JP2013188057A - Dc/dc converter, power conversion apparatus, and distributed power source system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3レベル電力変換装置に係り、中間点電位を安定化させて出力動作を安定にすることができる装置に関する。 The present invention relates to a three-level power converter, and more particularly to an apparatus that can stabilize an output operation by stabilizing an intermediate point potential.
従来、3つ以上の複数の電圧レベルを有するパルス電圧波形を生成することにより、直流を交流に電力変換する所謂マルチレベルインバータが種々開発されている(例えば特許文献1)。前記マルチレベルインバータにおいて、3つの電圧レベルを有するものを3レベルインバータと称する。 2. Description of the Related Art Conventionally, various so-called multi-level inverters that convert DC power to AC power by generating pulse voltage waveforms having three or more voltage levels have been developed (for example, Patent Document 1). The multilevel inverter having three voltage levels is referred to as a three-level inverter.
このような3レベルインバータの従来例を図4に示す。図4は分散電源を直流電源とする商用電力系統と連系して交流電力を出力する電力変換装置を示す。図4に示すインバータ回路は、3つの電圧レベルを出力する3レベルインバータ150であり、3レベル変換部150Aと、LCフィルタ部150Bから成る。3レベル変換部150Aの入力側には、直流電源Vdcが入力側に接続されたDC/DCコンバータ100の出力側が接続される。また、LCフィルタ部150Bの出力側には商用系統200が接続される。電力変換装置は、DC/DCコンバータ100と3レベルインバータ150から構成される。
A conventional example of such a three-level inverter is shown in FIG. FIG. 4 shows a power converter that outputs AC power in connection with a commercial power system using a distributed power source as a DC power source. The inverter circuit shown in FIG. 4 is a three-
3レベル変換部150Aは、平滑コンデンサC1及びC2と、MOSFETから構成されるスイッチング素子Q1、Q2、Q3及びQ4と、IGBTから構成されるスイッチング素子Q5、Q6、Q7及びQ8を有している。LCフィルタ部150Bは、リアクトルL1及びL2と、出力コンデンサC3を有している。
The three-
DC/DCコンバータ100のプラス出力端子T10には、ハイサイド側の平滑コンデンサC1の一端が接続され、DC/DCコンバータ100のマイナス出力端子T20には、ローサイド側の平滑コンデンサC2の一端が接続され、平滑コンデンサC1とC2は直列に接続される。
One end of a high-side smoothing capacitor C1 is connected to the positive output terminal T10 of the DC /
また、プラス出力端子T10には、スイッチング素子Q1のドレインが接続され、マイナス出力端子T20には、スイッチング素子Q2のソースが接続され、スイッチング素子Q1のソースとスイッチング素子Q2のドレインが接続される。なお、各スイッチング素子Q1及びQ2のドレイン・ソース間には逆並列ダイオードが接続される。 The positive output terminal T10 is connected to the drain of the switching element Q1, the negative output terminal T20 is connected to the source of the switching element Q2, and the source of the switching element Q1 and the drain of the switching element Q2 are connected. An antiparallel diode is connected between the drain and source of each switching element Q1 and Q2.
平滑コンデンサC1とC2の接続点と、スイッチング素子Q1とQ2の接続点の間には、スイッチング素子Q5とQ6が逆直列に接続される。各スイッチング素子Q5及びQ6のコレクタ・エミッタ間には逆並列ダイオードが接続されており、スイッチング素子Q5及びQ6と逆並列ダイオードから双方向スイッチが構成される。 Switching elements Q5 and Q6 are connected in anti-series between the connection point of the smoothing capacitors C1 and C2 and the connection point of the switching elements Q1 and Q2. Anti-parallel diodes are connected between the collectors and emitters of the switching elements Q5 and Q6, and a bidirectional switch is configured by the switching elements Q5 and Q6 and the anti-parallel diodes.
また、プラス出力端子T10には、スイッチング素子Q3のドレインが接続され、マイナス出力端子T20には、スイッチング素子Q4のソースが接続され、スイッチング素子Q3のソースとスイッチング素子Q4のドレインが接続される。なお、各スイッチング素子Q3及びQ4のドレイン・ソース間には逆並列ダイオードが接続される。 Further, the drain of the switching element Q3 is connected to the plus output terminal T10, the source of the switching element Q4 is connected to the minus output terminal T20, and the source of the switching element Q3 and the drain of the switching element Q4 are connected. An antiparallel diode is connected between the drain and source of each switching element Q3 and Q4.
平滑コンデンサC1とC2の接続点と、スイッチング素子Q3とQ4の接続点の間には、スイッチング素子Q7とQ8が逆直列に接続される。各スイッチング素子Q7及びQ8のコレクタ・エミッタ間には逆並列ダイオードが接続されており、スイッチング素子Q7及びQ8と逆並列ダイオードから双方向スイッチが構成される。 Switching elements Q7 and Q8 are connected in anti-series between the connection point of the smoothing capacitors C1 and C2 and the connection point of the switching elements Q3 and Q4. An antiparallel diode is connected between the collectors and emitters of the switching elements Q7 and Q8, and a bidirectional switch is constituted by the switching elements Q7 and Q8 and the antiparallel diode.
そして、スイッチング素子Q1とQ2の接続点がリアクトルL1の一端に接続され、スイッチング素子Q3とQ4の接続点がリアクトルL2の一端に接続される。 A connection point between switching elements Q1 and Q2 is connected to one end of reactor L1, and a connection point between switching elements Q3 and Q4 is connected to one end of reactor L2.
ここで、平滑コンデンサC1とC2の直列接続された組の両端電圧をVinとし、ハイサイド側の平滑コンデンサC1の両端電圧V1とローサイド側の平滑コンデンサC2の両端電圧V2が、中間点電位(コンデンサC1とC2の接続点の電位)が中間値で安定することにより、V1=V2=Vin/2の関係であるとする。 Here, Vin is the voltage across the pair of smoothing capacitors C1 and C2 connected in series, and the voltage V1 across the high-side smoothing capacitor C1 and the voltage V2 across the low-side smoothing capacitor C2 are the midpoint potential (capacitor). It is assumed that the relationship of V1 = V2 = Vin / 2 is established when the potential at the connection point between C1 and C2 is stabilized at an intermediate value.
この場合、スイッチング素子Q1及びQ4をオンとすることにより、3レベル変換部150Aの出力電圧VoutはVinとなる。また、スイッチング素子Q6及びQ4をオンとすることにより、3レベル変換部150Aの出力電圧VoutはVin/2となる。また、スイッチング素子Q6及びQ7をオンとすることにより、3レベル変換部150Aの出力電圧Voutはゼロとなる。
In this case, when the switching elements Q1 and Q4 are turned on, the output voltage Vout of the three-
さらに、スイッチング素子Q3及びQ2をオンとすることにより、3レベル変換部150Aの出力電圧Voutは−Vinとなる。また、スイッチング素子Q8及びQ2をオンとすることにより、3レベル変換部150Aの出力電圧Voutは−Vin/2となる。
Further, when the switching elements Q3 and Q2 are turned on, the output voltage Vout of the three-
このようなスイッチ素子のスイッチングパターンを切り替えることにより、例えば図5に示すように、3つのレベルを有した3レベル変換部150Aの出力電圧Voutを得ることができる。そして、出力電圧VoutをLCフィルタ部150Bによりフィルタリングすることにより、正弦波状の出力電流波形を商用系統200へ出力することができる。
By switching the switching pattern of such switch elements, for example, as shown in FIG. 5, the output voltage Vout of the three-
しかしながら、上述した従来の3レベルインバータでは、図6に示すように、平滑コンデンサC1及びC2への前段のDC/DCコンバータ100からの充電は、同じ電流経路による充電であり、各コンデンサ間で容量にバラツキがあると、中間点電位がDC/DCコンバータ100の出力電圧の中間値よりずれてしまい、ハイサイド側の平滑コンデンサC1の両端電圧V1とローサイド側の平滑コンデンサC2の両端電圧V2のバランスが崩れてしまう。この場合、インバータが出力するパルス電圧はレベルがアンバランスとなる波形を出力してしまい、3レベルインバータ150の出力電流Ioutが正常な波形とならない。
However, in the above-described conventional three-level inverter, as shown in FIG. 6, the charging from the DC /
ここで、特許文献2に開示された技術を用いれば、平滑コンデンサC1及びC2のそれぞれに対応して前段にコンバータを設けることにより、各平滑コンデンサの両端電圧のバランスをとることが考えられる。しかしながら、この場合は、各々のコンバータにおける出力電圧制御が必要であり、複雑な制御を要するという問題がある。
Here, if the technique disclosed in
そこで、本発明は、複雑な制御を使用することなく、3レベルインバータを安定して出力動作させることを可能とするDC/DCコンバータ、電力変換装置及び分散電源システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a DC / DC converter, a power converter, and a distributed power supply system that can stably output an operation of a three-level inverter without using complicated control. .
上記目的を達成するために本発明のDC/DCコンバータは、直列接続されたハイサイド側の第1平滑コンデンサ及びローサイド側の第2平滑コンデンサと、
2次巻線にセンタータップが設けられたトランスと、
前記2次巻線に発生する交流電圧を前記センタータップにより分割した電圧を整流して第1平滑コンデンサ及び第2平滑コンデンサの各々に入力させる整流部と、を備え、
第1平滑コンデンサ及び第2平滑コンデンサの後段側に3レベルインバータを接続可能である構成とする。
In order to achieve the above object, a DC / DC converter according to the present invention includes a high-side first smoothing capacitor and a low-side second smoothing capacitor connected in series,
A transformer with a center tap in the secondary winding;
A rectifier that rectifies a voltage obtained by dividing the AC voltage generated in the secondary winding by the center tap and inputs the rectified voltage to each of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor;
A three-level inverter can be connected to the rear side of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor.
このような構成によれば、複雑な制御を使用することなく、第1平滑コンデンサの両端電圧と第2平滑コンデンサの両端電圧のバランスをほぼ保つことができ、後段側に接続された3レベルインバータは、正常な3レベルのパルス電圧を生成して安定した交流出力を行うことができる。 According to such a configuration, the balance between the voltage across the first smoothing capacitor and the voltage across the second smoothing capacitor can be substantially maintained without using complicated control, and a three-level inverter connected to the rear stage side. Can generate a normal three-level pulse voltage and perform stable AC output.
また、上記構成において、前記整流部は、第1ダイオード、第2ダイオード、第3ダイオード及び第4ダイオードを有しており、
前記2次巻線の一端は第1ダイオードのアノードと第2ダイオードのカソードに共通接続され、
前記2次巻線の他端は第4ダイオードのアノードと第3ダイオードのカソードに共通接続され、
第1ダイオードのカソードは、第4ダイオードのカソードと第1平滑コンデンサの一端に共通接続され、
第1平滑コンデンサの他端は、前記センタータップと第2平滑コンデンサの一端に共通接続され、
第2平滑コンデンサの他端は、第2ダイオードのアノードと第3ダイオードのアノードの接続点に接続される構成としてもよい。
Further, in the above configuration, the rectifier unit includes a first diode, a second diode, a third diode, and a fourth diode,
One end of the secondary winding is commonly connected to the anode of the first diode and the cathode of the second diode;
The other end of the secondary winding is commonly connected to the anode of the fourth diode and the cathode of the third diode,
The cathode of the first diode is commonly connected to the cathode of the fourth diode and one end of the first smoothing capacitor,
The other end of the first smoothing capacitor is commonly connected to one end of the center tap and the second smoothing capacitor,
The other end of the second smoothing capacitor may be connected to a connection point between the anode of the second diode and the anode of the third diode.
また、本発明の電力変換装置は、上記いずれかの構成のDC/DCコンバータと、当該DC/DCコンバータの後段側に接続される3レベルインバータと、を備える。 Moreover, the power converter device of this invention is provided with the DC / DC converter of one of the said structures, and the 3 level inverter connected to the back | latter stage side of the said DC / DC converter.
また、本発明の分散電源システムは、上記電力変換装置と、当該電力変換装置が有するDC/DCコンバータの前段側に接続される太陽電池、燃料電池または蓄電池と、を備える。 Moreover, the distributed power supply system of this invention is equipped with the said power converter device and the solar cell, fuel cell, or storage battery connected to the front | former stage side of the DC / DC converter which the said power converter device has.
本発明によると、複雑な制御を使用することなく、3レベルインバータを安定して出力動作させることを可能とする。 According to the present invention, the three-level inverter can be stably output without using complicated control.
(第1実施形態)
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明の第1実施形態に係る系統連系を目的としたDC/AC変換システムの構成を図1に示す。
(First embodiment)
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a DC / AC conversion system for grid connection according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すDC/AC変換システムは、直流電源Vdcと、DC/DCコンバータ10と、3レベルインバータ15を備えている。DC/DCコンバータ10の入力側には直流電源Vdcが接続される。3レベルインバータ15は、3レベル変換部15Aと、LCフィルタ部15Bを有し、3レベル変換部15Aの入力側にはDC/DCコンバータ10の出力側が接続される。LCフィルタ部15Bの出力側には商用系統20が接続される。DC/DCコンバータ10と3レベルインバータ15とから電力変換装置が構成される。
The DC / AC conversion system shown in FIG. 1 includes a DC power supply Vdc, a DC /
DC/DCコンバータ10は、直流電源Vdcから入力される直流電力を所定の電圧の直流電力に変換して出力する。3レベルインバータ15Aは、DC/DCコンバータ10から出力される直流電力を3つのレベルを有した電圧信号に変換する。LCフィルタ部15Bは、3レベルインバータ15Aから出力される電圧信号をフィルタリングして正弦波状の出力電流波形を商用系統20に出力する。
The DC /
直流電源Vdcを例えば太陽電池とした場合は、図1に示すDC/AC変換システムは、太陽光発電システムに相当することとなる。 When the DC power supply Vdc is a solar cell, for example, the DC / AC conversion system shown in FIG. 1 corresponds to a solar power generation system.
3レベル変換部15Aの構成は、上述した図4に示す従来の3レベル変換部150Aのうち平滑コンデンサC1及びC2より後段の構成と同様であり、LCフィルタ部15Bも図4に示す従来のLCフィルタ部150Bと同様の構成であるので、ここでは詳述を省く。
The configuration of the three-
ここで、DC/DCコンバータ10の内部構成を図2に示す。図2に示すように、DC/DCコンバータ10は、入力コンデンサC100と、MOSFETで構成されるスイッチング素子SW1、SW2、SW3及びSW4と、共振コンデンサCrと、2次巻線にセンタータップCTを設けたトランスTr1と、整流部を構成するダイオードD1、D2、D3及びD4と、ハイサイド側の平滑コンデンサC101と、ローサイド側の平滑コンデンサC102と、入力端子Tin1及びTin2と、出力端子T1、T2、T3及びT4を備えており、所謂フルブリッジ型のLLC共振を用いたDC/DCコンバータである。
Here, the internal configuration of the DC /
直流電源Vdcのプラス側が入力端子Tin1に接続され、マイナス側が入力端子Tin2に接続される。コンデンサC100の一端が入力端子Tin1に接続され、他端が入力端子Tin2に接続される。 The plus side of the DC power supply Vdc is connected to the input terminal Tin1, and the minus side is connected to the input terminal Tin2. One end of the capacitor C100 is connected to the input terminal Tin1, and the other end is connected to the input terminal Tin2.
スイッチング素子SW1とSW2の直列接続された組と、スイッチング素子SW3とSW4の直列接続された組が入力コンデンサC100と並列接続される。各スイッチング素子SW1〜SW4のドレイン・ソース間には、逆並列ダイオードが接続される。 A set of switching elements SW1 and SW2 connected in series and a set of switching elements SW3 and SW4 connected in series are connected in parallel to the input capacitor C100. An antiparallel diode is connected between the drain and source of each of the switching elements SW1 to SW4.
スイッチング素子SW3のソースとスイッチング素子SW4のドレインの接続点に共振コンデンサCr1の一端が接続され、共振コンデンサCr1の他端にトランスTr1の1次巻線の一端が接続される。1次巻線の他端は、スイッチング素子SW1のソースとスイッチング素子SW2のドレインの接続点に接続される。 One end of the resonance capacitor Cr1 is connected to a connection point between the source of the switching element SW3 and the drain of the switching element SW4, and one end of the primary winding of the transformer Tr1 is connected to the other end of the resonance capacitor Cr1. The other end of the primary winding is connected to a connection point between the source of the switching element SW1 and the drain of the switching element SW2.
トランスTr1の2次巻線にはセンタータップCTが設けられる。2次巻線の一端はダイオードD1のアノードとダイオードD2のカソードに共通接続される。2次巻線の他端はダイオードD4のアノードとダイオードD3のカソードに共通接続される。 A center tap CT is provided in the secondary winding of the transformer Tr1. One end of the secondary winding is commonly connected to the anode of the diode D1 and the cathode of the diode D2. The other end of the secondary winding is commonly connected to the anode of the diode D4 and the cathode of the diode D3.
ダイオードD1のカソードは、ダイオードD4のカソード、コンデンサC101の一端及び出力端子T1に共通接続される。平滑コンデンサC101の他端は、出力端子T3、センタータップCT、出力端子T4及び平滑コンデンサC102の一端に共通接続される。平滑コンデンサC102の他端は、ダイオードD2のアノードとダイオードD3のアノードの接続点と、出力端子T2に共通接続される。 The cathode of the diode D1 is commonly connected to the cathode of the diode D4, one end of the capacitor C101, and the output terminal T1. The other end of the smoothing capacitor C101 is connected in common to the output terminal T3, the center tap CT, the output terminal T4, and one end of the smoothing capacitor C102. The other end of the smoothing capacitor C102 is commonly connected to a connection point between the anode of the diode D2 and the anode of the diode D3, and the output terminal T2.
出力端子T1は、スイッチング素子Q1及びQ3(図1)のドレインに共通接続される。出力端子T2は、スイッチング素子Q2及びQ4(図1)のソースに共通接続される。出力端子T3はスイッチング素子Q5のエミッタに接続され、出力端子T4はスイッチング素子Q7のエミッタに接続される。 The output terminal T1 is commonly connected to the drains of the switching elements Q1 and Q3 (FIG. 1). The output terminal T2 is commonly connected to the sources of the switching elements Q2 and Q4 (FIG. 1). The output terminal T3 is connected to the emitter of the switching element Q5, and the output terminal T4 is connected to the emitter of the switching element Q7.
このような構成のDC/DCコンバータ10では、スイッチング素子SW1とSW4の組と、スイッチング素子SW2とSW3の組をデッドタイム(全てのスイッチング素子をオフとする期間)を設けつつ相補的にスイッチングさせることにより、トランスTr1の1次巻線に交流電流を発生させる。すると、電磁誘導によってトランスTr1の2次巻線に交流電圧が発生するが、センタータップCTによって交流電圧が等分に2分割される。
In the DC /
そして、2分割された交流電圧がダイオードD1〜D4によって整流され、整流された電圧が平滑コンデンサC101及びC102それぞれに入力される。従って、平滑コンデンサC101及びC102によりそれぞれ平滑された後の電圧はほぼ同レベルとなる。即ち、平滑コンデンサC101の両端電圧とコンデンサC102の両端電圧はほぼ同レベルとなってバランスが保たれ、中間点電位は中間値で安定する。これにより、DC/DCコンバータ10の後段に接続された3レベルインバータ15Aは、正常な3レベルのパルス電圧波形を安定して出力することができ、LCフィルタ15Bによって高次の高調波成分をフィルタリングして、図示しないインバータ制御部によって出力電流波形をフィードバック制御することにより、正弦波状の出力電流Ioutを商用系統20に出力することができる。
The divided AC voltage is rectified by the diodes D1 to D4, and the rectified voltage is input to the smoothing capacitors C101 and C102, respectively. Therefore, the voltages after being smoothed by the smoothing capacitors C101 and C102 are approximately the same level. That is, the voltage between both ends of the smoothing capacitor C101 and the voltage between both ends of the capacitor C102 are substantially the same level and the balance is maintained, and the midpoint potential is stabilized at the intermediate value. As a result, the three-
このように、本実施形態によれば、DC/DCコンバータ10において、センタータップCTを設けたトランスTr1を用いた回路を用いることにより、ハイサイド側の平滑コンデンサC101の両端電圧とローサイド側の平滑コンデンサC102の両端電圧のバランスを保つことができ、複雑な制御を必要としない。
Thus, according to the present embodiment, in the DC /
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係るDC/AC変換システムの構成を図3に示す。図3に示すDC/AC変換システムは、直流電源Vdcと、DC/DCコンバータ10’と、3レベルインバータ25から構成される。DC/DCコンバータ10’と3レベルインバータ25とから電力変換装置が構成される。なお、直流電源Vdcを例えば太陽電池とすれば太陽光発電システムを構成できる点は上述した第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
The configuration of a DC / AC conversion system according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. The DC / AC conversion system shown in FIG. 3 includes a DC power supply Vdc, a DC /
DC/DCコンバータ10’の入力側に直流電源Vdcが接続される。3レベルインバータ25は、3レベル変換部25AとLCフィルタ部25Bから成り、DC/DCコンバータ10’の出力側に3レベル変換部25Aが接続される。また、LCフィルタ部25Bの出力側には商用系統30が接続される。
A DC power supply Vdc is connected to the input side of the DC / DC converter 10 '. The 3-
DC/DCコンバータ10’は、上述した第1実施形態に係るDC/DCコンバータ10(図2)と同様の構成をしている。ハイサイド側の平滑コンデンサ(図2の平滑コンデンサC101に相当)の一端が出力端子T1’に接続され、他端はT3’に接続される。ローサイド側の平滑コンデンサ(図2の平滑コンデンサC102に相当)の一端が出力端子T4’に接続される。そして、ローサイド側の平滑コンデンサの他端が出力端子T2’に接続される。 The DC / DC converter 10 'has the same configuration as the DC / DC converter 10 (FIG. 2) according to the first embodiment described above. One end of the high-side smoothing capacitor (corresponding to the smoothing capacitor C101 in FIG. 2) is connected to the output terminal T1 ', and the other end is connected to T3'. One end of the low-side smoothing capacitor (corresponding to the smoothing capacitor C102 in FIG. 2) is connected to the output terminal T4 '. The other end of the low-side smoothing capacitor is connected to the output terminal T2 '.
3レベルインバータ25の一部を構成する3レベル変換部25Aは、図3に示すように、IGBTで構成されるスイッチング素子S1、S2、S3及びS4と、ダイオードD5及びD6を有しており、各スイッチング素子S1〜S4のコレクタ・エミッタ間には逆並列ダイオードが接続される。同様に、IGBTで構成されるスイッチング素子S5、S6、S7及びS8と、ダイオードD7及びD8を有しており、各スイッチング素子S5〜S8のコレクタ・エミッタ間には逆並列ダイオードが接続される。
As shown in FIG. 3, the three-
スイッチング素子S1〜S4は直列接続されており、出力端子T1’はスイッチング素子S1のコレクタに接続され、スイッチング素子S4のエミッタには出力端子T2’が接続される。 The switching elements S1 to S4 are connected in series, the output terminal T1 'is connected to the collector of the switching element S1, and the output terminal T2' is connected to the emitter of the switching element S4.
出力端子T3’は、ダイオードD5のアノードとダイオードD6のカソードに共通接続される。ダイオードD5のカソードは、スイッチング素子S1のエミッタとスイッチング素子S2のコレクタの接続点に接続される。ダイオードD6のアノードは、スイッチング素子S3のエミッタとスイッチング素子S4のコレクタの接続点に接続される。 The output terminal T3 'is commonly connected to the anode of the diode D5 and the cathode of the diode D6. The cathode of the diode D5 is connected to the connection point between the emitter of the switching element S1 and the collector of the switching element S2. The anode of the diode D6 is connected to the connection point between the emitter of the switching element S3 and the collector of the switching element S4.
スイッチング素子S2のエミッタとスイッチング素子S3のコレクタの接続点は、LCフィルタ部25Bの一部を構成するリアクトルL3の一端に接続される。
A connection point between the emitter of the switching element S2 and the collector of the switching element S3 is connected to one end of the reactor L3 constituting a part of the
また、スイッチング素子S5〜S8は直列接続されており、出力端子T1’はスイッチング素子S5のコレクタに接続され、スイッチング素子S8のエミッタには出力端子T2’が接続される。 The switching elements S5 to S8 are connected in series, the output terminal T1 'is connected to the collector of the switching element S5, and the output terminal T2' is connected to the emitter of the switching element S8.
出力端子T4’は、ダイオードD7のアノードとダイオードD8のカソードに共通接続される。ダイオードD7のカソードは、スイッチング素子S5のエミッタとスイッチング素子S6のコレクタの接続点に接続される。ダイオードD8のアノードは、スイッチング素子S7のエミッタとスイッチング素子S8のコレクタの接続点に接続される。 The output terminal T4 'is commonly connected to the anode of the diode D7 and the cathode of the diode D8. The cathode of the diode D7 is connected to the connection point between the emitter of the switching element S5 and the collector of the switching element S6. The anode of the diode D8 is connected to the connection point between the emitter of the switching element S7 and the collector of the switching element S8.
そして、スイッチング素子S6のエミッタとスイッチング素子S7のコレクタの接続点は、LCフィルタ部25Bの一部を構成するリアクトルL4の一端に接続される。
And the connection point of the emitter of switching element S6 and the collector of switching element S7 is connected to one end of reactor L4 which comprises a part of
3レベル変換部25Aにおいては、スイッチング素子S1〜S8のオン・オフの状態の組み合わせにより3レベル変換部25Aの出力電圧Voutの電圧レベルを制御することができる。例えばDC/DCコンバータ10’の出力電圧(端子T1’とT2’の間の電圧)をVinとした場合、スイッチング素子S1、S2、S7、S8をオンとすると、VoutはVinとなる。また、S1、S2、S7をオン、あるいはS2、S7、S8をオンとすれば、VoutはVin/2となる。更に、S2、S7をオンとすればVoutはゼロ電圧となる。そして、この出力された3レベルのパルス電圧波形をLCフィルタ部25Bによってフィルタリングして、図示しないインバータ制御部によって出力電流波形をフィードバック制御することにより、正弦波状の出力電流Ioutを商用系統30へ出力することができる。
In the three-
3レベルインバータ25の前段に接続されるDC/DCコンバータ10’においては、上述した第1実施形態と同様に、センタータップを設けたトランスを用いた回路を用いるので、複雑な制御を使用することなく、ハイサイド側の平滑コンデンサの両端電圧(=出力端子T1’とT3’間の電圧)と、ローサイド側の平滑コンデンサの両端電圧(=出力端子T4’とT2’間の電圧)のバランスを保つことができる。従って、3レベルインバータ25は、正常な交流波形を安定して出力する動作を行うことができる。
In the DC /
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば実施形態は種々変形が可能である。上記実施形態では分散電源システムにおける系統連系を目的とした、インバータの電圧形電流制御方式の電力変換装置としたが、独立して交流出力することが可能な電圧形電圧制御によっても同じで、インバータ制御方法に関わらず本発明の効果は同一である。また、直流電源Vdcは太陽電池以外に、蓄電池、燃料電池などの直流電源であってもよい。 The embodiment of the present invention has been described above, but the embodiment can be variously modified within the scope of the gist of the present invention. In the above embodiment, the inverter is a voltage-type current control type power conversion device for the purpose of grid interconnection in a distributed power system, but the same applies to voltage-type voltage control capable of AC output independently, The effect of the present invention is the same regardless of the inverter control method. Further, the DC power source Vdc may be a DC power source such as a storage battery or a fuel cell in addition to the solar battery.
10 DC/DCコンバータ
15 3レベルインバータ
15A 3レベル変換部
15B LCフィルタ部
20 商用系統
25 3レベルインバータ
25A 3レベル変換部
25B LCフィルタ部
30 商用系統
Vdc 直流電源
Q1〜Q8 スイッチング素子
SW1〜SW4 スイッチング素子
S1〜S4 スイッチング素子
L1〜L3 リアクトル
C3、C4 出力コンデンサ
C100 入力コンデンサ
C101、C102 平滑コンデンサ
Cr1 共振コンデンサ
Tr1 トランス
CT センタータップ
D1〜D6 ダイオード
T1〜T4、T1’〜T4 ’ 出力端子
Tin1、Tin2、Tin1’、Tin2’ 入力端子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
2次巻線にセンタータップが設けられたトランスと、
前記2次巻線に発生する交流電圧を前記センタータップにより分割した電圧を整流して第1平滑コンデンサ及び第2平滑コンデンサの各々に入力させる整流部と、を備え、
第1平滑コンデンサ及び第2平滑コンデンサの後段側に3レベルインバータを接続可能であることを特徴とするDC/DCコンバータ。 A high-side first smoothing capacitor and a low-side second smoothing capacitor connected in series;
A transformer with a center tap in the secondary winding;
A rectifier that rectifies a voltage obtained by dividing the AC voltage generated in the secondary winding by the center tap and inputs the rectified voltage to each of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor;
A DC / DC converter characterized in that a three-level inverter can be connected to the subsequent stage of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor.
前記2次巻線の一端は第1ダイオードのアノードと第2ダイオードのカソードに共通接続され、
前記2次巻線の他端は第4ダイオードのアノードと第3ダイオードのカソードに共通接続され、
第1ダイオードのカソードは、第4ダイオードのカソードと第1平滑コンデンサの一端に共通接続され、
第1平滑コンデンサの他端は、前記センタータップと第2平滑コンデンサの一端に共通接続され、
第2平滑コンデンサの他端は、第2ダイオードのアノードと第3ダイオードのアノードの接続点に接続されることを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ。 The rectifier unit includes a first diode, a second diode, a third diode, and a fourth diode,
One end of the secondary winding is commonly connected to the anode of the first diode and the cathode of the second diode;
The other end of the secondary winding is commonly connected to the anode of the fourth diode and the cathode of the third diode,
The cathode of the first diode is commonly connected to the cathode of the fourth diode and one end of the first smoothing capacitor,
The other end of the first smoothing capacitor is commonly connected to one end of the center tap and the second smoothing capacitor,
2. The DC / DC converter according to claim 1, wherein the other end of the second smoothing capacitor is connected to a connection point between the anode of the second diode and the anode of the third diode.
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