JP2020096430A - Electric power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter that converts DC power into AC power.
従来、太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置には、複数の太陽電池モジュールを並列接続するために複数の入力回路を有し、さらに、複数の入力回路毎に昇圧回路を有するものがある。特許文献１には、太陽光発電用の電力変換装置が、複数の入力回路毎に昇圧回路を有し、入力回路毎に独立して最大電力点追従させる制御（以下、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御とする。）を実施することで、よく多くの電力を太陽電池から取り出し、太陽光発電のシステム効率を向上させる技術が開示されている。
Conventionally, a power converter that converts DC power generated by a solar cell into AC power has a plurality of input circuits for connecting a plurality of solar cell modules in parallel, and further boosts each input circuit. Some have circuits. In
しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置は、ある昇圧回路で整流用のダイオードが短絡故障した場合、ダイオードが短絡故障した昇圧回路以外の昇圧回路に接続された太陽電池モジュールから、ダイオードが短絡故障した昇圧回路に接続された太陽電池モジュールに電流が逆流する。この場合、電流が逆流してくる太陽電池モジュールが故障してしまう可能性がある、という問題があった。
However, in the power conversion device described in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の昇圧回路を備え、昇圧回路でダイオードが故障した場合に、外部直流電源に電流が逆流することを防止可能な電力変換装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a power conversion device that includes a plurality of boosting circuits and can prevent reverse current from flowing to an external DC power supply when a diode fails in the boosting circuit. The purpose is to
上述した課題を解決し、目的を達成するために、各々が電圧変換用の半導体素子および整流用の整流素子を有し、外部直流電源から出力される直流電力の電圧値を変換して出力する複数の昇圧回路と、複数の昇圧回路から出力される出力電力の電圧値を制御する制御回路と、を備える。制御回路は、各昇圧回路において、半導体素子のスイッチング周波数を変化させた際の、直流電力の電圧値と出力電力の電圧値とを用いて、整流素子の故障を検出する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the object, each has a semiconductor element for voltage conversion and a rectifying element for rectification, and converts and outputs a voltage value of DC power output from an external DC power supply. A plurality of booster circuits and a control circuit that controls the voltage value of the output power output from the plurality of booster circuits are provided. The control circuit is configured to detect a failure of the rectifying element by using the voltage value of the DC power and the voltage value of the output power when the switching frequency of the semiconductor element is changed in each booster circuit. ..
本発明によれば、電力変換装置は、複数の昇圧回路を備え、昇圧回路でダイオードが故障した場合に、外部直流電源に電流が逆流することを防止できる、という効果を奏する。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, the power conversion device includes a plurality of boosting circuits, and has the effect of preventing current from flowing back to the external DC power supply when a diode fails in the boosting circuit.
以下に、本発明の実施の形態に係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。 Hereinafter, a power conversion device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係るパワーコンディショナ１５の構成例を示す図である。パワーコンディショナ１５は、太陽電池モジュール１−１，１−２，１−３で発電された直流電力を交流電力に変換し、系統１０に出力する。パワーコンディショナ１５は、ＭＰＰＴ制御を実施する電力変換装置である。太陽電池モジュール１−１，１−２，１−３は、パワーコンディショナ１５に接続される外部直流電源の一例である。パワーコンディショナ１５に接続される外部直流電源は、太陽電池モジュール１−１，１−２，１−３に限定されない。パワーコンディショナ１５は、昇圧回路１６−１，１６−２，１６−３と、インバータ回路７と、フィルタ回路８と、スイッチ回路９と、電圧センサ１１−１，１１−２，１１−３と、電圧センサ１２と、制御回路１３と、電源回路１４と、を備える。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a
電圧センサ１１−１は、太陽電池モジュール１−１から出力される直流電力の電圧値を計測する。電圧センサ１１−２は、太陽電池モジュール１−２から出力される直流電力の電圧値を計測する。電圧センサ１１−３は、太陽電池モジュール１−３から出力される直流電力の電圧値を計測する。電圧センサ１２は、昇圧回路１６−１〜１６−３からインバータ回路７に出力される出力電力の電圧値を計測する。出力電力の電圧値は、パワーコンディショナ１５におけるインバータ母線電圧の電圧値ともいう。制御回路１３は、昇圧回路用半導体素子４−１〜４−３のスイッチ処理を制御し、昇圧回路１６−１〜１６−３から出力されるインバータ母線電圧の電圧値を制御する。
The voltage sensor 11-1 measures the voltage value of the DC power output from the solar cell module 1-1. The voltage sensor 11-2 measures the voltage value of the DC power output from the solar cell module 1-2. The voltage sensor 11-3 measures the voltage value of the DC power output from the solar cell module 1-3. The
昇圧回路１６−１〜１６−３は、外部直流電源である太陽電池モジュール１−１〜１−３から出力される直流電力の電圧値を変換して出力する。昇圧回路１６−１は、太陽電池モジュール１−１から出力される直流電力を平滑する平滑回路２−１と、昇圧回路用リアクトル３−１と、昇圧回路用半導体素子４−１と、昇圧回路用ダイオード５−１と、昇圧回路用半導体素子４−１および昇圧回路用ダイオード５−１通過後の直流電力を平滑する平滑回路６−１と、を備える。昇圧回路１６−２は、太陽電池モジュール１−２から出力される直流電力を平滑する平滑回路２−２と、昇圧回路用リアクトル３−２と、昇圧回路用半導体素子４−２と、昇圧回路用ダイオード５−２と、昇圧回路用半導体素子４−２および昇圧回路用ダイオード５−２通過後の直流電力を平滑する平滑回路６−２と、を備える。昇圧回路１６−３は、太陽電池モジュール１−３から出力される直流電力を平滑する平滑回路２−３と、昇圧回路用リアクトル３−３と、昇圧回路用半導体素子４−３と、昇圧回路用ダイオード５−３と、昇圧回路用半導体素子４−３および昇圧回路用ダイオード５−３通過後の直流電力を平滑する平滑回路６−３と、を備える。 The booster circuits 16-1 to 16-3 convert the voltage value of the DC power output from the solar cell modules 1-1 to 1-3, which are external DC power supplies, and output it. The booster circuit 16-1 includes a smoothing circuit 2-1 that smoothes DC power output from the solar cell module 1-1, a booster circuit reactor 3-1, a booster circuit semiconductor element 4-1, and a booster circuit. And a smoothing circuit 6-1 for smoothing the DC power after passing through the booster circuit semiconductor element 4-1 and the booster circuit diode 5-1. The booster circuit 16-2 includes a smoothing circuit 2-2 that smoothes the DC power output from the solar cell module 1-2, a booster circuit reactor 3-2, a booster circuit semiconductor element 4-2, and a booster circuit. Diode 5-2, a booster circuit semiconductor element 4-2, and a smoothing circuit 6-2 that smoothes DC power that has passed through the booster circuit diode 5-2. The booster circuit 16-3 includes a smoothing circuit 2-3 for smoothing DC power output from the solar cell module 1-3, a booster circuit reactor 3-3, a booster circuit semiconductor element 4-3, and a booster circuit. Diode 5-3, boosting circuit semiconductor element 4-3, and smoothing circuit 6-3 that smoothes DC power after passing through the boosting circuit diode 5-3.
昇圧回路用半導体素子４−１〜４−３は、電圧変換用の半導体素子である。昇圧回路用半導体素子４−１〜４−３は、例えば、トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体素子で構成され、制御回路１３からのスイッチング信号により、高速でスイッチ処理を行う。昇圧回路用ダイオード５−１〜５−３は、整流用の整流素子である。
The booster circuit semiconductor elements 4-1 to 4-3 are voltage conversion semiconductor elements. The booster circuit semiconductor elements 4-1 to 4-3 are configured by semiconductor elements such as transistors and MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), and perform switching processing at high speed by a switching signal from the
インバータ母線電圧は、電源回路１４に入力される。電源回路１４は、インバータ母線電圧を用いて制御回路１３に供給する電源電圧を生成し、生成した電源電圧を制御回路１３に供給する。
The inverter bus voltage is input to the
電圧センサ１１−１で計測された太陽電池モジュール１−１から出力される直流電力の電圧値、電圧センサ１１−２で計測された太陽電池モジュール１−２から出力される直流電力の電圧値、電圧センサ１１−３で計測された太陽電池モジュール１−３から出力される直流電力の電圧値、および電圧センサ１２で計測されたインバータ母線電圧の電圧値は、制御回路１３に入力される。制御回路１３は、各電圧値に基づいて、昇圧回路用半導体素子４−１〜４−３を制御するデューティ比を決定する。制御回路１３は、決定したデューティ比に基づいて昇圧回路用半導体素子４−１〜４−３のスイッチ処理を制御するスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号を昇圧回路用半導体素子４−１〜４−３に出力する。
The voltage value of the DC power output from the solar cell module 1-1 measured by the voltage sensor 11-1, the voltage value of the DC power output from the solar cell module 1-2 measured by the voltage sensor 11-2, The voltage value of the DC power output from the solar cell module 1-3 measured by the voltage sensor 11-3 and the voltage value of the inverter bus voltage measured by the
以降の説明において、太陽電池モジュール１−１〜１−３を区別しない場合は太陽電池モジュール１と称し、平滑回路２−１〜２−３を区別しない場合は平滑回路２と称し、昇圧回路用リアクトル３−１〜３−３を区別しない場合は昇圧回路用リアクトル３と称し、昇圧回路用半導体素子４−１〜４−３を区別しない場合は昇圧回路用半導体素子４と称することがある。同様に、以降の説明において、昇圧回路用ダイオード５−１〜５−３を区別しない場合は昇圧回路用ダイオード５と称し、平滑回路６−１〜６−３を区別しない場合は平滑回路６と称し、電圧センサ１１−１〜１１−３を区別しない場合は電圧センサ１１と称し、昇圧回路１６−１〜１６−３を区別しない場合は昇圧回路１６と称することがある。
In the following description, when the solar cell modules 1-1 to 1-3 are not distinguished, they are referred to as the
つづいて、パワーコンディショナ１５において、ある昇圧回路１６で昇圧回路用ダイオード５が短絡故障した場合に、制御回路１３が、太陽電池モジュール１への電流の逆流を防止する動作について説明する。一例として、昇圧回路１６−１の昇圧回路用ダイオード５−１が短絡故障した場合について説明する。図２は、本実施の形態に係るパワーコンディショナ１５の制御回路１３が、昇圧回路１６−１の昇圧回路用ダイオード５−１が短絡故障した場合において、後述する逆流防止の処理を仮に実施しなかったときにパワーコンディショナ１５に流れる電流のイメージを示す図である。昇圧回路１６−１の昇圧回路用ダイオード５−１が短絡故障し、「太陽電池モジュール１−１から出力される直流電力の電圧値＜太陽電池モジュール１−２から出力される直流電力の電圧値」であった場合、太陽電池モジュール１−２から出力される電流が太陽電池モジュール１−１に流れ込み、太陽電池モジュール１−１が故障する可能性がある。また、昇圧回路１６−１の昇圧回路用ダイオード５−１が短絡故障し、「太陽電池モジュール１−１から出力される直流電力の電圧値＜太陽電池モジュール１−３から出力される直流電力の電圧値」であった場合、太陽電池モジュール１−３から出力される電流が太陽電池モジュール１−１に流れ込み、太陽電池モジュール１−１が故障する可能性がある。
Next, in the
そのため、本実施の形態では、制御回路１３は、いずれかの昇圧回路１６の昇圧回路用ダイオード５で短絡故障が発生しているか否かを判定する故障検知を実施する。制御回路１３は、いずれかの昇圧回路１６の昇圧回路用ダイオード５で短絡故障が発生していると判定した場合、逆流防止の処理を実施する。逆流防止の処理とは、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障していない昇圧回路１６に接続される太陽電池モジュール１から、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障している昇圧回路１６に接続される太陽電池モジュール１に、電流が逆流しないようにするための処理である。以降の説明において、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障している昇圧回路１６を第１の昇圧回路と称し、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障していない昇圧回路１６を第２の昇圧回路と称することがある。
Therefore, in the present embodiment, the
図３は、本実施の形態に係る制御回路１３が実施する昇圧回路用ダイオード５−１の故障検知の例を示すフローチャートである。図４は、本実施の形態に係る制御回路１３が実施する昇圧回路用ダイオード５−２の故障検知の例を示すフローチャートである。図５は、本実施の形態に係る制御回路１３が実施する昇圧回路用ダイオード５−３の故障検知の例を示すフローチャートである。また、図６は、本実施の形態に係る制御回路１３が実施する逆流防止の処理の例を示すフローチャートである。制御回路１３は、パワーコンディショナ１５を起動する前に、例えば、図３→図４→図５→図６の順番で各フローチャートの処理を実施する。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of failure detection of the booster circuit diode 5-1 which is executed by the
まず、制御回路１３は、図３に示すフローチャートにおいて、昇圧回路１６−２の昇圧回路用半導体素子４−２のデューティ比を１００％にし、昇圧回路１６−３の昇圧回路用半導体素子４−３のデューティ比を１００％にする（ステップＳＴ１１）。制御回路１３は、昇圧回路１６−１の昇圧回路用半導体素子４−１をデューティ比Ｔ１にして昇圧する（ステップＳＴ１２）。制御回路１３は、インバータ母線電圧を計測する電圧センサ１２で計測された電圧値Ｖｉｉと、昇圧回路１６−１に接続される太陽電池モジュール１−１から出力される直流電力の電圧を計測する電圧センサ１１−１で計測された電圧値Ｖｓ１とが、下記の式（１）の関係を満たすか否かを判定する（ステップＳＴ１３）。
First, in the flow chart shown in FIG. 3, the
Ｖｉｉ＝Ｖｓ１／（１−Ｔ１） …（１） Vii=Vs1/(1-T1) (1)
ここで、デューティ比Ｔ１は、０％または１００％の場合は昇圧回路用ダイオード５−１が故障していても式（１）を満たす可能性があるため、１０％〜９０％にする。式（１）にあてはめる場合はＴ１＝０．１〜０．９の範囲となる。また、平滑回路６−１の耐圧を超えないように、デューティ比Ｔ１を設定する。例えば、通常動作で電圧値Ｖｉｉが３５０Ｖになるようにデューティ比Ｔ１が設定されているのであれば、図３に示すフローチャートの処理を実施するときも同様に、電圧値Ｖｉｉが３５０Ｖになるようデューティ比Ｔ１を設定する。なお、電圧値Ｖｓ１が３５０Ｖ以上の場合はデューティ比Ｔ１を１０％にする。 Here, when the duty ratio T1 is 0% or 100%, the formula (1) may be satisfied even if the booster circuit diode 5-1 fails, so the duty ratio T1 is set to 10% to 90%. When applying to the formula (1), T1=0.1 to 0.9. Further, the duty ratio T1 is set so as not to exceed the breakdown voltage of the smoothing circuit 6-1. For example, if the duty ratio T1 is set so that the voltage value Vii becomes 350V in the normal operation, when the processing of the flowchart shown in FIG. Set the ratio T1. When the voltage value Vs1 is 350 V or more, the duty ratio T1 is set to 10%.
制御回路１３は、Ｖｉｉ＝Ｖｓ１／（１−Ｔ１）の場合（ステップＳＴ１３：Ｙｅｓ）、昇圧回路用ダイオード５−１は正常と判定する（ステップＳＴ１４）。制御回路１３は、例えば、後述する図６に示すフローチャートの処理に従ってパワーコンディショナ１５を起動する。一方、制御回路１３は、Ｖｉｉ＝Ｖｓ１／（１−Ｔ１）ではない場合（ステップＳＴ１３：Ｎｏ）、昇圧回路用ダイオード５−１は異常すなわち故障していると判定する（ステップＳＴ１５）。制御回路１３は、例えば、後述する図６に示すフローチャートの処理に従って太陽電池モジュール１−１に電流が逆流することを防止する処理を実施する。
When Vii=Vs1/(1-T1) (step ST13: Yes), the
つぎに、制御回路１３は、図４に示すフローチャートにおいて、昇圧回路１６−１の昇圧回路用半導体素子４−１のデューティ比を１００％にし、昇圧回路１６−３の昇圧回路用半導体素子４−３のデューティ比を１００％にする（ステップＳＴ２１）。制御回路１３は、昇圧回路１６−２の昇圧回路用半導体素子４−２をデューティ比Ｔ２にして昇圧する（ステップＳＴ２２）。制御回路１３は、インバータ母線電圧を計測する電圧センサ１２で計測された電圧値Ｖｉｉと、昇圧回路１６−２に接続される太陽電池モジュール１−２から出力される直流電力の電圧を計測する電圧センサ１１−２で計測された電圧値Ｖｓ２とが、下記の式（２）の関係を満たすか否かを判定する（ステップＳＴ２３）。なお、デューティ比Ｔ２の設定方法については、前述のデューティ比Ｔ１の場合と同様とする。
Next, in the flowchart shown in FIG. 4, the
Ｖｉｉ＝Ｖｓ２／（１−Ｔ２） …（２） Vii=Vs2/(1-T2) (2)
制御回路１３は、Ｖｉｉ＝Ｖｓ２／（１−Ｔ２）の場合（ステップＳＴ２３：Ｙｅｓ）、昇圧回路用ダイオード５−２は正常と判定する（ステップＳＴ２４）。制御回路１３は、例えば、後述する図６に示すフローチャートの処理に従ってパワーコンディショナ１５を起動する。一方、制御回路１３は、Ｖｉｉ＝Ｖｓ２／（１−Ｔ２）ではない場合（ステップＳＴ２３：Ｎｏ）、昇圧回路用ダイオード５−２は異常すなわち故障していると判定する（ステップＳＴ２５）。制御回路１３は、例えば、後述する図６に示すフローチャートの処理に従って太陽電池モジュール１−２に電流が逆流することを防止する処理を実施する。
When Vii=Vs2/(1-T2) (step ST23: Yes), the
つぎに、制御回路１３は、図５に示すフローチャートにおいて、昇圧回路１６−１の昇圧回路用半導体素子４−１のデューティ比を１００％にし、昇圧回路１６−２の昇圧回路用半導体素子４−２のデューティ比を１００％にする（ステップＳＴ３１）。制御回路１３は、昇圧回路１６−３の昇圧回路用半導体素子４−３をデューティ比Ｔ３にして昇圧する（ステップＳＴ３２）。制御回路１３は、インバータ母線電圧を計測する電圧センサ１２で計測された電圧値Ｖｉｉと、昇圧回路１６−３に接続される太陽電池モジュール１−３から出力される直流電力の電圧を計測する電圧センサ１１−３で計測された電圧値Ｖｓ３とが、下記の式（３）の関係を満たすか否かを判定する（ステップＳＴ３３）。なお、デューティ比Ｔ３の設定方法については、前述のデューティ比Ｔ１の場合と同様とする。
Next, in the flowchart shown in FIG. 5, the
Ｖｉｉ＝Ｖｓ３／（１−Ｔ３） …（３） Vii=Vs3/(1-T3) (3)
制御回路１３は、Ｖｉｉ＝Ｖｓ３／（１−Ｔ３）の場合（ステップＳＴ３３：Ｙｅｓ）、昇圧回路用ダイオード５−３は正常と判定する（ステップＳＴ３４）。制御回路１３は、例えば、後述する図６に示すフローチャートの処理に従ってパワーコンディショナ１５を起動する。一方、制御回路１３は、Ｖｉｉ＝Ｖｓ３／（１−Ｔ３）ではない場合（ステップＳＴ３３：Ｎｏ）、昇圧回路用ダイオード５−３は異常すなわち故障していると判定する（ステップＳＴ３５）。制御回路１３は、例えば、後述する図６に示すフローチャートの処理に従って太陽電池モジュール１−３に電流が逆流することを防止する処理を実施する。
When Vii=Vs3/(1-T3) (step ST33: Yes), the
このように、制御回路１３は、各昇圧回路１６において、昇圧回路用半導体素子４のスイッチング周波数を変化させた際の、太陽電池モジュール１からの直流電力の電圧値と昇圧回路１６からの出力電力の電圧値とを用いて、昇圧回路用ダイオード５の故障を検出する。具体的には、制御回路１３は、各昇圧回路１６において、昇圧回路用半導体素子４を規定されたデューティ比でオンさせた際の、太陽電池モジュール１からの直流電力の電圧値と昇圧回路１６からの出力電力の電圧値との関係に基づいて、昇圧回路用ダイオード５の故障を検出する。制御回路１３は、昇圧回路１６が正常に働いているかどうかを確認することで、昇圧回路用ダイオード５の故障を検出することができる。
As described above, the
制御回路１３は、図３から図５に示す昇圧回路用ダイオード５の故障検知の処理を実施し、昇圧回路用ダイオード５が故障している昇圧回路１６があった場合、昇圧回路用ダイオード５が故障していない昇圧回路１６の昇圧回路用半導体素子４のデューティ比を１００％にし、昇圧回路用ダイオード５が故障している昇圧回路１６の昇圧回路用半導体素子４のデューティ比を０％にする。制御回路１３は、昇圧回路用ダイオード５が故障していない昇圧回路１６の昇圧回路用半導体素子４のデューティ比を１００％にしてオンすることで、昇圧回路用ダイオード５が故障していない昇圧回路１６に接続されている太陽電池モジュール１を短絡させる。これにより、制御回路１３は、昇圧回路用ダイオード５が故障していない昇圧回路１６から他の昇圧回路１６に電流が流れることを防止することができる。
The
制御回路１３は、図６に示すフローチャートにおいて、昇圧回路１６−１の昇圧回路用ダイオード５−１が故障であった場合（ステップＳＴ４１：Ｎｏ）、昇圧回路１６−２の昇圧回路用半導体素子４−２のデューティ比を１００％にし、昇圧回路１６−３の昇圧回路用半導体素子４−３のデューティ比を１００％にする（ステップＳＴ４２）。
In the flowchart shown in FIG. 6, when the booster circuit diode 5-1 of the booster circuit 16-1 is defective (step ST41: No), the
制御回路１３は、昇圧回路１６−１の昇圧回路用ダイオード５−１が正常であり（ステップＳＴ４１：Ｙｅｓ）、昇圧回路１６−２の昇圧回路用ダイオード５−２が故障であった場合（ステップＳＴ４３：Ｎｏ）、昇圧回路１６−１の昇圧回路用半導体素子４−１のデューティ比を１００％にし、昇圧回路１６−３の昇圧回路用半導体素子４−３のデューティ比を１００％にする（ステップＳＴ４４）。
The
制御回路１３は、昇圧回路１６−２の昇圧回路用ダイオード５−２が正常であり（ステップＳＴ４３：Ｙｅｓ）、昇圧回路１６−３の昇圧回路用ダイオード５−３が故障であった場合（ステップＳＴ４５：Ｎｏ）、昇圧回路１６−１の昇圧回路用半導体素子４−１のデューティ比を１００％にし、昇圧回路１６−２の昇圧回路用半導体素子４−２のデューティ比を１００％にする（ステップＳＴ４６）。
The
制御回路１３は、昇圧回路１６−３の昇圧回路用ダイオード５−３が正常の場合（ステップＳＴ４５：Ｙｅｓ）、パワーコンディショナ１５を起動する（ステップＳＴ４７）。
When the booster circuit diode 5-3 of the booster circuit 16-3 is normal (step ST45: Yes), the
図７は、本実施の形態に係るパワーコンディショナ１５の制御回路１３が、昇圧回路１６−１の昇圧回路用ダイオード５−１が短絡故障した場合において、逆流防止の処理を実施したときにパワーコンディショナ１５に流れる電流を示す図である。制御回路１３は、昇圧回路１６−１の昇圧回路用ダイオード５−１が短絡故障した場合、昇圧回路１６−２の昇圧回路用半導体素子４−２、および昇圧回路１６−３の昇圧回路用半導体素子４−３をデューティ比１００％でオンする。この場合、太陽電池モジュール１−２から出力される電流は、昇圧回路用リアクトル３−２、および昇圧回路用半導体素子４−２を通って、太陽電池モジュール１−２に戻る。これにより、制御回路１３は、太陽電池モジュール１−２から太陽電池モジュール１−１に電流が流れることを防ぐことができる。同様に、太陽電池モジュール１−３から出力される電流は、昇圧回路用リアクトル３−３、および昇圧回路用半導体素子４−３を通って、太陽電池モジュール１−３に戻る。これにより、制御回路１３は、太陽電池モジュール１−３から太陽電池モジュール１−１に電流が流れることを防ぐことができる。
FIG. 7 shows that when the
制御回路１３は、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障した場合、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障した昇圧回路１６の昇圧回路用半導体素子４のデューティ比を０％にすることで、昇圧回路用半導体素子４を制御する制御回路１３に電源電圧を出力する電源回路１４に対して電源を供給することができる。図７の例では、電源回路１４は、昇圧回路１６−１を介して太陽電池モジュール１−１から供給される直流電力によって、制御回路１３に出力する電源電圧を生成することができる。
When the booster circuit diode 5 has a short-circuit failure, the
このように、制御回路１３は、昇圧回路用ダイオード５の故障を検出した場合、昇圧回路用ダイオード５が故障している昇圧回路１６から太陽電池モジュール１に電流が流れ込むことを防止するように、昇圧回路用ダイオード５が故障していない昇圧回路１６を制御する。具体的には、制御回路１３は、昇圧回路用ダイオード５が故障していない昇圧回路１６が有する昇圧回路用半導体素子４を短絡させる。また、制御回路１３は、昇圧回路用ダイオード５が故障している昇圧回路１６が有する昇圧回路用半導体素子４のデューティ比を０％にする。これにより、制御回路１３は、昇圧回路用ダイオード５が故障していない昇圧回路１６に接続される太陽電池モジュール１からの電流を、他の昇圧回路１６、すなわち昇圧回路用ダイオード５が故障している昇圧回路１６に流れないようにすることができる。すなわち、制御回路１３は、昇圧回路用ダイオード５が故障している昇圧回路１６に接続された太陽電池モジュール１に、電流が逆流することを防止することができる。
As described above, when the
なお、制御回路１３は、図６に示すフローチャートの処理では、パワーコンディショナ１５が備える昇圧回路１６−１〜１６−３のうち１つの昇圧回路１６で昇圧回路用ダイオード５が短絡故障した場合を想定していたが、一例であり、これに限定されない。制御回路１３は、例えば、図６に示すフローチャートにおいて、ステップＳＴ４１，ＳＴ４３，ＳＴ４５の処理を連続して実施し、いずれかの昇圧回路１６で昇圧回路用ダイオード５の短絡故障が検出された場合、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障している昇圧回路１６の昇圧回路用半導体素子４のデューティ比を０％にし、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障していない昇圧回路１６の昇圧回路用半導体素子４のデューティ比を１００％にする。これにより、制御回路１３は、複数の昇圧回路１６で昇圧回路用ダイオード５が短絡故障した場合にも、太陽電池モジュール１に電流が逆流することを防止することができる。
In the process of the flowchart shown in FIG. 6, the
つづいて、パワーコンディショナ１５の構成について説明する。パワーコンディショナ１５において、昇圧回路１６、インバータ回路７、フィルタ回路８、スイッチ回路９、電圧センサ１１、電圧センサ１２、および電源回路１４は、一般的な電力変換装置の回路構成により実現される。制御回路１３は、処理回路によって実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
Next, the configuration of the
図８は、本実施の形態に係るパワーコンディショナ１５が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。これらのプログラムは、制御回路１３の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a case where the processing circuit included in the
ここで、プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などであってもよい。また、メモリ９２には、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などが該当する。
Here, the
図９は、本実施の形態に係るパワーコンディショナ１５が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアで構成される場合、図９に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御回路１３の各機能を機能別に処理回路９３で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路９３で実現してもよい。
FIG. 9 is a diagram showing an example in which the processing circuit included in the
なお、パワーコンディショナ１５の制御回路１３の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
Note that each function of the
以上説明したように、本実施の形態によれば、パワーコンディショナ１５の制御回路１３は、昇圧回路１６において昇圧回路用ダイオード５が短絡故障しているか否かを判定し、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障している昇圧回路１６が検出された場合、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障している昇圧回路１６の昇圧回路用半導体素子４のデューティ比を０％にし、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障していない昇圧回路１６の昇圧回路用半導体素子４のデューティ比を１００％にすることとした。これにより、制御回路１３は、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障していない他の昇圧回路１６に接続される太陽電池モジュール１から、昇圧回路用ダイオード５が短絡故障している昇圧回路１６に接続される太陽電池モジュール１に電流が逆流することを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、制御回路１３は、昇圧回路１６の昇圧回路用ダイオード５が短絡故障した場合において、太陽電池モジュール１が故障してしまう拡大被害を抑えることができる。パワーコンディショナ１５では、一般的なパワーコンディショナ１５の回路構成に対して部品を追加することなく、制御回路１３は、太陽電池モジュール１に電流が逆流することを防止することができる。
Moreover, the
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。 The configurations described in the above embodiments are examples of the content of the present invention, and can be combined with another known technique, and the configurations of the configurations are not departing from the scope of the present invention. It is also possible to omit or change parts.
１−１〜１−３ 太陽電池モジュール、２−１〜２−３，６−１〜６−３ 平滑回路、３−１〜３−３ 昇圧回路用リアクトル、４−１〜４−３ 昇圧回路用半導体素子、５−１〜５−３ 昇圧回路用ダイオード、７ インバータ回路、８ フィルタ回路、９ スイッチ回路、１０ 系統、１１−１〜１１−３，１２ 電圧センサ、１３ 制御回路、１４ 電源回路、１５ パワーコンディショナ、１６−１〜１６−３ 昇圧回路。 1-1 to 1-3 solar cell module, 2-1 to 2-3, 6-1 to 6-3 smoothing circuit, 3-1 to 3-3 booster reactor, 4-1 to 4-3 booster circuit Semiconductor element, 5-1 to 5-3 step-up circuit diode, 7 inverter circuit, 8 filter circuit, 9 switch circuit, 10 systems, 11-1 to 11-3, 12 voltage sensor, 13 control circuit, 14 power supply circuit , 15 power conditioner, 16-1 to 16-3 booster circuit.
Claims (5)
前記複数の昇圧回路から出力される出力電力の電圧値を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、各昇圧回路において、前記半導体素子のスイッチング周波数を変化させた際の、前記直流電力の電圧値と前記出力電力の電圧値とを用いて、前記整流素子の故障を検出する、
ことを特徴とする電力変換装置。 A plurality of booster circuits each having a semiconductor element for voltage conversion and a rectifying element for rectification, converting a voltage value of DC power output from an external DC power source and outputting the converted voltage value,
A control circuit for controlling the voltage value of the output power output from the plurality of booster circuits;
Equipped with
The control circuit, in each step-up circuit, when changing the switching frequency of the semiconductor element, using the voltage value of the DC power and the voltage value of the output power, to detect the failure of the rectifying element,
A power converter characterized by the above.
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 When the control circuit detects a failure of the rectifying element, the rectifying element does not fail so as to prevent a current from flowing into the external DC power supply from the first step-up circuit in which the rectifying element has failed. Controlling the second booster circuit,
The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is a power conversion device.
ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。 The control circuit short-circuits a semiconductor element included in the second booster circuit,
The power conversion device according to claim 2, wherein the power conversion device is a power conversion device.
を備え、
前記制御回路は、前記第１の昇圧回路が有する半導体素子のデューティ比を０％にする、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の電力変換装置。 Furthermore, a power supply circuit that uses the output power to generate power supply power to be supplied to the control circuit,
Equipped with
The control circuit sets the duty ratio of the semiconductor element included in the first booster circuit to 0%.
The power conversion device according to claim 2 or 3, characterized in that.
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電力変換装置。 The control circuit, in each step-up circuit, based on the relationship between the voltage value of the DC power and the voltage value of the output power when the semiconductor element is turned on at a prescribed duty ratio, Detect failure,
The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is a power conversion device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018231836A JP2020096430A (en) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Electric power conversion device |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022230336A1 (en) | 2021-04-29 | 2022-11-03 | 株式会社ソミックマネージメントホールディングス | Direct action damper and steering device |
| CN117148123A (en) * | 2023-10-31 | 2023-12-01 | 锦浪科技股份有限公司 | Open circuit fault self-checking method, system and storage medium |
-
2018
- 2018-12-11 JP JP2018231836A patent/JP2020096430A/en active Pending
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