JP6058233B1 - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

第１制御部１６は、電圧検出部１７で検出された電圧が予め定められている閾値を上回ったことを示す第１検出信号を検出してから、第１スイッチＳ１が閉状態に遷移するまでに要する第１閉時間と、第１検出信号が第２制御部２６に検出されてから、第２スイッチＳ２が閉状態に遷移するまでに要する第２閉時間と、のいずれか遅い方の時間に基づいて算出されたタイミングで第１スイッチＳ１に閉動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を出力する。第２制御部２６は、第１時間ｔｓｏｎに基づいて算出されたタイミングで第２スイッチＳ２に閉動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を出力する。複数のスイッチの動作時間のばらつきを抑制することができる。

Description

本発明は、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置に関する。

現在、複数の電力変換部を共通母線で接続し、負荷に電力を供給する電力変換装置が提案されている。

特許文献１では、バッテリを有するマスター電源部と、マスター電源部のバッテリから供給された電圧を変換する電圧コンバータと、バッテリを有するスレーブ電源部と、スレーブ電源部のバッテリから供給された電圧を変換する電圧コンバータと、二つの電圧コンバータから供給された電圧を平滑化させるコンデンサと、コンデンサの端子間電圧を検出するセンサとを備え、コンデンサにプリチャージを行う場合に、センサの故障の有無に基づいて、マスター電源部のバッテリとコンデンサとの接続状態を切り替えるリレーと、スレーブ電源部のバッテリとコンデンサとの接続状態を切り替えるリレーとを切り替える制御を行う電源装置が開示されている。

このように、複数のインバータの電源側端子および直流側端子を並列接続する直流共通母線接続が利用されている。ここで、二つのインバータが直流共通母線接続している場合について説明する。

停電が発生した場合、直流電圧Ｖｄｃは、低下していく。直流電圧Ｖｄｃがある電圧Ｖｄｃ１まで低下した段階で、二つのインバータは、予備充電回路のスイッチをそれぞれオフにする制御を行う。

仮に直流電圧Ｖｄｃが電圧Ｖｄｃ１まで低下する前に電源が復旧した場合は、二つのインバータのスイッチがそれぞれオンしている状態であることから、それぞれの主回路コンデンサに対して復旧した電源から短絡充電電流が流れるという現象が生じる。通常のインバータでは、このような短絡充電電流に耐えられる部品（コンバータダイオードなど）を使用している。

特開２００９−１４８１３９号公報

しかし、直流共通母線接続の場合において、スイッチ制御を個々のインバータで独立して実施する場合や、スイッチの動作時間のばらつきがある場合は、片方のスイッチだけがオンした状態になる期間が発生する。この間に電源復旧した場合は、片方のインバータの回路だけに短絡充電電流が流れ、該当インバータの部品の破損および劣化を引き起こす可能性がある。

特に、容量の異なるインバータを直流共通母線接続した際に、小さい容量のインバータに両方の容量の合計に対応する短絡充電電流が流れると、厳しい条件となる。この影響で、容量の違いが大きいインバータを直流共通母線接続することには制約が生じている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のスイッチの動作時間のばらつきを抑制することができる電力変換装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する第１コンバータと、第１スイッチと第１抵抗とが並列に接続される第１回路部と、第１回路部を介して供給される直流電圧を平滑する第１コンデンサと、第１コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換する第１インバータと、第１スイッチの開動作および閉動作を制御する第１制御部と、を備える第１電源回路部と、電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する第２コンバータと、第２スイッチと第２抵抗とが並列に接続される第２回路部と、第２回路部を介して供給される直流電圧を平滑する第２コンデンサと、第２コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換する第２インバータと、第２スイッチの開動作および閉動作を制御する第２制御部と、を備える第２電源回路部と、第１コンデンサの両端の電圧または第２コンデンサの両端の電圧を検出する電圧検出部とを備える。第１回路部と第１コンデンサとが接続されている線路と、第２回路部と第２コンデンサとが接続されている線路とが接続され、第１コンバータと第１コンデンサとが接続されている線路と、第２コンバータと第２コンデンサとが接続されている線路とが接続される。第１制御部は、電圧検出部で検出された電圧が予め定められている閾値を上回ったことを示す第１検出信号を検出してから、第１スイッチが閉状態に遷移するまでに要する第１閉時間と、第１検出信号が第２制御部に検出されてから、第２スイッチが閉状態に遷移するまでに要する第２閉時間と、のいずれか遅い方の時間に基づいて、第１スイッチに閉動作の指令信号を出力する。第２制御部は、第１閉時間と第２閉時間とのいずれか遅い方の時間に基づいて、第２スイッチに閉動作の指令信号を出力する。第１制御部は、電圧検出部で検出された電圧が予め定められている閾値を下回ったことを示す第２検出信号を検出してから、第１スイッチが開状態に遷移するまでに要する第１開時間と、第２検出信号が第２制御部に検出されてから、第２スイッチが開状態に遷移するまでに要する第２開時間と、のいずれか遅い方の時間に基づいて、第１スイッチに開動作の指令信号を出力する。第２制御部は、第１開時間と第２開時間とのいずれか遅い方の時間に基づいて、第２スイッチに開動作の指令信号を出力する。

本発明にかかる電力変換装置は、複数のスイッチの動作時間のばらつきを抑制することができる。

実施の形態１にかかる電力変換装置の構成図 実施の形態１にかかる第１電源回路部と第２電源回路部の動作の説明に供するタイミングチャート 実施の形態２にかかる電力変換装置の構成図

以下に、本発明の実施の形態にかかる電力変換装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる電力変換装置１の構成を示す図である。電力変換装置１は、電圧を変換する第１電源回路部１１と、電圧を変換する第２電源回路部２１とが並列に接続されて構成されている。

第１電源回路部１１は、電源２から供給された交流電圧を直流電圧に変換する第１コンバータ１２と、第１スイッチＳ１と第１抵抗１３ａとが並列に接続される第１回路部１３と、第１回路部１３を介して供給される直流電圧を平滑する第１コンデンサ１４と、第１コンデンサ１４で平滑された直流電圧を交流電圧に変換する第１インバータ１５と、第１スイッチＳ１の開動作および閉動作を制御する第１制御部１６と、第１コンデンサ１４の両端の電圧を検出する電圧検出部１７とを備える。なお、実施の形態１では、電圧検出部１７は、第１コンデンサ１４の両端の電圧を検出する構成で説明するが、当該構成に限らず、後述する第２コンデンサ２４の両端の電圧を検出する構成でもよい。第１電源回路部１１と第２電源回路部２１とは、共通母線で接続されているため、第１コンデンサ１４と第２コンデンサ２４の電気量は同じになるためである。

第２電源回路部２１は、電源２から供給された交流電圧を直流電圧に変換する第２コンバータ２２と、第２スイッチＳ２と第２抵抗２３ａとが並列に接続される第２回路部２３と、第２回路部２３を介して供給される直流電圧を平滑する第２コンデンサ２４と、第２コンデンサ２４で平滑された直流電圧を交流電圧に変換する第２インバータ２５と、第２スイッチＳ２の開動作および閉動作を制御する第２制御部２６とを備える。

第１回路部１３と第１コンデンサ１４とが接続されている線路と、第２回路部２３と第２コンデンサ２４とが接続されている線路とが接続されている。第１コンバータ１２と第１コンデンサ１４とが接続されている線路と、第２コンバータ２２と第２コンデンサ２４とが接続されている線路とが接続されている。

第１制御部１６は、電圧検出部１７で検出された電圧が予め定められている閾値を上回ったことを示す第１検出信号を検出してから、第１スイッチＳ１が閉状態に遷移するまでに要する第１閉時間と、第１検出信号が第２制御部２６に検出されてから、第２スイッチＳ２が閉状態に遷移するまでに要する第２閉時間と、のいずれか遅い方の時間に基づいて算出されたタイミングで第１スイッチＳ１に閉動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を出力する。以下では、第１検出信号をＳｍａｉｎ（ＯＮ）と称する。また、第１閉時間と第２閉時間とのいずれか遅い方の時間を第１時間ｔｓｏｎと称する。

第２制御部２６は、第１時間ｔｓｏｎに基づいて算出されたタイミングで第２スイッチＳ２に閉動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を出力する。

上位コントローラ３は、電圧検出部１７で検出された電圧が予め定められている閾値を上回っていることを検出した場合、Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）を生成し、生成したＳｍａｉｎ（ＯＮ）を第１制御部１６および第２制御部２６に出力する。

第１閉時間は、Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）が第１制御部１６で検出されるまでに要する第１待機時間ｔｓ１ｏｎと、第１制御部１６から閉動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を受信してから第１スイッチＳ１が閉状態に遷移するまでに要する第１遷移時間ｔｄ１ｏｎとの合計時間である。

第２閉時間は、Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）が第２制御部２６に検出されるまでに要する第２待機時間ｔｓ２ｏｎと、第２制御部２６から閉動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を受信してから第２スイッチＳ２が閉状態に遷移するまでに要する第２遷移時間ｔｄ２ｏｎとの合計時間である。

第１制御部１６は、電圧検出部１７で検出された電圧が予め定められている閾値を下回ったことを示す第２検出信号を検出してから、第１スイッチＳ１が開状態に遷移するまでに要する第１開時間と、第２検出信号が第２制御部２６に検出されてから、第２スイッチＳ２が開状態に遷移するまでに要する第２開時間と、のいずれか遅い方の時間に基づいて算出されたタイミングで第１スイッチＳ１に開動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を出力する。以下では、第２検出信号をＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）と称する。また、第１開時間と第２開時間とのいずれか遅い方の時間を第２時間ｔｓｏｆｆと称する。

第２制御部２６は、第２時間ｔｓｏｆｆに基づいて、第２スイッチＳ２に開動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を出力する。

上位コントローラ３は、電圧検出部１７で検出された電圧が予め定められている閾値を下回っていることを検出した場合、Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）を生成し、生成したＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）を第１制御部１６および第２制御部２６に出力する。

第１開時間は、Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）が第１制御部１６に検出されるまでに要する第３待機時間ｔｓ１ｏｆｆと、第１制御部１６から開動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を受信してから第１スイッチＳ１が開状態に遷移するまでに要する第３遷移時間ｔｄ１ｏｆｆとの合計時間である。

第２開時間は、Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）が第２制御部２６に検出されるまでに要する第４待機時間ｔｓ２ｏｆｆと、第２制御部２６から開動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を受信してから第２スイッチＳ２が開状態に遷移するまでに要する第４遷移時間ｔｄ２ｏｆｆとの合計時間である。

ここで、第１電源回路部１１と第２電源回路部２１との動作について、図２に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。なお、以下では、第１スイッチＳ１は、第２スイッチＳ２よりも動作時間が長い場合を想定して説明を行う。また、電源２から電圧が供給されておらず、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２が開状態になっており、第１コンデンサ１４および第２コンデンサ２４には充電されていない状態から、電源２から電圧が供給された場合の第１電源回路部１１と第２電源回路部２１との動作を説明する。さらに、第１閉時間と第２閉時間とのいずれか遅い方の時間である第１時間ｔｓｏｎは、予め決定されているものとする。

上位コントローラ３は、電圧検出部１７で検出された電圧が予め定められている閾値を上回っていることを検出した場合、Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）を生成し、生成したＳｍａｉｎ（ＯＮ）を第１制御部１６および第２制御部２６に出力する。

第１制御部１６は、Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）を検出してから、第１時間ｔｓｏｎ経過後に第１スイッチＳ１が閉状態になるように、第１スイッチＳ１に指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を出力する。第１スイッチＳ１は、第１制御部１６から閉動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を受信してから実際に閉状態になるまでに第１遷移時間ｔｄ１ｏｎかかる。よって、第１制御部１６は、第１遷移時間ｔｄ１ｏｎを考慮して、「第１時間ｔｓｏｎ−第１遷移時間ｔｄ１ｏｎ」に相当する第１待機時間ｔｓ１ｏｎだけ指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）の出力を遅延させる。第１スイッチＳ１は、第１制御部１６がＳｍａｉｎ（ＯＮ）を検出してから、第１時間ｔｓｏｎ経過後に閉状態になる。

第２制御部２６は、Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）を検出してから、第１時間ｔｓｏｎ経過後に第２スイッチＳ２が閉状態になるように、第２スイッチＳ２に指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を出力する。第２スイッチＳ２は、第２制御部２６から閉動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を受信してから実際に閉状態になるまでに第２遷移時間ｔｄ２ｏｎかかる。よって、第２制御部２６は、第２遷移時間ｔｄ２ｏｎを考慮して、「第１時間ｔｓｏｎ−第２遷移時間ｔｄ２ｏｎ」に相当する第２待機時間ｔｓ２ｏｎだけ指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）の出力を遅延させる。第２スイッチＳ２は、第２制御部２６がＳｍａｉｎ（ＯＮ）を検出してから、第１時間ｔｓｏｎ経過後に閉状態になる。

このようにして、電力変換装置１は、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２を第１時間ｔｓｏｎ経過後に閉状態にすることができ、複数のスイッチの動作時間のばらつきを抑制することができる。

つぎに、電源２から電源が供給されており、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２が閉状態になっており、第１コンデンサ１４および第２コンデンサ２４が充電されている状態から、電源２から電圧の供給が停止した場合の第１電源回路部１１と第２電源回路部２１との動作を説明する。また、第１開時間と第２開時間とのいずれか遅い方の時間である第２時間ｔｓｏｆｆは、予め決定されているものとする。

上位コントローラ３は、電圧検出部１７で検出された電圧が予め定められている閾値を下回っていることを検出した場合、Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）を生成し、生成したＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）を第１制御部１６および第２制御部２６に出力する。

第１制御部１６は、Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）を検出してから、第２時間ｔｓｏｆｆ経過後に第１スイッチＳ１が開状態になるように、第１スイッチＳ１に指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を出力する。第１スイッチＳ１は、第１制御部１６から開動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を受信してから実際に開状態になるまでに第３遷移時間ｔｄ１ｏｆｆかかる。よって、第１制御部１６は、第３遷移時間ｔｄ１ｏｆｆを考慮して、「第２時間ｔｓｏｆｆ−第３遷移時間ｔｄ１ｏｆｆ」に相当する第３待機時間ｔｓ１ｏｆｆだけ指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）の出力を遅延させる。第１スイッチＳ１は、第１制御部１６がＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）を検出してから、第２時間ｔｓｏｆｆ経過後に開状態になる。

第２制御部２６は、Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）を検出してから、第２時間ｔｓｏｆｆ経過後に第２スイッチＳ２が開状態になるように、第２スイッチＳ２に指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を出力する。第２スイッチＳ２は、第２制御部２６から開動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を受信してから実際に開状態になるまでに第４遷移時間ｔｄ２ｏｆｆかかる。よって、第２制御部２６は、第４遷移時間ｔｄ２ｏｆｆを考慮して、「第２時間ｔｓｏｆｆ−第４遷移時間ｔｄ２ｏｆｆ」に相当する第４待機時間ｔｓ２ｏｆｆだけ指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）の出力を遅延させる。第２スイッチＳ２は、第２制御部２６がＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）を検出してから、第２時間ｔｓｏｆｆ経過後に開状態になる。

このようにして、電力変換装置１は、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２を第２時間ｔｓｏｆｆ経過後に開状態にすることができ、複数のスイッチの動作時間のばらつきを抑制することができる。

＜アンサーバック機能＞
また、第１スイッチＳ１は、第１制御部１６から閉動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を受信してから閉状態に遷移するまでに要する第１遷移時間ｔｄ１ｏｎ、および第１制御部１６から開動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を受信してから閉状態に遷移するまでに要する第３遷移時間ｔｄ１ｏｆｆを第１制御部１６に通知するアンサーバック機能を有していてもよい。

また、第２スイッチＳ２は、第２制御部２６から閉動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を受信してから閉状態に遷移するまでに要する第２遷移時間ｔｄ２ｏｎ、および第２制御部２６から開動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を受信してから閉状態に遷移するまでに要する第４遷移時間ｔｄ２ｏｆｆを第２制御部２６に通知するアンサーバック機能を有していてもよい。

当該構成によれば、電力変換装置１は、第１時間ｔｓｏｎおよび第２時間ｔｓｏｆｆを正確に算出することができ、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２を開状態にするタイミング、および第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２を閉状態にするタイミングの同時性を向上することができる。

＜伝達遅れの対策＞
ここで、上位コントローラ３と第１制御部１６と間の距離が短く、上位コントローラ３と第２制御部２６との間の距離が大きい場合や、上位コントローラ３と第２制御部２６との間に中継器が存在する場合などに、上位コントローラ３から出力されたＳｍａｉｎ（ＯＮ）およびＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）が第２制御部２６に到達するまでに時間がかかる場合がある。このように、第２制御部２６に伝達するＳｍａｉｎ（ＯＮ）およびＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）の遅れが大きい場合には、当該伝達遅れの時間も考慮して、第１待機時間ｔｓ１ｏｎ、第２待機時間ｔｓ２ｏｎ、第３待機時間ｔｓ１ｏｆｆおよび第４待機時間ｔｓ２ｏｆｆを調整する構成でもよい。

以下では、Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）の伝達遅れの時間を第１伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｎと称する。また、Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）の伝達遅れの時間を第２伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｆｆと称する。

ここで、第１電源回路部１１において、第１伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｎおよび第２伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｆｆを考慮する場合について説明する。

第１電源回路部１１は、（１）式に基づいて第１待機時間ｔｓ１ｏｎを決定する。なお、（２）式は、第１伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｎを考慮しない場合の第１待機時間ｔｓ１ｏｎである。
第１待機時間ｔｓ１ｏｎ＝第１時間ｔｓｏｎ−第１遷移時間ｔｄ１ｏｎ＋第１伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｎ ・・・（１）
第１待機時間ｔｓ１ｏｎ＝第１時間ｔｓｏｎ−第１遷移時間ｔｄ１ｏｎ ・・・（２）

また、第１電源回路部１１は、（３）式に基づいて第３待機時間ｔｓ１ｏｆｆを決定する。なお、（４）式は、第２伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｆｆを考慮しない場合の第３待機時間ｔｓ１ｏｆｆである。
第３待機時間ｔｓ１ｏｆｆ＝第２時間ｔｓｏｆｆ−第３遷移時間ｔｄ１ｏｆｆ＋第２伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｆｆ ・・・（３）
第３待機時間ｔｓ１ｏｆｆ＝第２時間ｔｓｏｆｆ−第３遷移時間ｔｄ１ｏｆｆ ・・・（４）

つぎに、第２電源回路部２１において、第１伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｎおよび第２伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｆｆを考慮する場合について説明する。

第２電源回路部２１は、（５）式に基づいて第２待機時間ｔｓ２ｏｎを決定する。なお、（６）式は、第１伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｎを考慮しない場合の第２待機時間ｔｓ２ｏｎである。
第２待機時間ｔｓ２ｏｎ＝第１時間ｔｓｏｎ−第２遷移時間ｔｄ２ｏｎ−第１伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｎ ・・・（５）
第２待機時間ｔｓ２ｏｎ＝第１時間ｔｓｏｎ−第２遷移時間ｔｄ２ｏｎ ・・・（６）

また、第２電源回路部２１は、（７）式に基づいて第４待機時間ｔｓ２ｏｆｆを決定する。なお、（８）式は、第２伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｆｆを考慮しない場合の第４待機時間ｔｓ２ｏｆｆである。
第４待機時間ｔｓ２ｏｆｆ＝第２時間ｔｓｏｆｆ−第４遷移時間ｔｄ２ｏｆｆ−第２伝達遅れ時間ｔｓｍｄｏｆｆ ・・・（７）
第４待機時間ｔｓ２ｏｆｆ＝第２時間ｔｓｏｆｆ−第４遷移時間ｔｄ２ｏｆｆ ・・・（８）

当該構成によれば、電力変換装置１は、第２制御部２６に伝達するＳｍａｉｎ（ＯＮ）およびＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）の遅れが大きい場合であっても、第１電源回路部１１側または第２電源回路部２１側において伝達の遅れを調整するので、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２を第１時間ｔｓｏｎ経過後に閉状態にすることができ、また、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２を第２時間ｔｓｏｆｆ経過後に開状態にすることができ、複数のスイッチの動作時間のばらつきを抑制することができる。

なお、実施の形態１では、電力変換装置１は、第１電源回路部１１と第２電源回路部２１とが並列に接続される例を示したが、電源回路部は２つに限られず、３つ以上が並列に接続される構成であってもよい。

実施の形態２．
つぎに、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、上位コントローラ３が存在しないことが実施の形態１と異なる。以下では、実施の形態１にかかる電力変換装置１の構成と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。

電力変換装置４は、電圧を変換する第１電源回路部３１と、電圧を変換する第２電源回路部４１とが並列に接続されて構成されている。

第１電源回路部３１は、電源２から供給された交流電圧を直流電圧に変換する第１コンバータ１２と、第１スイッチＳ１と第１抵抗１３ａとが並列に接続される第１回路部１３と、第１回路部１３を介して供給される直流電圧を平滑する第１コンデンサ１４と、第１コンデンサ１４で平滑された直流電圧を交流電圧に変換する第１インバータ１５と、第１スイッチＳ１の開動作および閉動作を制御する第１制御部３２と、第１コンデンサ１４の両端の電圧を検出する電圧検出部１７とを備える。

第２電源回路部４１は、電源２から供給された交流電圧を直流電圧に変換する第２コンバータ２２と、第２スイッチＳ２と第２抵抗２３ａとが並列に接続される第２回路部２３と、第２回路部２３を介して供給される直流電圧を平滑する第２コンデンサ２４と、第２コンデンサ２４で平滑された直流電圧を交流電圧に変換する第２インバータ２５と、第２スイッチＳ２の開動作および閉動作を制御する第２制御部４２とを備える。

第１制御部３２は、電圧検出部１７で検出された電圧が閾値を上回ったことを検出した場合には、Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）を生成し、当該Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）を第２制御部４２に出力する。また、第１制御部３２は、Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）を検出してから、第１スイッチＳ１が閉状態に遷移するまでに要する第１閉時間と、Ｓｍａｉｎ（ＯＮ）が第２制御部４２に検出されてから、第２スイッチＳ２が閉状態に遷移するまでに要する第２閉時間と、のいずれか遅い方の時間に基づいて算出されたタイミングで第１スイッチＳ１に閉動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌを出力する。以下では、第１検出信号をＳｍａｉｎ（ＯＮ）と称する。また、第１閉時間と第２閉時間とのいずれか遅い方の時間を第１時間ｔｓｏｎと称する。

第２制御部４２は、第１時間ｔｓｏｎに基づいて算出されたタイミングで第２スイッチＳ２に閉動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＮ）を出力する。

また、第１制御部３２は、電圧検出部１７で検出された電圧が予め定められている閾値を下回ったことを検出した場合には、Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）を生成し、当該Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）を第２制御部４２に出力する。また、第１制御部３２は、Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）を検出してから、第１スイッチＳ１が開状態に遷移するまでに要する第１開時間と、Ｓｍａｉｎ（ＯＦＦ）が第２制御部４２に検出されてから、第２スイッチＳ２が開状態に遷移するまでに要する第２開時間と、のいずれか遅い方の時間に基づいて算出されたタイミングで第１スイッチＳ１に開動作の指令信号Ｓ１ｓｉｇｎａｌを出力する。以下では、第２検出信号をＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）と称する。また、第１開時間と第２開時間とのいずれか遅い方の時間を第２時間ｔｓｏｆｆと称する。

第２制御部４２は、第２時間ｔｓｏｆｆに基づいて、第２スイッチＳ２に開動作の指令信号Ｓ２ｓｉｇｎａｌ（ＯＦＦ）を出力する。

このようにして、電力変換装置４は、マスター側である第１制御部３２によりＳｍａｉｎ（ＯＮ）およびＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）を生成し、スレーブ側である第２制御部４２にＳｍａｉｎ（ＯＮ）およびＳｍａｉｎ（ＯＦＦ）を出力することにより、上位コントローラを不要とし、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２を第１時間ｔｓｏｎ経過後に閉状態にすることができ、また、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２を第２時間ｔｓｏｆｆ経過後に開状態にすることができ、複数のスイッチの動作時間のばらつきを抑制することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，４ 電力変換装置、２ 電源、３ 上位コントローラ、１１，３１ 第１電源回路部、１２ 第１コンバータ、１３ 第１回路部、１３ａ 第１抵抗、１４ 第１コンデンサ、１５ 第１インバータ、１６，３２ 第１制御部、１７ 電圧検出部、２１，４１ 第２電源回路部、２２ 第２コンバータ、２３ 第２回路部、２３ａ 第２抵抗、２４ 第２コンデンサ、２５ 第２インバータ、２６，４２ 第２制御部、Ｓ１ 第１スイッチ、Ｓ２ 第２スイッチ。

Claims (4)

1. 電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する第１コンバータと、
   第１スイッチと第１抵抗とが並列に接続される第１回路部と、
   前記第１回路部を介して供給される直流電圧を平滑する第１コンデンサと、
   前記第１コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換する第１インバータと、
   前記第１スイッチの開動作および閉動作を制御する第１制御部と、を備える第１電源回路部と、
   前記電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する第２コンバータと、
   第２スイッチと第２抵抗とが並列に接続される第２回路部と、
   前記第２回路部を介して供給される直流電圧を平滑する第２コンデンサと、
   前記第２コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換する第２インバータと、
   前記第２スイッチの開動作および閉動作を制御する第２制御部と、を備える第２電源回路部と、
   前記第１コンデンサの両端の電圧、または前記第２コンデンサの両端の電圧を検出する電圧検出部と、を備え、
   前記第１回路部と前記第１コンデンサとが接続されている線路と、前記第２回路部と前記第２コンデンサとが接続されている線路とが接続され、前記第１コンバータと前記第１コンデンサとが接続されている線路と、前記第２コンバータと前記第２コンデンサとが接続されている線路とが接続され、
   前記第１制御部は、前記電圧検出部で検出された電圧が予め定められている閾値を上回ったことを示す第１検出信号を検出してから、前記第１スイッチが閉状態に遷移するまでに要する第１閉時間と、前記第１検出信号が前記第２制御部に検出されてから、前記第２スイッチが閉状態に遷移するまでに要する第２閉時間と、のいずれか遅い方の時間に基づいて、前記第１スイッチに閉動作の指令信号を出力し、
   前記第２制御部は、前記第１閉時間と前記第２閉時間とのいずれか遅い方の時間に基づいて、前記第２スイッチに閉動作の指令信号を出力し、
   前記第１制御部は、前記電圧検出部で検出された電圧が予め定められている閾値を下回ったことを示す第２検出信号を検出してから、前記第１スイッチが開状態に遷移するまでに要する第１開時間と、前記第２検出信号が前記第２制御部に検出されてから、前記第２スイッチが開状態に遷移するまでに要する第２開時間と、のいずれか遅い方の時間に基づいて、前記第１スイッチに開動作の指令信号を出力し、
   前記第２制御部は、前記第１開時間と前記第２開時間とのいずれか遅い方の時間に基づいて、前記第２スイッチに開動作の指令信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
2. 前記第１閉時間は、前記第１検出信号が前記第１制御部で検出されるまでに要する第１時間と、前記第１制御部から閉動作の指令信号を受信してから前記第１スイッチが閉状態に遷移するまでに要する第１遷移時間との合計時間であり、
   前記第２閉時間は、前記第１検出信号が前記第２制御部に検出されるまでに要する第２時間と、前記第２制御部から閉動作の指令信号を受信してから前記第２スイッチが閉状態に遷移するまでに要する第２遷移時間との合計時間であり、
   前記第１開時間は、前記第２検出信号が前記第１制御部に検出されるまでに要する第３時間と、前記第１制御部から開動作の指令信号を受信してから前記第１スイッチが開状態に遷移するまでに要する第３遷移時間との合計時間であり、
   前記第２開時間は、前記第２検出信号が前記第２制御部に検出されるまでに要する第４時間と、前記第２制御部から開動作の指令信号を受信してから前記第２スイッチが開状態に遷移するまでに要する第４遷移時間との合計時間であることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記第１制御部は、前記電圧検出部で検出された電圧が前記閾値を上回った場合には、前記第１検出信号を生成し、当該第１検出信号を前記第２制御部に出力し、
   前記電圧検出部で検出された電圧が予め定められている閾値を下回った場合には、前記第２検出信号を生成し、当該第２検出信号を前記第２制御部に出力することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
4. 前記第１スイッチは、前記第１遷移時間および前記第３遷移時間を前記第１制御部に通知し、
   前記第２スイッチは、前記第２遷移時間および前記第４遷移時間を前記第２制御部に通知することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。

Images