわれる。
Here, in the on-period (period 1-1) of the transistors Q13 and Q14, as shown in FIG. 12A, electromagnetic energy is accumulated in the interconnecting
これに対して、図13には、図12とは別の制御態様によって電力変換動作を行なう様子が示される。図13では、制御部80は、系統電力の半周期では、トランジスタQ13およびQ14のスイッチペアをオフ状態とする一方で、トランジスタQ11およびQ12のスイッチペアを所定のデューティー比でオン・オフさせる。トランジスタQ11およびQ12のオン期間(以下、「期間1−2」と称す)では、トランジスタQ11およびQ12を通って電流が流れることにより、連系リアクトル74,76に電磁エネルギーが蓄積される。続いて、トランジスタQ11およびQ12のオフ期間、すなわち、トランジスタQ11〜Q14のオフ期間(期間2)では、ダイオードD11およびD13の接続点およびダイオードD12およびD14の接続点の間に、連系リアクトル74,76から放出される電磁エネルギーを受け、この電磁エネルギーを直流電力に整流する。
On the other hand, FIG. 13 shows a state where the power conversion operation is performed by a control mode different from that in FIG. In FIG. 13, in the half cycle of the system power,
制御部80は、直流電圧Vdcが電圧目標値Vdc*よりも大きい場合には、直流側へ伝達されるエネルギーを減らすように、すなわち、期間1−2を短くするように、スイッチペアのデューティー比を減少させる。一方、直流電圧Vdcが電圧目標値Vdc*より小さい場合には、制御部80は、直流側へ伝達されるエネルギーを増やすように、すなわち、期間1−2を長くするように、スイッチペアのデューティー比を増大させる。
When the DC voltage Vdc is larger than the voltage target value Vdc *, the
図13においては、トランジスタQ11およびQ12のオン期間(期間1−2)において、同図(a)に示すように、連系リアクトル74,76に電磁エネルギーが蓄積されるのと同時に、同図(b)に示すように、平滑回路および系統電力40の間で、中性点A〜抵抗Rg1〜接地〜抵抗Rg2〜中点B〜コンデンサCh〜トランジスタQ11〜連系リアクトル74という、コンデンサChを放電させるための電流循環経路が形成され、この電流循環経路を放電電流が流れる。すなわち、トランジスタQ11およびQ12のオン期間(期間1−2)中にコンデンサChの放電が行なわれる。
In FIG. 13, in the ON period (period 1-2) of the transistors Q11 and Q12, as shown in FIG. 13A, electromagnetic energy is accumulated in the interconnecting
以上のように、図12の制御態様に従って電力変換動作を行なう場合には、トランジスタQ13およびQ14のオン期間(期間1−1)においてコンデンサClが放電される。一方、図13の制御態様に従って電力変換動作を行なう場合には、トランジスタQ11およびQ12のオン期間(期間1−2)においてコンデンサChが放電される。 As described above, when the power conversion operation is performed according to the control mode of FIG. 12, capacitor Cl is discharged in the on period (period 1-1) of transistors Q13 and Q14. On the other hand, when the power conversion operation is performed according to the control mode of FIG. 13, capacitor Ch is discharged during the on period (period 1-2) of transistors Q11 and Q12.
そこで、本実施の形態に係るAC/DC変換器80では、コンデンサCh,Cl間の電圧のアンバランスを補償するための補正処理として、コンデンサChの電圧Vdc_hおよびコンデンサClの電圧Vdc_lの電圧偏差に応じて、図12の制御態様と図13の制御態様とを切替えて実行する。
Therefore, in the AC /
図14は、コンデンサCh,Clの電圧のアンバランスを補償するためのスイッチング制御を説明する図である。 FIG. 14 is a diagram for explaining switching control for compensating for the voltage imbalance of the capacitors Ch and Cl.
図14を参照して、本発明の実施の形態に係るスイッチング制御では、制御部80は、コンデンサChの電圧Vdc_hとコンデンサChの電圧Vdc_lとを比較し、その比較結果に応じて、同図(A)に示すスイッチング制御および同図(B)に示すスイッチング制御のいずれかを選択して実行する。
Referring to FIG. 14, in the switching control according to the embodiment of the present invention,
具体的には、図14(A)を参照して、電圧Vdc_lが電圧Vdc_hよりも大きい場合には、図12で説明したように、系統電力の半周期において、トランジスタQ11およびQ12をオフ状態とし、トランジスタQ13およびQ14を所定のデューティー比でオン・オフさせる。これにより、トランジスタQ13およびQ14のオン期間(期間1−1)においてコンデンサClを放電させることができる。 Specifically, referring to FIG. 14A, when voltage Vdc_l is larger than voltage Vdc_h, transistors Q11 and Q12 are turned off in a half cycle of the system power as described in FIG. Transistors Q13 and Q14 are turned on / off at a predetermined duty ratio. Thereby, the capacitor Cl can be discharged in the ON period (period 1-1) of the transistors Q13 and Q14.
これに対して、図14(B)を参照して、電圧Vdc_hが電圧Vdc_lよりも大きい場合には、図13で説明したように、系統電力の半周期において、トランジスタQ13およびQ14をオフ状態とし、トランジスタQ11およびQ12を所定のデューティー比でオン・オフさせる。これにより、トランジスタQ11およびQ12のオン期間(期間1−2)においてコンデンサChを放電させることができる。 On the other hand, referring to FIG. 14B, when voltage Vdc_h is larger than voltage Vdc_l, transistors Q13 and Q14 are turned off in the half cycle of the system power as described in FIG. Transistors Q11 and Q12 are turned on / off at a predetermined duty ratio. Thereby, the capacitor Ch can be discharged in the ON period (period 1-2) of the transistors Q11 and Q12.
以上のように、本実施の形態に係る電力変換装置によれば、コンデンサChおよびClの中点Bと単相3線式の商用交流電力系統の中性点Aとを電気的に接続することにより、AC/DC変換器70を介して、平滑回路と系統電力40との間に、コンデンサChまたはClを放電させるための電流循環経路を形成することができる。この結果、コンデンサChの電圧Vdc_hとコンデンサClの電圧Vdc_lとを平衡に保つことができ、平滑回路の中点Bの対地電圧を安定させることができる。
As described above, according to the power conversion device of the present embodiment, the middle point B of the capacitors Ch and Cl is electrically connected to the neutral point A of the single-phase three-wire commercial AC power system. Thus, a current circulation path for discharging the capacitor Ch or Cl can be formed between the smoothing circuit and the
図15は、図11における制御部80の制御構造を示す図である。
図15を参照して、制御部80は、減算部800と、PI制御部802と、搬送波比較器804と、選択部806と、比較部808とを含む。
FIG. 15 is a diagram showing a control structure of the
Referring to FIG. 15,
減算部800は、直流電圧Vdcと電圧目標値Vdc*との差から電圧偏差を演算し、PI制御部802へ出力する。
PI制御部802は、少なくとも比例要素Pおよび積分要素Iを含んで構成され、減算部800から電圧偏差を受けると、この入力された電圧偏差に応じて、各トランジスタQ11〜Q14のスイッチング周期(搬送波信号の周期)に対するオン期間の割合としてのデューティー比dを演算する。
The
搬送波比較器804は、デューティー比dと搬送波信号(たとえば三角波信号とする)とを比較し、その比較結果に応じた2値信号からなるトランジスタQ11〜Q14のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S11〜S14を生成する。具体的には、搬送波比較器804は、トランジスタQ11およびQ12のスイッチペアのオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号S11およびS12を1組のスイッチング制御信号とし、トランジスタQ13およびQ14のスイッチペアのオン・オフを制御するためスイッチング制御信号S13およびS14をもう1組のスイッチング制御信号として、2組のスイッチング制御信号(S11,S12)および(S13,S14)を生成する。
A
比較部808は、直流電圧検出部82から受けた電圧Vdc_hと、直流電圧検出部84から受けた電圧Vdc_lとを比較する。そして、比較部808は、比較結果を示す信号を選択部806へ出力する。
選択部806は、比較部808から受けた比較結果信号に基づいて、2組のスイッチング制御信号(S11,S12)および(S13,S14)のいずれか一方を選択する。具体的には、比較結果信号から電圧Vdc_hが電圧Vdc_lよりも大きいと判断される場合には、選択部806は、スイッチング制御信号(S13,S14)を選択する。この場合、選択部806は、非選択のスイッチング制御信号(S11,S12)については、Lレベルに固定する。
The
一方、比較結果信号から電圧Vdc_lが電圧Vdc_hよりも大きいと判断される場合には、選択部806は、スイッチング制御信号(S11,S12)を選択する。この場合、選択部806は、非選択のスイッチング制御信号(S13,S14)については、Lレベルに固定する。
On the other hand, when it is determined from the comparison result signal that the voltage Vdc_l is larger than the voltage Vdc_h, the
なお、本実施の形態におけるAC/DC変換器は、図14に示すような制御方式により中点電位補正期間を設けているが、図4(b)に示すように、トランジスタQ11〜Q14のいずれか1つをオンする期間を設けることにより中点Bの電位を補正する構成としてもよい。 Note that the AC / DC converter in this embodiment is provided with a midpoint potential correction period by the control method shown in FIG. 14, but as shown in FIG. 4B, any of the transistors Q11 to Q14 is provided. Alternatively, the potential at the midpoint B may be corrected by providing a period during which one of them is turned on.
また、上述した実施の形態においては、電力変換装置の一形態として、平滑回路を構成するコンデンサCh,Clの中点Bを抵抗Rg2を介して接地することにより、中点Bと単相3線式交流電力系統の中性点Aとが電気的に接続されてなるAC/DC変換器について例示したが、本願発明は、平滑回路の中点Bと単相3線式交流電力系統の中性点Aとが電気的に接続されてなるAC/DC変換器に適用することが可能である。たとえば、図10で説明したように、平滑回路の中点Bを単相3線式交流電力系統の中性線に接続する構成についても、本願発明は適用可能である。 In the above-described embodiment, as one form of the power converter, the middle point B and the single-phase three-wire are connected by grounding the middle point B of the capacitors Ch and Cl constituting the smoothing circuit via the resistor Rg2. The AC / DC converter in which the neutral point A of the AC power system is electrically connected is illustrated. However, the present invention relates to the neutral point B of the smoothing circuit and the neutrality of the single-phase three-wire AC power system. The present invention can be applied to an AC / DC converter in which the point A is electrically connected. For example, as described with reference to FIG. 10, the present invention is applicable to a configuration in which the midpoint B of the smoothing circuit is connected to a neutral line of a single-phase three-wire AC power system.
また、本実施の形態では、電力変換装置として、直流バスおよび系統電力の間に、DC/AC変換器およびAC/DC変換器を並列に設置する構成を示したが、これらを一体化した双方向電力変換器に対しても、本発明による電力変換制御を適用することができる。 Moreover, in this Embodiment, although the structure which installs a DC / AC converter and an AC / DC converter in parallel between a direct current bus and system power was shown as a power converter device, both were integrated. The power conversion control according to the present invention can also be applied to the bidirectional power converter.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
1 直流バス、2 太陽光発電システム、3 蓄電池、4 系統電力システム、5 直流負荷群、20 太陽電池、30 DC/DC変換器、40 系統電力、50 DC/AC変換器、52 DC/AC変換部、54,56,74,76 連系リアクトル、58,62,64,78,82,84 直流電圧検出部、60,60A,60B,80 制御部、70 AC/DC変換器、72 AC/DC変換器部、600,603〜605,800 減算部、601,602 加算部、610,615,802 PI制御部、611〜614,804 搬送波比較器、621,624 NOT回路、806 選択部、808 比較部、Ch,Cl コンデンサ、D1〜D4,D11〜D14 ダイオード、Q1〜Q4,Q11〜Q14 トランジスタ。 1 DC bus, 2 photovoltaic power generation system, 3 storage battery, 4 grid power system, 5 DC load group, 20 solar battery, 30 DC / DC converter, 40 grid power, 50 DC / AC converter, 52 DC / AC conversion Unit, 54, 56, 74, 76 interconnected reactor, 58, 62, 64, 78, 82, 84 DC voltage detection unit, 60, 60A, 60B, 80 control unit, 70 AC / DC converter, 72 AC / DC Converter unit, 600, 603 to 605, 800 subtraction unit, 601, 602 addition unit, 610, 615, 802 PI control unit, 611-614, 804 carrier wave comparator, 621, 624 NOT circuit, 806 selection unit, 808 comparison Part, Ch, Cl capacitor, D1-D4, D11-D14 diode, Q1-Q4, Q11-Q14 transistor.
Claims (11)
直流正母線および直流負母線の間に直列接続された第1および第2のコンデンサからなる平滑回路と、
前記平滑回路の直流端子に接続され、前記平滑回路の直流電力を前記電力系統の交流電力に変換するための第1の電力変換回路と、
前記平滑回路の直流端子間電圧、前記直流正母線および前記平滑回路の中点間の第1の直流電圧および、前記直流負母線および前記平滑回路の中点間の第2の直流電圧を検出する電圧センサと、
前記第1の電力変換回路の電力変換動作を制御するための第1の制御装置とを備え、
前記平滑回路の中点は、前記電力系統の中性点と電気的に接続され、
前記第1の電力変換回路は、前記直流正母線および前記直流負母線の間に直列接続された第1および第2のスイッチング素子と、前記直流正母線および前記直流負母線の間に直列接続された第3および第4のスイッチング素子とを含むフルブリッジ回路により構成され、
前記第1の制御装置は、
直流電圧目標値と前記電圧センサの直流端子間電圧検出値との偏差に応じたデューティー比で、前記第1および第4のスイッチング素子からなる第1のスイッチペアと前記第2および第3のスイッチング素子からなる第2のスイッチペアとを交互にオン・オフさせるための第1のスイッチング制御手段と、
前記電圧センサの前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に応じて、前記第1および第2のスイッチペアの各々において、オン期間とオフ期間との間に、一方のスイッチング素子をオンに固定する一方で、他方のスイッチング素子をオフに固定する中点電位補正期間を設けるための第2のスイッチング制御手段とを含む、電力変換装置。 A power conversion device linked to a single-phase three-wire AC power system,
A smoothing circuit comprising first and second capacitors connected in series between a DC positive bus and a DC negative bus;
A first power conversion circuit connected to a DC terminal of the smoothing circuit, for converting DC power of the smoothing circuit into AC power of the power system ;
Detects a DC terminal voltage of the smoothing circuit, a first DC voltage between the DC positive bus and a midpoint of the smoothing circuit, and a second DC voltage between the DC negative bus and a midpoint of the smoothing circuit. A voltage sensor;
A first control device for controlling a power conversion operation of the first power conversion circuit,
A midpoint of the smoothing circuit is electrically connected to a neutral point of the power system,
The first power conversion circuit is connected in series between the first and second switching elements connected in series between the DC positive bus and the DC negative bus, and between the DC positive bus and the DC negative bus. And a full bridge circuit including third and fourth switching elements ,
The first control device includes:
The first switch pair composed of the first and fourth switching elements and the second and third switching elements with a duty ratio corresponding to the deviation between the DC voltage target value and the detected voltage value between the DC terminals of the voltage sensor. First switching control means for alternately turning on and off a second switch pair comprising elements ;
Depending on the deviation between the first DC voltage detection value and the second DC voltage detection value of the voltage sensor , in each of the first and second switch pairs, between an on period and an off period. And a second switching control means for providing a midpoint potential correction period for fixing one of the switching elements to ON while fixing the other switching element to OFF .
前記第1の直流電圧検出値が前記第2の直流電圧検出値よりも大きい場合には、前記第1のスイッチペアについての前記中点電位補正期間中に前記第1のスイッチング素子をオンに固定する一方で、前記第4のスイッチング素子をオフに固定し、前記第2のスイッチペアについての前記中点電位補正期間中に前記第3のスイッチング素子をオンに固定する一方で、前記第2のスイッチング素子をオフに固定することにより、前記平滑回路および前記電力系統の間に前記第1のコンデンサを放電するための電流循環経路を形成する、請求項1に記載の電力変換装置。 The second switching control means includes:
When the first DC voltage detection value is larger than the second DC voltage detection value , the first switching element is fixed to ON during the midpoint potential correction period for the first switch pair. On the other hand, the fourth switching element is fixed to OFF, and the third switching element is fixed to ON during the midpoint potential correction period for the second switch pair, while the second switching element is The power conversion device according to claim 1, wherein a current circulation path for discharging the first capacitor is formed between the smoothing circuit and the power system by fixing a switching element to be off .
前記第2の直流電圧検出値が前記第1の直流電圧検出値よりも大きい場合には、前記第1のスイッチペアについての前記中点電位補正期間中に前記第4のスイッチング素子をオンに固定する一方で、前記第1のスイッチング素子をオフに固定し、前記第2のスイッチペアについての前記中点電位補正期間中に前記第2のスイッチング素子をオンに固定する一方で、前記第3のスイッチング素子をオフに固定することにより、前記平滑回路および前記電力系統の間に前記第2のコンデンサを放電するための電流循環経路を形成する、請求項1に記載の電力変換装置。 The second switching control means includes:
When the second DC voltage detection value is larger than the first DC voltage detection value , the fourth switching element is fixed to ON during the midpoint potential correction period for the first switch pair. While the first switching element is fixed off and the second switching element is fixed on during the midpoint potential correction period for the second switch pair, while the third switching element The power conversion device according to claim 1 , wherein a current circulation path for discharging the second capacitor is formed between the smoothing circuit and the power system by fixing a switching element to be off .
前記第2のスイッチング制御手段は、前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて前記中点電位補正期間を算出し、算出された前記中点電位補正期間に従って前記デューティー比を補正する、請求項2または3に記載の電力変換装置。 The first switching control means sets a duty ratio of each of the first and second switch pairs according to a deviation between the DC voltage target value and the DC terminal voltage detection value,
The second switching control means calculates the midpoint potential correction period based on a deviation between the first DC voltage detection value and the second DC voltage detection value, and calculates the calculated midpoint potential correction. The power converter according to claim 2 or 3 which corrects said duty ratio according to a period .
前記第2の電力変換回路の電力変換動作を制御するための第2の制御装置とをさらに備え、
前記第2の電力変換回路は、前記直流正母線および前記直流負母線の間に直列接続された第5および第6のスイッチング素子と、前記直流正母線および前記直流負母線の間に直列接続された第7および第8のスイッチング素子とを含むフルブリッジ回路により構成され、
前記第2の制御装置は、
前記直流電圧目標値と前記直流端子間電圧検出値との偏差に応じたデューティー比で前記第5および第7のスイッチング素子からなる第3のスイッチペアをオン・オフさせる制御と、前記デューティー比で前記第6および第8のスイッチング素子からなる第4のスイッチペアをオン・オフさせる制御とを実行可能に構成された第3のスイッチング制御手段をさらに含み、
前記第3のスイッチング制御手段は、
前記第1の直流電圧検出値が前記第2の直流電圧検出値よりも大きい場合には、前記第3のスイッチペアをオン・オフさせる制御を実行し、前記第2の直流電圧検出値が前記第1の直流電圧検出値よりも大きい場合には、前記第4のスイッチペアをオン・オフさせる制御を実行する、請求項1に記載の電力変換装置。 A second power conversion circuit connected to the DC terminal of the smoothing circuit and converting AC power of the power system into DC power of the smoothing circuit ;
A second control device for controlling a power conversion operation of the second power conversion circuit ,
The second power conversion circuit is connected in series between the DC positive bus and the DC negative bus, and the fifth and sixth switching elements connected in series between the DC positive bus and the DC negative bus. And a full bridge circuit including the seventh and eighth switching elements ,
The second control device includes :
Control to turn on / off the third switch pair composed of the fifth and seventh switching elements at a duty ratio corresponding to a deviation between the DC voltage target value and the DC terminal voltage detection value, and the duty ratio And third switching control means configured to be able to execute control to turn on and off the fourth switch pair composed of the sixth and eighth switching elements ,
The third switching control means includes:
When the first DC voltage detection value is larger than the second DC voltage detection value, control to turn on / off the third switch pair is executed, and the second DC voltage detection value is The power conversion device according to claim 1 , wherein control is performed to turn on and off the fourth switch pair when the detected value is greater than the first DC voltage detection value .
前記電力変換装置は、
直流正母線および直流負母線の間に直列接続された第1および第2のコンデンサからなる平滑回路と、
前記平滑回路の直流端子に接続され、前記平滑回路の直流電力を前記電力系統の交流電力に変換するための第1の電力変換回路と、
前記平滑回路の直流端子間電圧、前記直流正母線および前記平滑回路の中点間の第1の直流電圧および、前記直流負母線および前記平滑回路の中点間の第2の直流電圧を検出する電圧センサとを含み、
前記平滑回路の中点は、前記電力系統の中性点と電気的に接続され、
前記第1の電力変換回路は、前記直流正母線および前記直流負母線の間に直列接続された第1および第2のスイッチング素子と、前記直流正母線および前記直流負母線の間に直列接続された第3および第4のスイッチング素子とを含むフルブリッジ回路により構成され、
前記制御方法は、前記第1の電力変換回路の電力変換動作を制御するステップを備え、
前記第1の電力変換回路を制御するステップは、
直流電圧目標値と前記電圧センサの直流端子間電圧検出値との偏差に応じたデューティー比で、前記第1および第4のスイッチング素子からなる第1のスイッチペアと前記第2および第3のスイッチング素子からなる第2のスイッチペアとを交互にオン・オフさせるステップと、
前記電圧センサの前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に応じて、前記第1および第2のスイッチペアの各々において、オン期間とオフ期間との間に、一方のスイッチング素子をオンに固定する一方で、他方のスイッチング素子をオフに固定する中点電位補正期間を設けるステップとを備える、電力変換装置の制御方法。 A method for controlling a power converter connected to a single-phase three-wire power system,
The power converter is
A smoothing circuit comprising first and second capacitors connected in series between a DC positive bus and a DC negative bus;
A first power conversion circuit connected to a DC terminal of the smoothing circuit, for converting DC power of the smoothing circuit into AC power of the power system;
Detects a DC terminal voltage of the smoothing circuit, a first DC voltage between the DC positive bus and a midpoint of the smoothing circuit, and a second DC voltage between the DC negative bus and a midpoint of the smoothing circuit. Including a voltage sensor,
A midpoint of the smoothing circuit is electrically connected to a neutral point of the power system,
The first power conversion circuit is connected in series between the first and second switching elements connected in series between the DC positive bus and the DC negative bus, and between the DC positive bus and the DC negative bus. And a full bridge circuit including third and fourth switching elements,
The control method includes a step of controlling a power conversion operation of the first power conversion circuit,
The step of controlling the first power conversion circuit includes:
The first switch pair composed of the first and fourth switching elements and the second and third switching elements with a duty ratio corresponding to the deviation between the DC voltage target value and the detected voltage value between the DC terminals of the voltage sensor. Alternately turning on and off a second switch pair of elements;
Depending on the deviation between the first DC voltage detection value and the second DC voltage detection value of the voltage sensor, in each of the first and second switch pairs, between an on period and an off period. And a step of providing a midpoint potential correction period for fixing one switching element to be turned on while fixing the other switching element to be turned off .
前記中点電位補正期間を設けるステップは、前記第1の直流電圧検出値と前記第2の直流電圧検出値との偏差に基づいて前記中点電位補正期間を算出し、算出された前記中点電位補正期間に従って前記デューティー比を補正する、請求項8または9に記載の電力変換装置の制御方法。The step of providing the midpoint potential correction period calculates the midpoint potential correction period based on a deviation between the first DC voltage detection value and the second DC voltage detection value, and the calculated midpoint The method of controlling a power converter according to claim 8 or 9, wherein the duty ratio is corrected according to a potential correction period.
前記第2の電力変換回路は、前記直流正母線および前記直流負母線の間に直列接続された第5および第6のスイッチング素子と、前記直流正母線および前記直流負母線の間に直列接続された第7および第8のスイッチング素子とを含むフルブリッジ回路により構成され、The second power conversion circuit is connected in series between the DC positive bus and the DC negative bus, and the fifth and sixth switching elements connected in series between the DC positive bus and the DC negative bus. And a full bridge circuit including the seventh and eighth switching elements,
前記制御方法は、前記第2の電力変換回路の電力変換動作を制御するステップをさらに備え、The control method further includes a step of controlling a power conversion operation of the second power conversion circuit,
前記第2の電力変換回路を制御するステップは、The step of controlling the second power conversion circuit includes:
前記直流電圧目標値と前記直流端子間電圧検出値との偏差に応じたデューティー比で前記第5および第7のスイッチング素子からなる第3のスイッチペアをオン・オフさせる制御と、前記デューティー比で前記第6および第8のスイッチング素子からなる第4のスイッチペアをオン・オフさせる制御とを実行可能に構成され、前記第1の直流電圧検出値が前記第2の直流電圧検出値よりも大きい場合には、前記第3のスイッチペアをオン・オフさせる制御を実行し、前記第2の直流電圧検出値が前記第1の直流電圧検出値よりも大きい場合には、前記第4のスイッチペアをオン・オフさせる制御を実行する、請求項7に記載の電力変換装置の制御方法。Control to turn on / off the third switch pair composed of the fifth and seventh switching elements at a duty ratio corresponding to a deviation between the DC voltage target value and the DC terminal voltage detection value, and the duty ratio The fourth switch pair including the sixth and eighth switching elements can be controlled to be turned on / off, and the first DC voltage detection value is larger than the second DC voltage detection value. In this case, control for turning on and off the third switch pair is executed, and when the second DC voltage detection value is larger than the first DC voltage detection value, the fourth switch pair is controlled. The control method of the power converter device according to claim 7, wherein control for turning on / off is executed.
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