WO2017208322A1 - Power converter cell and power conversion device - Google Patents

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充弘 門田
泰明 乗松
杉山 由一
輝 米川
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株式会社日立製作所
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    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/49Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters

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Abstract

Provided is a power converter cell and a power conversion device capable of high-speed communication by a low cost communication system while ensuring high voltage insulation. The power converter cell is provided with a main circuit including a first converter and a second converter, a first control circuit for controlling the first converter, and a second control circuit for controlling the second converter, and is operated by a control signal supplied from a central control device to the first control circuit and the second control circuit. The power converter cell is characterized in that: a first board and a second board are fixedly arranged at mutually opposing positions by supports, said first board being mounted with some or all of the constituents of the first control circuit, said second board being mounted with some or all of the constituents of the second control circuit; the control signal from the central control device is supplied to the first control circuit, and thereby the first converter is controlled by the first control circuit; and the control signal is further transmitted to the second control circuit by wireless communication between the first control circuit and the second control circuit, and thereby the second converter is controlled by the second control circuit.

Description

電力変換器セル及び電力変換装置Power converter cell and power converter
 本発明は、電力変換器セル及び電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power converter cell and a power converter.
 高電圧または大容量の電力変換装置においては、複数の電力変換器セルを直列または並列に接続した電力変換装置が用いられる。このような電力変換装置として、特許文献1に記載された直接高圧インバータ装置がある。直接高圧インバータ装置では、複数台の単相インバータ(電力変換器セルに相当する)の出力をそれぞれ直列接続して三相高圧出力を得る。この構成では、大型の低周波昇圧トランスを利用することなく、高電圧モータを直接駆動できる。 In a high voltage or large capacity power converter, a power converter in which a plurality of power converter cells are connected in series or in parallel is used. As such a power converter, there is a direct high-voltage inverter device described in Patent Document 1. In the direct high-voltage inverter device, the outputs of a plurality of single-phase inverters (corresponding to power converter cells) are connected in series to obtain a three-phase high-voltage output. In this configuration, the high voltage motor can be directly driven without using a large low frequency step-up transformer.
 他方、太陽光発電や風力発電といった自然エネルギー発電の導入が世界的に拡大している。自然エネルギーから得られる電力を変換して電力系統に出力するための電力変換装置として、PCS(パワーコンディショニングシステム)がある。このPCSにおいても、高電圧化や大容量化に対応する際には、上記の電力変換装置のように複数の電力変換器セルを用いる構成が有効と考えられる。 On the other hand, the introduction of natural energy power generation such as solar power generation and wind power generation is expanding worldwide. There is a PCS (Power Conditioning System) as a power conversion device for converting electric power obtained from natural energy and outputting it to an electric power system. Also in this PCS, it is considered effective to use a plurality of power converter cells as in the above-described power converter when dealing with higher voltages and larger capacities.
特開2009-033943号公報JP 2009-033943 A
 複数の電力変換器セルを備える電力変換装置には、各電力変換器セルを制御するための中央制御装置が設けられる。また、各電力変換器セルには変換器の駆動、及び、状態検出を行うための制御回路が設けられる。係る構成により、中央制御装置は、電力変換装置の出力を制御するための演算を行い、その結果生成される制御信号を各電力変換器セルの制御回路に送信して電力変換器セルを制御する。 A power converter provided with a plurality of power converter cells is provided with a central control device for controlling each power converter cell. Each power converter cell is provided with a control circuit for driving the converter and detecting the state. With this configuration, the central control device performs an operation for controlling the output of the power converter, and transmits a control signal generated as a result to the control circuit of each power converter cell to control the power converter cell. .
 ここで、各電力変換器セルを直列に接続する場合、電力変換器セルごとに制御回路のグラウンド電位(回路が動作する基準電位)が異なる。そのため、中央制御装置と各電力変換器セルの制御回路の間で通信する際には、電線による有線通信を利用できず、電気的な絶縁を確保しつつ通信する必要がある。特に、電力変換装置を高圧モータの駆動や、高圧配電系統向けのPCSに利用する場合、通信の絶縁耐圧として5kVを超える耐圧が必要となる。 Here, when each power converter cell is connected in series, the ground potential of the control circuit (reference potential at which the circuit operates) is different for each power converter cell. Therefore, when communicating between the central controller and the control circuit of each power converter cell, wired communication using electric wires cannot be used, and it is necessary to perform communication while ensuring electrical insulation. In particular, when the power converter is used for driving a high-voltage motor or a PCS for a high-voltage distribution system, a withstand voltage exceeding 5 kV is required as a communication withstand voltage.
 制御信号の通信に関して、絶縁以外の課題を説明する。中央制御装置は、所定の制御周期内に複数の制御回路と通信しなければならないため、高速の通信が求められる。また、出力制御の応答性を改善するためには、制御周期を短く設定する必要がある。高速に通信することは、通信にかかる時間、ひいては制御周期を短縮可能とし、制御性を改善するためにも重要である。 Explain issues other than insulation for communication of control signals. Since the central control apparatus must communicate with a plurality of control circuits within a predetermined control period, high-speed communication is required. Further, in order to improve the responsiveness of the output control, it is necessary to set the control cycle short. High-speed communication is important for improving controllability by making it possible to shorten the time required for communication, and hence the control cycle.
 通信システムの低コスト化も重要な課題である。従来、高速かつ絶縁性に優れた通信方式として、光ファイバ通信が用いられてきた。しかし、光ファイバ通信では、光ファイバケーブルや光トランシーバなど、構成要素が高コストであった。 Lowering the cost of communication systems is also an important issue. Conventionally, optical fiber communication has been used as a high-speed communication method with excellent insulation. However, in optical fiber communication, components such as optical fiber cables and optical transceivers are expensive.
 以上を踏まえ、本発明では、中央制御装置から各電力変換器セルの制御回路に対して、高耐圧の絶縁を確保しつつ、低コストの通信システムによって高速に通信できる電力変換器セル及び電力変換装置を提供することを目的とする。 Based on the above, in the present invention, a power converter cell and power conversion that can be communicated at high speed by a low-cost communication system while ensuring high withstand voltage insulation from the central controller to the control circuit of each power converter cell. An object is to provide an apparatus.
 以上のことから本発明においては、第1変換器と第2変換器を含む主回路と、第1変換器を制御する第1制御回路と、第2変換器を制御する第2制御回路とを備え、第1制御回路および第2制御回路に対して中央制御装置から制御信号を与えられて作動する電力変換器セルであって、第1制御回路の一部または全ての構成要素を実装する第1の基板と、第2制御回路の一部または全ての構成要素を実装する第2の基板が、支持材によって互いに対向する位置に固定配置され、中央制御装置からの制御信号が、第1制御回路に与えられて第1制御回路により第1変換器が制御され、さらに制御信号は第1制御回路と第2制御回路の間の無線通信により第2制御回路に伝送され、第2制御回路により第2変換器が制御されることを特徴とする。 From the above, in the present invention, the main circuit including the first converter and the second converter, the first control circuit for controlling the first converter, and the second control circuit for controlling the second converter are provided. A power converter cell that is activated by receiving a control signal from a central control device for the first control circuit and the second control circuit, and that implements part or all of the components of the first control circuit. The first substrate and the second substrate on which a part or all of the components of the second control circuit are mounted are fixedly arranged at positions facing each other by the support material, and the control signal from the central control device is the first control. The first converter is controlled by the first control circuit, and the control signal is transmitted to the second control circuit by wireless communication between the first control circuit and the second control circuit. The second converter is controlled.
 また本発明の電力変換装置は、複数組の前記電力変換器セルの主回路の第1変換器の外部接続端子間は並列接続され、複数組の電力変換器セルの主回路の第2変換器の外部接続端子間は直列接続されており、中央制御装置からの制御信号が、複数の前記第1制御回路に与えられて第1制御回路によりそれぞれ対応する第1変換器が制御され、さらに制御信号はそれぞれの第1制御回路からそれぞれ対応する第2制御回路に無線通信により伝送され、第2制御回路により第2変換器が制御されることを特徴とする。 In the power converter of the present invention, the external connection terminals of the first converter of the main circuit of the plurality of sets of power converter cells are connected in parallel, and the second converter of the main circuit of the plurality of sets of power converter cells. The external connection terminals are connected in series, and a control signal from the central control device is given to the plurality of first control circuits, and the corresponding first converter is controlled by the first control circuit. The signal is transmitted from each first control circuit to the corresponding second control circuit by wireless communication, and the second converter is controlled by the second control circuit.
 本発明によって、中央制御装置から各電力変換器セルの制御回路に対して、高耐圧の絶縁を確保しつつ、低コストの電力変換器セル及び電力変換装置によって高速に通信できる。 According to the present invention, high-speed communication can be performed from the central control device to the control circuit of each power converter cell by the low-cost power converter cell and the power conversion device while ensuring high voltage insulation.
実施例1における電力変換装置及びその通信システムの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the power converter device in Example 1, and its communication system. 実施例1における電力変換器セルの立体構造を示す図。The figure which shows the three-dimensional structure of the power converter cell in Example 1. FIG. 図2の立体構造を正面から見た図。The figure which looked at the three-dimensional structure of FIG. 2 from the front. 図2の立体構造を右から見た図。The figure which looked at the three-dimensional structure of FIG. 2 from the right. 電力変換器セルの回路構成例を示す図。The figure which shows the circuit structural example of a power converter cell. 合成出力電圧波形の一例を示す図。The figure which shows an example of a synthetic | combination output voltage waveform. 実施例2における電力変換器セルの立体構造を示す図。The figure which shows the three-dimensional structure of the power converter cell in Example 2. FIG. 図7の立体構造について、シールド部材532を基板に挿し込んだ状態で正面から見た図。The figure which looked from the front in the state which inserted the shield member 532 in the board | substrate about the three-dimensional structure of FIG. 図7の立体構造について、シールド部材532と533を取り付けた状態で正面から見た図。The figure seen from the front in the state which attached the shield members 532 and 533 about the three-dimensional structure of FIG. 図9の一点鎖線A-A’を切断線とした場合の断面を示す図。FIG. 10 is a view showing a cross section when the one-dot chain line A-A ′ in FIG. 9 is taken as a cutting line; 図7の立体構造について、シールド部材532と533を取り付けた状態で右から見た図。The figure seen from the right in the state which attached the shield members 532 and 533 about the three-dimensional structure of FIG. 図11の一点鎖線B-B’を切断線とした場合の断面を示す図。FIG. 12 is a view showing a cross section when a dashed line B-B ′ in FIG. 11 is taken as a cutting line. 実施例3における電力変換器セルの立体構造を示す図。The figure which shows the three-dimensional structure of the power converter cell in Example 3. FIG. 図13の立体構造について、赤外線通信部540を取り付けた状態で正面から見た図。The figure seen from the front in the state which attached the infrared communication part 540 about the three-dimensional structure of FIG. 図14の一点鎖線C-C’を切断線とした場合の断面を示す図。The figure which shows the cross section when the dashed-dotted line C-C 'of FIG. 14 is made into a cutting line. 実施例4における電力変換装置及びその通信システムの構成を示す図。The figure which shows the structure of the power converter device in Example 4, and its communication system. 実施例5における電力変換装置及びその通信システムの構成を示す図。The figure which shows the structure of the power converter device in Example 5, and its communication system.
 以下、本発明の実施例について、図面を用いながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
 図1は、本発明の実施例1における電力変換装置及びその通信システムの構成例を示している。 FIG. 1 shows a configuration example of a power conversion device and a communication system thereof according to Embodiment 1 of the present invention.
 図1において、電力変換装置1000は、外部の電源300から入力される電力を変換し、外部の負荷400に出力する。また、電力変換装置1000は、複数の電力変換器セル101~104とこれらを制御する中央制御装置200を備える。図1では、電力変換器セルを4台接続する例を示したが、台数については任意である。 In FIG. 1, the power conversion apparatus 1000 converts the power input from the external power supply 300 and outputs it to the external load 400. The power conversion apparatus 1000 includes a plurality of power converter cells 101 to 104 and a central control apparatus 200 that controls them. Although FIG. 1 shows an example in which four power converter cells are connected, the number is arbitrary.
 電力変換器セル101~104は、外部の電源300側に接続された第1変換器141~144及びこれらを制御する第1制御回路211~214と、外部の負荷400側に接続された第2変換器151~154及びこれらを制御する第2制御回路221~224と、第1変換器141~144と第2変換器151~154の間にそれぞれ接続されるトランス131~134をそれぞれ備えている。以下では、第1変換器141~144と第1制御回路211~214を合わせて1次側回路111~114とそれぞれ定義する。また、第2変換器151~154と第2制御回路221~224を合わせて2次側回路121~124とそれぞれ定義する。トランス131~134は、1次側回路111~114と2次側回路121~124をそれぞれ電気的に絶縁する、いわゆる絶縁トランスである。電力変換器セルのさらに詳細な構成については、後で説明する。 The power converter cells 101 to 104 include first converters 141 to 144 connected to the external power supply 300 side, first control circuits 211 to 214 for controlling them, and a second converter connected to the external load 400 side. Converters 151 to 154, second control circuits 221 to 224 for controlling them, and transformers 131 to 134 connected between the first converters 141 to 144 and the second converters 151 to 154, respectively. . Hereinafter, the first converters 141 to 144 and the first control circuits 211 to 214 are collectively defined as primary side circuits 111 to 114, respectively. Further, the second converters 151 to 154 and the second control circuits 221 to 224 are collectively defined as secondary side circuits 121 to 124, respectively. The transformers 131 to 134 are so-called insulating transformers that electrically insulate the primary side circuits 111 to 114 and the secondary side circuits 121 to 124, respectively. A more detailed configuration of the power converter cell will be described later.
 電力変換器セル101~104は、電源300に対して並列に接続される。したがって、電力変換器セル101~104の入力電圧は全て等しい。電力変換器セル101~104は、電源300の電圧を変換して出力電圧Vo1~Vo4をそれぞれ生成する。 The power converter cells 101 to 104 are connected to the power supply 300 in parallel. Therefore, the input voltages of power converter cells 101-104 are all equal. The power converter cells 101 to 104 convert the voltage of the power supply 300 to generate output voltages Vo1 to Vo4, respectively.
 電力変換器セル101が出力電圧Vo1を生成する要領を説明する。まず、第1変換器141は、電源300の電圧を交流電圧に変換してトランス131の1次巻線に印加する。第1制御回路211は、この交流電圧を制御する演算・処理を行い、第1変換器141を駆動する。次に、第2変換器151は、トランス131の2次巻線に発生する電圧を変換して出力電圧Vo1を生成する。第2制御回路221は、出力電圧Vo1を制御する演算・処理を行い、第2変換器151を駆動する。電力変換器セル102~104についても、同様の要領で出力電圧Vo2~Vo4をそれぞれ生成する。 A description will be given of how the power converter cell 101 generates the output voltage Vo1. First, the first converter 141 converts the voltage of the power supply 300 into an AC voltage and applies it to the primary winding of the transformer 131. The first control circuit 211 performs calculation / processing for controlling the AC voltage and drives the first converter 141. Next, the second converter 151 converts the voltage generated in the secondary winding of the transformer 131 to generate the output voltage Vo1. The second control circuit 221 performs calculation / processing for controlling the output voltage Vo <b> 1 and drives the second converter 151. For power converter cells 102 to 104, output voltages Vo2 to Vo4 are generated in the same manner.
 電力変換器セル101~104の出力端子はそれぞれ直列に接続される。電力変換装置1000の出力電圧は、出力電圧Vo1~Vo4を合成した電圧である。以下では、電力変換器セル101~104の出力電圧を合成した電圧を合成出力電圧Vos(=Vo1+Vo2+Vo3+Vo4)と定義する。合成出力電圧Vosは、電力変換装置1000の出力電圧に相当する。以上の構成によって、電力変換装置1000は高電圧を出力できる。 The output terminals of the power converter cells 101 to 104 are connected in series. The output voltage of the power converter 1000 is a voltage obtained by synthesizing the output voltages Vo1 to Vo4. Hereinafter, a voltage obtained by combining the output voltages of the power converter cells 101 to 104 is defined as a combined output voltage Vos (= Vo1 + Vo2 + Vo3 + Vo4). The combined output voltage Vos corresponds to the output voltage of the power conversion apparatus 1000. With the above configuration, the power conversion apparatus 1000 can output a high voltage.
 中央制御装置200は、出力電圧Vo1~Vo4を所定の値に制御することによって、合成出力電圧Vos、または、電力変換装置1000の出力電流を所定の値に制御する。図1では、電力変換装置1000の出力電流を制御する場合を想定して、出力電流が流れる経路上に電流検出器230を設置している。この場合、中央制御装置200は、電流検出器230によって出力電流を検出し、これをフィードバック制御などの演算に利用する。なお、中央制御装置200が電力変換装置1000の出力電圧を制御する場合、これを検出するための電圧検出器を図1に追加設置すればよい。 The central control device 200 controls the output voltage Vo1 to Vo4 to a predetermined value, thereby controlling the combined output voltage Vos or the output current of the power converter 1000 to a predetermined value. In FIG. 1, assuming that the output current of the power conversion apparatus 1000 is controlled, the current detector 230 is installed on the path through which the output current flows. In this case, the central controller 200 detects the output current by the current detector 230 and uses this for calculation such as feedback control. When the central control device 200 controls the output voltage of the power conversion device 1000, a voltage detector for detecting this may be additionally installed in FIG.
 各電力変換器セルの出力電圧Vo1~Vo4を所定の値に制御するためには、第1変換器141~144と第2変換器151~154をそれぞれ協調制御する必要がある。そこで、中央制御装置200は、各電力変換器セルの第1制御回路211~214と第2制御回路221~224に対して制御信号を出力する。ここで、制御信号とは、制御量の目標値を表す信号であり、また、起動や停止を指示する信号も含むものとする。制御信号の詳細については、後に説明する。 In order to control the output voltages Vo1 to Vo4 of each power converter cell to a predetermined value, the first converters 141 to 144 and the second converters 151 to 154 need to be cooperatively controlled. Therefore, the central controller 200 outputs control signals to the first control circuits 211 to 214 and the second control circuits 221 to 224 of each power converter cell. Here, the control signal is a signal representing the target value of the control amount, and also includes a signal for instructing start and stop. Details of the control signal will be described later.
 ここで、中央制御装置200が電力変換器セル101の第2制御回路221に制御信号を送信する場合について説明する。中央制御装置200が他の第2制御回路222~224に制御信号を送信する場合についても、同じ要領で送信できる。 Here, a case where the central control device 200 transmits a control signal to the second control circuit 221 of the power converter cell 101 will be described. When the central control device 200 transmits a control signal to the other second control circuits 222 to 224, it can be transmitted in the same manner.
 まず、中央制御装置200は、第2制御回路221への制御信号であっても、一旦これを第1制御回路211に送信する。すなわち、第1制御回路211を用いた中継を行う。図1では、この通信における通信経路を実線の矢印で示した。各電力変換器セルの1次側回路111~114は、電源300に対して並列に接続される。そのため、第1制御回路211~214のグラウンド電位(回路が動作する基準電位)は全て共通である。また、中央制御装置200と第1制御回路211~214のグラウンド電位も共通化できる。この構成によって、中央制御装置200から第1制御回路211~214への通信については、絶縁は不要であり、電線を用いた有線通信を適用できる。 First, the central control device 200 once transmits a control signal to the second control circuit 221 to the first control circuit 211 once. That is, relaying using the first control circuit 211 is performed. In FIG. 1, communication paths in this communication are indicated by solid arrows. The primary side circuits 111 to 114 of each power converter cell are connected to the power supply 300 in parallel. Therefore, the ground potentials (reference potentials at which the circuits operate) of the first control circuits 211 to 214 are all common. Further, the ground potential of the central control device 200 and the first control circuits 211 to 214 can be shared. With this configuration, the communication from the central controller 200 to the first control circuits 211 to 214 does not require insulation, and wired communication using electric wires can be applied.
 次に、第1制御回路211は、受信した制御信号を第2制御回路221に送信する。図1では、この通信における通信経路を破線の矢印で示した。各電力変換器セルの2次側回路121~124は直列に接続されるため、第2制御回路221~224のグラウンド電位はそれぞれ異なる。また、第1制御回路211~214と第2制御回路221~224のグラウンド電位もそれぞれ異なる。したがって、第1制御回路211から第2制御回路221への通信には絶縁が必要である。 Next, the first control circuit 211 transmits the received control signal to the second control circuit 221. In FIG. 1, the communication path in this communication is indicated by a broken-line arrow. Since the secondary side circuits 121 to 124 of each power converter cell are connected in series, the ground potentials of the second control circuits 221 to 224 are different. The ground potentials of the first control circuits 211 to 214 and the second control circuits 221 to 224 are also different. Therefore, the communication from the first control circuit 211 to the second control circuit 221 requires insulation.
 本発明では、第1制御回路211~214と第2制御回路221~224の間での通信のために、無線通信を適用することによって、電気的な絶縁を確保しつつ通信する。ここで、本発明における無線通信は、赤外線や可視光を含む電磁波による通信として定義される。無線通信の中でも赤外線通信は、低コストに実現できるという点で有望な方式であり、IrDA(Infrared Data Association)といった赤外線通信の方式(規格)を利用できる。無線通信であれば、第1制御回路211と第2制御回路221でグラウンド電位が大きく異なり、5kVを超える耐圧が必要であったとしても、送受信機の距離を適切に保つなど構造上の工夫によって絶縁を確保しつつ通信できる。 In the present invention, for communication between the first control circuits 211 to 214 and the second control circuits 221 to 224, communication is performed while ensuring electrical insulation by applying wireless communication. Here, wireless communication in the present invention is defined as communication using electromagnetic waves including infrared rays and visible light. Among wireless communication, infrared communication is a promising method in that it can be realized at low cost, and an infrared communication method (standard) such as IrDA (Infrared Data Association) can be used. In the case of wireless communication, the ground potential is greatly different between the first control circuit 211 and the second control circuit 221. Even if a withstand voltage exceeding 5 kV is required, structural measures such as maintaining the distance between the transmitter and the receiver appropriately Communication is possible while ensuring insulation.
 ところで、電力変換器セル101~104から中央制御装置200に対して、各電力変換器セルの電圧、電流、温度といった物理量、及び、異常有無などの状態量を送信する場合もある。これらの物理量や状態量を表す信号を検出信号と定義し、本発明では検出信号も制御信号の一部と考える。検出信号の通信には、図1の矢印で示した通信経路を利用し、矢印とは逆方向に信号を伝達すればよい。例えば、第2制御回路221が第2変換器151に関する検出信号を中央制御装置200に通信する場合、第2制御回路221から第1制御回路211に無線通信によって一旦送信し、第1制御回路211から中央制御装置200に有線通信によって送信すればよい。 Incidentally, the power converter cells 101 to 104 may transmit a physical quantity such as voltage, current, and temperature of each power converter cell and a state quantity such as the presence / absence of abnormality to the central controller 200. Signals representing these physical quantities and state quantities are defined as detection signals, and in the present invention, the detection signals are also considered as part of the control signals. For communication of the detection signal, a communication path indicated by an arrow in FIG. 1 is used, and the signal may be transmitted in the direction opposite to the arrow. For example, when the second control circuit 221 communicates a detection signal related to the second converter 151 to the central control device 200, the second control circuit 221 transmits the first control circuit 211 from the second control circuit 221 to the first control circuit 211 by wireless communication. May be transmitted to the central control device 200 via wired communication.
 図1の構成についての補足事項、代案変形事例について説明する。まず第1制御回路211~214の一部が、中央制御装置200の役割を担う構成も考えられる。すなわち、電力変換器セル101~104の一部が、マスター・スレーブシステムにおけるマスターの役割を担い、残りがスレーブの役割を担うという構成が考えられる。また電源300は、直流電源または交流電源のいずれでもよい。例として、電力変換装置1000を太陽光発電のPCSに応用する場合、電源300は太陽電池となる。また負荷400の例として、高電圧モータや他の電力機器がある。電力変換装置1000を太陽光発電のPCSに応用する場合のように、負荷400は電力系統であってもよい。さらに電力変換装置1000は、以上に示した構成の他に、保護用部品(リレー、ヒューズなど)やフィルタ用部品(リアクトル、コンデンサ)などの要素を備えていてもよい。 Supplementary matters about the configuration in FIG. First, a configuration in which a part of the first control circuits 211 to 214 plays the role of the central control device 200 is also conceivable. That is, a configuration in which a part of the power converter cells 101 to 104 plays the role of master in the master / slave system and the rest plays the role of slave. The power supply 300 may be either a DC power supply or an AC power supply. As an example, when the power conversion apparatus 1000 is applied to a PCS for photovoltaic power generation, the power supply 300 is a solar battery. Examples of the load 400 include a high voltage motor and other electric power equipment. As in the case where the power conversion apparatus 1000 is applied to a PCS for photovoltaic power generation, the load 400 may be a power system. Further, the power conversion apparatus 1000 may include elements such as a protection component (relay, fuse, etc.) and a filter component (reactor, capacitor) in addition to the configuration described above.
 以上で説明したように、本発明では第1制御回路211~214と第2制御回路221~224の間での絶縁を確保するために無線通信を利用する。無線通信は、光ファイバ通信と比べて低コストに実現できる。特に、赤外線通信は家電製品などに利用されていることもあり、低コスト化に有利な方式と言える。無線通信の通信速度は、方式や規格に依存するものの、コストを優先して方式を選択した場合には遅くなる。しかし、無線通信は電力変換器セルごとに並行して行われるため、コストを優先して通信速度の遅い無線通信方式を選択したとしても、通信にかかる時間を短縮化でき、所望の制御周期内で通信を完了できる。 As described above, in the present invention, wireless communication is used to secure insulation between the first control circuits 211 to 214 and the second control circuits 221 to 224. Wireless communication can be realized at a lower cost than optical fiber communication. In particular, infrared communication is used for home appliances and the like, and can be said to be an advantageous method for cost reduction. Although the communication speed of wireless communication depends on the method and standard, it is slower when the method is selected with priority on cost. However, since wireless communication is performed in parallel for each power converter cell, even if a wireless communication method with a low communication speed is selected with priority given to cost, the time required for communication can be shortened and within a desired control cycle. You can complete the communication.
 図2は、電力変換器セルの立体構造を示す図である。図2の電力変換器セルの立体構造は、電力変換器セル101~104の全てに適用できる。電力変換器セル101~104は、二層構造の箱型形状をしており、低層と高層の間が支持材510~513で支持されている。低層には、第1変換器141~144と第1制御回路211~214を搭載する1次側回路基板501が配置され、高層には、第2変換器151~154と第2制御回路221~224を搭載する2次側回路基板502が配置されている。なお、図2では、1次側回路基板501と2次側回路基板502に実装される大半の部品、及び、電源300や他の電力変換器セルと接続するための主回路配線を省略して示している。 FIG. 2 is a diagram showing a three-dimensional structure of the power converter cell. The three-dimensional structure of the power converter cell in FIG. 2 can be applied to all of the power converter cells 101 to 104. The power converter cells 101 to 104 have a box shape with a two-layer structure, and the low layer and the high layer are supported by support members 510 to 513. A primary circuit board 501 on which the first converters 141 to 144 and the first control circuits 211 to 214 are mounted is disposed in the lower layer, and the second converters 151 to 154 and the second control circuit 221 to are mounted in the higher layer. A secondary circuit board 502 on which 224 is mounted is arranged. In FIG. 2, most of components mounted on the primary circuit board 501 and the secondary circuit board 502, and main circuit wiring for connecting to the power supply 300 and other power converter cells are omitted. Show.
 図2のトランス503は、図1のトランス131~134のいずれかに相当する。図2では、トランス503が1次側回路基板501や2次側回路基板502とは別に設置される構成を示した。また、トランス503と2次側回路基板502間を導体棒(バスバー)601、602で配線する例を示した。トランス503と1次側回路基板501を接続する配線については後で説明する。トランス503は、1次側回路基板501または2次側回路基板502に部品として搭載されていてもよい。 The transformer 503 in FIG. 2 corresponds to any of the transformers 131 to 134 in FIG. FIG. 2 shows a configuration in which the transformer 503 is installed separately from the primary circuit board 501 and the secondary circuit board 502. In addition, an example in which the conductor 503 (bus bar) 601 and 602 is wired between the transformer 503 and the secondary circuit board 502 is shown. The wiring connecting the transformer 503 and the primary circuit board 501 will be described later. The transformer 503 may be mounted on the primary circuit board 501 or the secondary circuit board 502 as a component.
 図2に示すように、低層の1次側回路基板501と高層の2次側回路基板502は、支持材510~513により間隙を置いて対向配置されている。すなわち、第1制御回路と第2制御回路は互いに対向する基板に実装される。図2では、第1制御回路211~214の全ての構成要素と第2制御回路221~224の全ての構成要素が、1次側回路基板501と2次側回路基板502にそれぞれ実装される構成を示した。ただし、第1制御回路211~214の一部の構成要素と第2制御回路221~224の一部の構成要素が互いに対向する基板に実装される構造であってもよい。 As shown in FIG. 2, the low-layer primary circuit board 501 and the high-layer secondary circuit board 502 are arranged to face each other with a gap between the support members 510 to 513. That is, the first control circuit and the second control circuit are mounted on the substrates facing each other. In FIG. 2, all the components of the first control circuits 211 to 214 and all the components of the second control circuits 221 to 224 are mounted on the primary circuit board 501 and the secondary circuit board 502, respectively. showed that. However, a structure in which some components of the first control circuits 211 to 214 and some components of the second control circuits 221 to 224 are mounted on substrates facing each other may be employed.
 1次側回路基板501と2次側回路基板502は、無線通信の送受信機504、505をそれぞれ備える。すなわち、送受信機504、505は、互いに対向する回路基板に501、502に実装される。なお図2において、送受信機505は2次側回路基板502の裏側に設置されるため、送受信機505を点線で示した。送受信機504と505は、上述の無線通信における無線信号の送受信を行う。無線通信として赤外線通信IrDAを利用する場合、市販されているIrDAモジュールを送受信機として利用できる。なお、本発明において送受信機504と505は、それぞれ第1制御回路211~214と第2制御回路221~224の構成要素(部品)であると考える。 The primary side circuit board 501 and the secondary side circuit board 502 are provided with wireless communication transceivers 504 and 505, respectively. That is, the transceivers 504 and 505 are mounted on the circuit boards 501 and 502 on opposite circuit boards. In FIG. 2, since the transceiver 505 is installed on the back side of the secondary circuit board 502, the transceiver 505 is indicated by a dotted line. The transceivers 504 and 505 perform transmission and reception of wireless signals in the above-described wireless communication. When infrared communication IrDA is used as wireless communication, a commercially available IrDA module can be used as a transceiver. In the present invention, the transceivers 504 and 505 are considered to be components (parts) of the first control circuits 211 to 214 and the second control circuits 221 to 224, respectively.
 1次側回路基板501と2次側回路基板502でグラウンド電位が大きく異なり、5kVを超える耐圧が求められる場合であっても、基板間の距離を調節することによって、絶縁を確保しつつ通信できる。また、2つの送受信機504と505が対向し、これらの間を遮る障害物がないため、送受信機504と505の間で無線信号を正確に送受信できる。また、無線通信の方式として赤外線通信を選択し、かつ、赤外線の指向性が高くなる送受信機を選択すれば、電力変換器セルの外部に漏れる赤外線は少なくなる。これによって、上述のように各電力変換器セルが赤外線通信を並行して(同時に)行う場合であっても、ある電力変換器セルが送信した赤外線が外部に漏れ、他の電力変換器セルに誤って受信されることを防止できる。以上から、各電力変換器セルが並行して通信を行うことによる高速通信と、電力変換器セル間での通信干渉の無い高信頼通信を両立できる。 Even when the ground potential differs greatly between the primary circuit board 501 and the secondary circuit board 502 and a withstand voltage exceeding 5 kV is required, communication can be performed while ensuring insulation by adjusting the distance between the boards. . Further, since the two transmitters / receivers 504 and 505 are opposed to each other and there is no obstacle between them, a radio signal can be accurately transmitted / received between the transmitter / receivers 504 and 505. Further, if infrared communication is selected as the wireless communication system and a transceiver having high infrared directivity is selected, the amount of infrared light leaking outside the power converter cell is reduced. As a result, even when each power converter cell performs infrared communication in parallel (simultaneously) as described above, infrared light transmitted by a certain power converter cell leaks to the outside and is transmitted to other power converter cells. It is possible to prevent erroneous reception. From the above, it is possible to achieve both high-speed communication in which each power converter cell performs communication in parallel and highly reliable communication without communication interference between the power converter cells.
 1次側回路基板501に実装されるコネクタ506、及び、これと接続される電線507は、1次側回路基板501と中央制御装置200を接続するために利用される。図2では電線507として2本の電線を示したが、電線の本数については任意である。 The connector 506 mounted on the primary side circuit board 501 and the electric wire 507 connected thereto are used for connecting the primary side circuit board 501 and the central controller 200. In FIG. 2, although two electric wires are shown as the electric wires 507, the number of electric wires is arbitrary.
 中央制御装置200から第2制御回路221~224に制御信号を送信するとき、制御信号は電線507を通って1次側回路基板501に伝送され、1次側回路基板501の第1制御回路211~214が制御信号を一旦受信する。その後、第1制御回路211~214はこの制御信号を送受信機504に出力する。制御信号は、送受信機504によって無線信号(赤外線や可視光を含む電磁波の信号)に変換されて、1次側回路基板501の送受信機504から2次側回路基板502の送受信機505へと送信される。以上のフローによって、第2制御回路221~224は中央制御装置200からの制御信号を受信できる。 When the control signal is transmitted from the central controller 200 to the second control circuits 221 to 224, the control signal is transmitted to the primary side circuit board 501 through the electric wire 507, and the first control circuit 211 of the primary side circuit board 501 is transmitted. ... 214 receive a control signal once. Thereafter, the first control circuits 211 to 214 output this control signal to the transceiver 504. The control signal is converted into a radio signal (an electromagnetic wave signal including infrared rays and visible light) by the transceiver 504 and transmitted from the transceiver 504 of the primary circuit board 501 to the transceiver 505 of the secondary circuit board 502. Is done. Through the above flow, the second control circuits 221 to 224 can receive the control signal from the central controller 200.
 1次側回路基板501と2次側回路基板502は、支持材510~513によって支持される。なお、基板と支持材の固定にはネジを利用可能であるが、これについては図示を省略した。これらの支持材、ネジの材料として絶縁材を適用することで、1次側回路基板501と2次側回路基板502の絶縁を確保することができる。また、無線通信方式として赤外線通信を利用する場合、支持材510~513によって赤外線が遮蔽され、ある電力変換器セルが送信した赤外線が外部に漏れ、他の電力変換器セルに誤って受信されることを防止できる。すなわち、支持材510~513によって赤外線を遮蔽することで、より高信頼の赤外線通信を実現できる。支持材によって赤外線を遮蔽する構成は、基板間の距離が長く、赤外線通信の指向性が低い場合に特に有効である。 The primary circuit board 501 and the secondary circuit board 502 are supported by support materials 510 to 513. A screw can be used for fixing the substrate and the support material, but this is not shown. By applying an insulating material as a material for these supporting materials and screws, it is possible to ensure insulation between the primary circuit board 501 and the secondary circuit board 502. In addition, when infrared communication is used as a wireless communication method, infrared rays are shielded by the support members 510 to 513, infrared rays transmitted from a certain power converter cell leak to the outside, and are erroneously received by other power converter cells. Can be prevented. That is, more reliable infrared communication can be realized by shielding infrared rays with the support members 510 to 513. The configuration in which infrared rays are shielded by the support material is particularly effective when the distance between the substrates is long and the directivity of infrared communication is low.
 なお、図2では、1次側回路基板501を下側に、2次側回路基板502を上側にそれぞれ配置したが、1次側回路基板501を上側に、2次側回路基板502を下側にそれぞれ配置してもよい。 In FIG. 2, the primary circuit board 501 is disposed on the lower side and the secondary circuit board 502 is disposed on the upper side. However, the primary circuit board 501 is disposed on the upper side and the secondary circuit board 502 is disposed on the lower side. May be arranged respectively.
 図3は、図2の立体構造を正面から、すなわち、トランス503が奥側となるように見た図である。図3では、トランス503が奥に来ることから、トランス503、及び、これを電力変換器セルと接続する導体棒601、602の図示を省略した。また、図3では、第1変換器141~144の部品520、521、第2変換器151~154の部品522、523を示した。これらの部品として、コンデンサ、または、スイッチング素子とこれを冷却するための放熱フィンがある。図3のように、送受信機の周囲に、送受信機より背の高い部品を配置する。このような部品配置は、支持材510~513と同様に無線通信における無線信号(赤外線や可視光を含む電磁波の信号)を遮蔽する効果があり、無線通信の高信頼化に有効である。 FIG. 3 is a view of the three-dimensional structure of FIG. 2 as viewed from the front, that is, with the transformer 503 on the back side. In FIG. 3, since the transformer 503 comes to the back, the illustration of the transformer 503 and the conductor rods 601 and 602 that connect the transformer 503 and the power converter cell are omitted. In FIG. 3, the components 520 and 521 of the first converters 141 to 144 and the components 522 and 523 of the second converters 151 to 154 are shown. These components include capacitors or switching elements and heat radiation fins for cooling them. As shown in FIG. 3, parts taller than the transceiver are arranged around the transceiver. Such component arrangement has an effect of shielding wireless signals (signals of electromagnetic waves including infrared rays and visible light) in wireless communication, as in the case of the support members 510 to 513, and is effective in increasing the reliability of wireless communication.
 図4は、図2の立体構造を右から、すなわち、トランス503が右側となるように見た図である。ただし、支持材512の奥に配置される構造を示すために、支持材512については図示を省略した。図4において、無線通信の送受信機504と505は、第1変換器141~144の部品521と第2変換器151~154の部品523の奥にそれぞれ配置される。そのため、図4ではこれらを破線で示した。 FIG. 4 is a view of the three-dimensional structure of FIG. 2 viewed from the right, that is, the transformer 503 is on the right side. However, in order to show the structure arrange | positioned in the back of the support material 512, illustration about the support material 512 was abbreviate | omitted. In FIG. 4, transceivers 504 and 505 for wireless communication are arranged in the back of the part 521 of the first converters 141 to 144 and the part 523 of the second converters 151 to 154, respectively. Therefore, these are indicated by broken lines in FIG.
 図4では、1次側回路基板501とトランス503を配線するための導体棒600と、2次側回路基板502とトランス503を配線するための導体棒601を示した。また、1次側回路基板501と電源300を配線するための導体棒603、2次側回路基板502と負荷400または他の電力変換器セルを配線するための導体棒604を示した。導体棒600、601、603、604は、端子台610~613を用いてそれぞれ基板と固定される。導体棒と端子台を接続する部材(ネジなど)については図示を省略した。導体棒の代わりに電線を用いてもよい。なお、導体棒600、603、604、及び、端子台610~613については、図2と図3では省略されている。 FIG. 4 shows a conductor rod 600 for wiring the primary circuit board 501 and the transformer 503 and a conductor rod 601 for wiring the secondary circuit board 502 and the transformer 503. Also, a conductor bar 603 for wiring the primary side circuit board 501 and the power supply 300 is shown, and a conductor bar 604 for wiring the secondary side circuit board 502 and the load 400 or other power converter cell. The conductor rods 600, 601, 603 and 604 are fixed to the substrate using terminal blocks 610 to 613, respectively. The members (screws and the like) that connect the conductor rod and the terminal block are not shown. An electric wire may be used instead of the conductor rod. Note that the conductor rods 600, 603, and 604 and the terminal blocks 610 to 613 are omitted in FIGS.
 図2から図4では、第1変換器141~144と第1制御回路211~214、第2変換器151~154と第2制御回路221~224がそれぞれ同じ基板に実装される。第1変換器141~144と第2変換器151~154についても対向する基板に実装し、図4のように配線することで、電力変換器セルを小型化できる。また、基板間の距離を調節することによって、第1変換器141~144と第2変換器151~154の絶縁を確保できる。 2 to 4, the first converters 141 to 144 and the first control circuits 211 to 214, the second converters 151 to 154, and the second control circuits 221 to 224 are mounted on the same substrate. The first converters 141 to 144 and the second converters 151 to 154 are also mounted on opposing substrates and wired as shown in FIG. 4 to reduce the size of the power converter cell. Also, the insulation between the first converters 141 to 144 and the second converters 151 to 154 can be ensured by adjusting the distance between the substrates.
 図5は、電力変換器セル101の回路構成例である。図5では、電源300が直流電源であり、電力変換装置1000は負荷400に交流電力を出力する場合を想定した。他の電力変換器セル102~104についても、同様の構成を適用できる。 FIG. 5 is a circuit configuration example of the power converter cell 101. In FIG. 5, it is assumed that the power source 300 is a DC power source and the power conversion apparatus 1000 outputs AC power to the load 400. The same configuration can be applied to the other power converter cells 102 to 104.
 電力変換器セル101における第1変換器141の回路構成を説明する。第1変換器141は、入力端子と並列にフィルタ用のコンデンサ10を備える。また、4個のスイッチング素子(図5ではMOSFET)11~14から成る第1インバータを備える。第1インバータの直流入力側に、コンデンサ10が接続される。第1インバータの出力端子間には、コイル15、コンデンサ16、トランス131の1次巻線を直列に接続した直列共振回路が接続される。 The circuit configuration of the first converter 141 in the power converter cell 101 will be described. The first converter 141 includes a filter capacitor 10 in parallel with the input terminal. A first inverter including four switching elements (MOSFETs in FIG. 5) 11 to 14 is provided. A capacitor 10 is connected to the DC input side of the first inverter. Between the output terminals of the first inverter, a series resonance circuit in which the coil 15, the capacitor 16, and the primary winding of the transformer 131 are connected in series is connected.
 電力変換器セル101における第2変換器151の回路構成を説明する。第2変換器151は、ダイオード21~24から成るダイオードブリッジを備え、ダイオードブリッジの交流入力側がトランス131の2次巻線間に接続される。なお、以上で述べた第1インバータ、直列共振回路、ダイオードブリッジは、絶縁型DC-DCコンバータの一種である共振型コンバータを構成する。 The circuit configuration of the second converter 151 in the power converter cell 101 will be described. The second converter 151 includes a diode bridge composed of diodes 21 to 24, and the AC input side of the diode bridge is connected between the secondary windings of the transformer 131. The first inverter, the series resonance circuit, and the diode bridge described above constitute a resonance type converter that is a kind of isolated DC-DC converter.
 ダイオードブリッジの直流出力端子間に、平滑用のコンデンサ20、電圧検出器25が接続される。また、第2変換器151は、4個のスイッチング素子(図5ではMOSFET)31~34から成る第2インバータを備える。第2インバータの直流入力側に、コンデンサ20及び電圧検出器25が接続される。第2インバータの出力端子が、電力変換器セル101の出力端子となる。以上の回路構成から、各電力変換器セルは、共振型コンバータ(以下、コンバータ)と第2インバータ(以下、インバータ)から構成されるとも言える。 A smoothing capacitor 20 and a voltage detector 25 are connected between the DC output terminals of the diode bridge. Further, the second converter 151 includes a second inverter composed of four switching elements (MOSFETs in FIG. 5) 31 to 34. A capacitor 20 and a voltage detector 25 are connected to the DC input side of the second inverter. The output terminal of the second inverter becomes the output terminal of the power converter cell 101. From the above circuit configuration, it can be said that each power converter cell includes a resonant converter (hereinafter referred to as a converter) and a second inverter (hereinafter referred to as an inverter).
 コンバータは、電力変換器セル101に入力される電圧を変換して直流リンク電圧Vdc1を生成する。詳細については省略するが、4個のスイッチング素子のオン・オフ動作によって、Vdc1を所定の値に制御できる。電力変換器セル102~104も同様にコンバータを備えており、直流リンク電圧Vdc2~Vdc4をそれぞれ生成する。ここで、各電力変換器セルの直流リンク電圧Vdc1~Vdc4を全て同じ値に制御しても、それぞれ異なる値に制御してもよい。なお、図5では共振型コンバータを示したが、絶縁型DC-DCコンバータであれば、具体的な回路方式については問わない。電源300が交流電源の場合、図5のコンバータの前段に整流回路(AC-DCコンバータ)を追加すればよい。 The converter converts the voltage input to the power converter cell 101 to generate the DC link voltage Vdc1. Although details are omitted, Vdc1 can be controlled to a predetermined value by the on / off operation of the four switching elements. Similarly, power converter cells 102 to 104 include converters, and generate DC link voltages Vdc2 to Vdc4, respectively. Here, the DC link voltages Vdc1 to Vdc4 of the power converter cells may all be controlled to the same value or may be controlled to different values. In FIG. 5, a resonant converter is shown, but any specific circuit system may be used as long as it is an isolated DC-DC converter. When the power supply 300 is an AC power supply, a rectifier circuit (AC-DC converter) may be added before the converter of FIG.
 インバータは、直流リンク電圧Vdc1を変換して電力変換器セル101の出力電圧Vo1を生成する。電力変換器セル102~104も同様にインバータを備え、直流リンク電圧Vdc2~Vdc4を変換して出力電圧Vo2~Vo4をそれぞれ生成する。詳細については省略するが、インバータは、4個のスイッチング素子のオン・オフ動作によって、出力電圧Vo1(の瞬時値)を+Vdc1、0、-Vdc1のいずれかに制御できる。 The inverter converts the DC link voltage Vdc1 to generate the output voltage Vo1 of the power converter cell 101. Similarly, power converter cells 102 to 104 include inverters, and convert DC link voltages Vdc2 to Vdc4 to generate output voltages Vo2 to Vo4, respectively. Although not described in detail, the inverter can control the output voltage Vo1 (its instantaneous value) to any of + Vdc1, 0, and −Vdc1 by the on / off operation of the four switching elements.
 インバータの制御には、PWM(パルス幅変調)を適用できる。インバータは、PWM周期における平均電圧として、-Vdc1≦Vo1≦+Vdc1を満たす任意の電圧を出力できる。すなわち、出力電圧Vo1の目標値が上記の範囲内であれば、PWM周期(またはその1/2の時間)を制御周期として、各制御周期における出力電圧Vo1(の平均値)を目標値通りに制御できる。なお、PWM自体は公知技術であるため、詳細については省略する。 PWM (pulse width modulation) can be applied to control the inverter. The inverter can output an arbitrary voltage satisfying −Vdc1 ≦ Vo1 ≦ + Vdc1 as an average voltage in the PWM cycle. That is, if the target value of the output voltage Vo1 is within the above range, the PWM cycle (or a half of the time) is set as the control cycle, and the output voltage Vo1 (average value) in each control cycle is set according to the target value. Can be controlled. Since PWM itself is a known technique, details are omitted.
 第1制御回路211は、中央制御装置200(図5では省略)から第1変換器141と第2変換器151に関する制御信号、すなわち、コンバータとインバータに関する制御信号を受信する。コンバータとインバータに関する制御信号の具体例として、直流リンク電圧Vdc1の目標値と出力電圧Vo1の目標値がある。 The first control circuit 211 receives control signals related to the first converter 141 and the second converter 151, that is, control signals related to the converter and the inverter, from the central controller 200 (not shown in FIG. 5). Specific examples of control signals related to the converter and the inverter include a target value for the DC link voltage Vdc1 and a target value for the output voltage Vo1.
 第1制御回路211は、直流リンク電圧Vdc1を目標値に従って制御するための演算を行い、その結果に基づいてコンバータが備えるスイッチング素子の駆動信号を出力する。第1制御回路211が行う演算は、簡単なフィードバック制御演算とPWM処理であるため、詳細については説明を省略する。また、第1制御回路211は、第2制御回路221から送信されるインバータの検出信号、具体的には、直流リンク電圧Vdc1の検出値を受信し、これを直流リンク電圧Vdc1の制御に利用する。また、第1制御回路211は、第2変換器151に関する制御信号、すなわち、出力電圧Vo1の目標値を第2制御回路221に送信する。 The first control circuit 211 performs an operation for controlling the DC link voltage Vdc1 according to the target value, and outputs a drive signal for the switching element included in the converter based on the result. Since the calculation performed by the first control circuit 211 is a simple feedback control calculation and PWM processing, a detailed description thereof will be omitted. The first control circuit 211 also receives an inverter detection signal transmitted from the second control circuit 221, specifically, a detection value of the DC link voltage Vdc1, and uses this for control of the DC link voltage Vdc1. . Further, the first control circuit 211 transmits a control signal related to the second converter 151, that is, a target value of the output voltage Vo <b> 1 to the second control circuit 221.
 第2制御回路221は、出力電圧Vo1を目標値に従って制御するための演算を行い、その結果に基づいてインバータが備えるスイッチング素子の駆動信号を出力する。第2制御回路221が行う演算は、簡単なPWM処理であるため、詳細については説明を省略する。また、第2制御回路221は、電圧検出器25によって検出した出力電圧Vdc1の検出値を第1制御回路211に送信する。電力変換器セル102~104の第1制御回路212~214、第2制御回路222~224も同様の要領で動作する。 The second control circuit 221 performs an operation for controlling the output voltage Vo1 according to the target value, and outputs a drive signal for the switching element included in the inverter based on the result. Since the calculation performed by the second control circuit 221 is a simple PWM process, a detailed description thereof will be omitted. Further, the second control circuit 221 transmits the detected value of the output voltage Vdc1 detected by the voltage detector 25 to the first control circuit 211. The first control circuits 212 to 214 and the second control circuits 222 to 224 of the power converter cells 102 to 104 operate in the same manner.
 図5では、第1制御回路211から第2制御回路221に送信される制御信号と、第2制御回路221から第1制御回路211に送信される検出信号を区別するために、破線の矢印を2本示した。 In FIG. 5, in order to distinguish between a control signal transmitted from the first control circuit 211 to the second control circuit 221 and a detection signal transmitted from the second control circuit 221 to the first control circuit 211, a broken arrow is used. Two were shown.
 図6は、合成出力電圧(Vos)波形の一例である。図6では、図1に示した電力変換装置1000の構成、及び、図5に示した電力変換器セル101~104の回路構成を利用し、電力変換装置1000が交流電圧を出力する場合を想定した。また、各電力変換器セル101~104の直流リンク電圧Vdc1~Vdc4は全て等しい値「Vdc」に制御され、各電力変換器セル101~104のインバータ制御にはPWMが適用されると仮定した。図6に破線で示した正弦波は、合成出力電圧Vosに含まれる基本波成分である。この基本波成分は合成出力電圧Vosの目標値、すなわち、電力変換装置1000の出力電圧の目標値と考えてもよい。 FIG. 6 is an example of a composite output voltage (Vos) waveform. 6 assumes a case where the power conversion apparatus 1000 outputs an AC voltage using the configuration of the power conversion apparatus 1000 shown in FIG. 1 and the circuit configuration of the power converter cells 101 to 104 shown in FIG. did. Further, it is assumed that the DC link voltages Vdc1 to Vdc4 of the power converter cells 101 to 104 are all controlled to the same value “Vdc”, and PWM is applied to the inverter control of the power converter cells 101 to 104. A sine wave indicated by a broken line in FIG. 6 is a fundamental wave component included in the combined output voltage Vos. This fundamental wave component may be considered as the target value of the combined output voltage Vos, that is, the target value of the output voltage of the power conversion apparatus 1000.
 各電力変換器セル1000のインバータは、瞬時値として+Vdc、0、-Vdcのいずれかを出力できる。そのため、合成出力電圧Vosの瞬時値は-4Vdc、-3Vdc、・・・、0、・・・、+3Vdc、+4Vdcのいずれかとなる。電力変換装置は、PWM周期における平均値として、合成出力電圧Vosを-4Vdc≦Vos≦+4Vdcを満たす任意の値に制御できる。すなわち、合成出力電圧Vosの目標値が上記の範囲内であれば、PWM周期(またはその1/2の時間)を制御周期として、各制御周期における合成出力電圧Vos(の平均値)を目標値通りに制御できる。この目標値を正弦波状に変化させることで、図6に示した擬似正弦波状の合成出力電圧Vosを生成できる。図6の合成出力電圧Vos波形は、階段状と言うこともでき、階段の1ステップの電圧は直流リンク電圧Vdcになる。 The inverter of each power converter cell 1000 can output + Vdc, 0, or −Vdc as an instantaneous value. Therefore, the instantaneous value of the combined output voltage Vos is any of −4Vdc, −3Vdc,..., 0,..., + 3Vdc, and + 4Vdc. The power converter can control the combined output voltage Vos to an arbitrary value satisfying −4 Vdc ≦ Vos ≦ + 4 Vdc as an average value in the PWM cycle. In other words, if the target value of the composite output voltage Vos is within the above range, the composite cycle voltage Vos (average value) in each control cycle is set to the target value with the PWM cycle (or half the time) as the control cycle. Can be controlled on the street. By changing the target value into a sine wave shape, the synthetic output voltage Vos having a pseudo sine wave shape shown in FIG. 6 can be generated. The combined output voltage Vos waveform of FIG. 6 can be said to be stepped, and the voltage of one step of the staircase becomes the DC link voltage Vdc.
 図6の合成出力電圧(Vos)波形を生成する場合について、中央制御装置200が行う制御、及び、通信内容について説明する。中央制御装置200は、制御周期ごとに、-4Vdc≦Vos≦+4Vdcの範囲で合成出力電圧Vosの目標値を演算する。仮に、ある制御周期で演算した目標値が2.5Vdcであったとする。中央制御装置200は、各電力変換器セルの第1制御回路211~214に対して、直流リンク電圧Vdc1~Vdc4の目標値としてVdcをそれぞれ送信する。また、中央制御装置は、各電力変換器セルの出力電圧Vo1、Vo2、Vo3、Vo4の目標値として、Vdc、Vdc、0.5Vdc、0をそれぞれ設定し、第1制御回路211~214に対してそれぞれ送信する。第1制御回路211~214は、出力電圧Vo1~Vo4の目標値をそれぞれ受信した後、これらを第2制御回路221~224にそれぞれ送信する。 The control performed by the central control device 200 and the contents of communication in the case of generating the composite output voltage (Vos) waveform in FIG. 6 will be described. The central controller 200 calculates a target value of the combined output voltage Vos within a range of −4 Vdc ≦ Vos ≦ + 4 Vdc for each control cycle. Suppose that the target value calculated in a certain control cycle is 2.5 Vdc. Central controller 200 transmits Vdc as the target value of DC link voltages Vdc1 to Vdc4 to first control circuits 211 to 214 of each power converter cell. In addition, the central controller sets Vdc, Vdc, 0.5Vdc, 0 as target values of the output voltages Vo1, Vo2, Vo3, Vo4 of the respective power converter cells, and sets the target values for the first control circuits 211-214. Send each. The first control circuits 211 to 214 receive the target values of the output voltages Vo1 to Vo4, respectively, and then transmit them to the second control circuits 221 to 224, respectively.
 ここで、直流リンク電圧Vdcが固定の値であり、また、中央制御装置200と第1制御回路211~214の両方にその値が記録されていると仮定する。この場合、中央制御装置200は、第1制御回路211~214に対して直流リンク電圧Vdc1~Vdc4の目標値を送信する代わりに、各電力変換器セルのコンバータに起動または動作継続を指示する信号を送信するだけでもよい。 Here, it is assumed that the DC link voltage Vdc is a fixed value, and the value is recorded in both the central control device 200 and the first control circuits 211 to 214. In this case, instead of transmitting the target values of the DC link voltages Vdc1 to Vdc4 to the first control circuits 211 to 214, the central controller 200 instructs the converter of each power converter cell to start up or continue the operation. You can just send
 中央制御装置200は、以上の動作を制御周期ごとに繰り返す。合成出力電圧Vos(の平均値)の目標値を正弦波状に変化させることで、図6に示した波形の合成出力電圧Vosが生成される。 The central controller 200 repeats the above operation every control cycle. By changing the target value of the combined output voltage Vos (average value thereof) into a sine wave shape, the combined output voltage Vos having the waveform shown in FIG. 6 is generated.
 以上の実施例1によって、中央制御装置200から各電力変換器セル101~104の制御回路に対して、高耐圧の絶縁を確保しつつ、低コストの通信システムによって高速に通信できる。 According to the first embodiment described above, high-speed communication can be performed from the central controller 200 to the control circuits of the power converter cells 101 to 104 by a low-cost communication system while ensuring high-voltage insulation.
 本発明の実施例2では、実施例1で説明した無線通信として赤外線通信を利用する。 In the second embodiment of the present invention, infrared communication is used as the wireless communication described in the first embodiment.
 図7は、本発明の実施例2における電力変換器セルの立体構造である。図7の構造は、電力変換器セル101~104の全てに適用できる。図2に示した構造との違いとして、1次側回路基板501と2次側回路基板502には、スリット530と531がそれぞれ設けられている。また、図7には、シールド部材532と533を示した。これらは電力変換器セル101~104の構成要素として電力変換器セル101~104に取り付けられる部材であるが、図7では取り付けられる前の状態を示した。 FIG. 7 shows a three-dimensional structure of the power converter cell in Example 2 of the present invention. The structure of FIG. 7 can be applied to all of the power converter cells 101 to 104. As a difference from the structure shown in FIG. 2, slits 530 and 531 are provided in the primary circuit board 501 and the secondary circuit board 502, respectively. FIG. 7 shows shield members 532 and 533. These are members attached to the power converter cells 101 to 104 as components of the power converter cells 101 to 104, but FIG. 7 shows a state before being attached.
 シールド部材532は、スリット530と531を通して基板501、502の上から挿し込まれる。図7では、基板のスリット530、531を「コの字形」とし、シールド部材532もスリット530、531に合わせた「コの字形」の形状とした。ただし、スリット530、531は「円弧形」など他の形状であってもよく、シールド部材532についても基板に挿し込める限り形状は問わない。 The shield member 532 is inserted from above the substrates 501 and 502 through the slits 530 and 531. In FIG. 7, the slits 530 and 531 of the substrate have a “U” shape, and the shield member 532 has a “U” shape that matches the slits 530 and 531. However, the slits 530 and 531 may have other shapes such as “arc shape”, and the shape of the shield member 532 is not limited as long as it can be inserted into the substrate.
 図8は、シールド部材532を基板に挿し込んだ状態で、電力変換器セル101~104を正面から見た図である。ただし、図8では、シールド部材533を取り付けていない状態とし、シールド部材533の図示を省略した。また、図3と同様に、トランス503、導体棒601、602の図示を省略し、第1変換器141~144の部品520、521、第2変換器151~154の部品522、523を追加で図示した。シールド部材532は、送受信機504、505から送信される赤外線信号を遮蔽し、赤外線信号が電力変換器セルの外部に漏れることを防ぐ効果があり、実施例1で説明した理由によって赤外線通信の高信頼化に有効である。 FIG. 8 is a front view of the power converter cells 101 to 104 with the shield member 532 inserted into the substrate. However, in FIG. 8, the shield member 533 is not attached, and the illustration of the shield member 533 is omitted. Similarly to FIG. 3, the illustration of the transformer 503 and the conductor rods 601 and 602 is omitted, and the parts 520 and 521 of the first converters 141 to 144 and the parts 522 and 523 of the second converters 151 to 154 are added. Illustrated. The shield member 532 has an effect of shielding the infrared signal transmitted from the transceivers 504 and 505 and preventing the infrared signal from leaking to the outside of the power converter cell. It is effective for reliability.
 シールド部材533は、前面の開口部を塞ぐようにシールド部材532に取り付けられる。シールド部材533をシールド部材532に固定する手段として、ネジを利用してもよいし、各シールド部材に嵌め込み用の凹凸部を設けてもよい。基板のスリットを利用してシールド部材532を挿し込み、シールド部材533をシールド部材532に嵌め込む(またはネジ止めする)だけで簡単に取り付けられるため、取り付けに必要な作業時間は短く済む。 The shield member 533 is attached to the shield member 532 so as to close the opening on the front surface. As means for fixing the shield member 533 to the shield member 532, a screw may be used, or an uneven portion for fitting may be provided in each shield member. Since the shield member 532 is inserted using the slit of the substrate and the shield member 533 is simply fitted (or screwed) into the shield member 532, the work time required for the attachment can be shortened.
 図9は、シールド部材532、533を取り付けた状態で、電力変換器セル101~104を正面から見た図である。図9では、送受信機504、505はシールド部材533の裏に配置されるため、これらを点線で示した。図10は、図9の一点鎖線A-A’を切断線とした場合の断面図である。また、図11は、シールド部材533を取り付けた状態で、電力変換器セル533、546~549を右から見た図である。図11では、送受信機504、505は支持材512などの裏に配置されるため、これらを点線で示した。図12は、図11の一点鎖線B-B’を切断線とした場合の断面図である。 FIG. 9 is a view of the power converter cells 101 to 104 as viewed from the front with the shield members 532 and 533 attached. In FIG. 9, since the transceivers 504 and 505 are arranged behind the shield member 533, these are indicated by dotted lines. FIG. 10 is a cross-sectional view when the alternate long and short dash line A-A ′ in FIG. 9 is taken as a cutting line. FIG. 11 is a view of the power converter cells 533, 546 to 549 as viewed from the right with the shield member 533 attached. In FIG. 11, since the transceivers 504 and 505 are arranged behind the support member 512 and the like, these are indicated by dotted lines. FIG. 12 is a cross-sectional view when the alternate long and short dash line B-B ′ in FIG. 11 is taken as a cutting line.
 図12から分かるように、シールド部材532、533と基板501、502は、赤外線信号の経路となる空間を密閉し、電力変換器セル101~104外部の空間と遮断する。ただし、シールド部材と基板に設けられたスリットの間、及び、シールド部材同士の接合部にでき得る微小な空隙については許容するものとする。 As can be seen from FIG. 12, the shield members 532 and 533 and the substrates 501 and 502 seal the space serving as the path of the infrared signal and block the space outside the power converter cells 101 to 104. However, minute gaps that can be formed between the shield member and the slit provided in the substrate and at the joint between the shield members are allowed.
 ここで、電力変換装置1000を設置する場所によっては、電力変換装置1000の内部、ひいては、電力変換器セル101~104の内部に粉塵が侵入し得る。電力変換器セル101~104内に侵入した粉塵が送受信機を覆うように堆積すると、赤外線通信が正常に行われなくなる。図9~12の構造は、粉塵が電力変換器セル101~104の外部から赤外線の経路に入ることを防ぎ、粉塵が電力変換器セル101~104内に侵入し得る環境においても安定した赤外線通信を実現する。また、このような構造は、赤外線が電力変換器セル101~104の外部に漏れることも防ぐため、実施例1で説明した理由によって赤外線通信の高信頼化に有効である。なお、シールド部材533を電力変換器セル101~104から外した状態であっても、シールド部材532が取り付けられていれば、送受信機に堆積する粉塵の量を低減できる。 Here, depending on the place where the power conversion apparatus 1000 is installed, dust may enter the power conversion apparatus 1000, and hence the power converter cells 101 to 104. If dust that has entered the power converter cells 101 to 104 accumulates so as to cover the transceiver, infrared communication cannot be performed normally. 9 to 12 prevents dust from entering the infrared path from the outside of the power converter cells 101 to 104, and stable infrared communication even in an environment where dust can enter the power converter cells 101 to 104. To realize. Such a structure also prevents infrared rays from leaking outside the power converter cells 101 to 104, and is therefore effective for high reliability of infrared communication for the reason described in the first embodiment. Even when the shield member 533 is removed from the power converter cells 101 to 104, if the shield member 532 is attached, the amount of dust accumulated on the transceiver can be reduced.
 シールド部材532、533の材質として樹脂などの絶縁材を利用すれば、基板501、502の絶縁に及ぼす影響を小さく抑えつつ、上記の効果を得られる。 If an insulating material such as a resin is used as the material of the shield members 532 and 533, the above-described effects can be obtained while suppressing the influence on the insulation of the substrates 501 and 502.
 図13は、本発明の実施例3における電力変換器セルの構造である。図13の構造は、電力変換器セル101~104の全てに適用できる。図13の赤外線通信部540には、送受信機など赤外線通信に関する構成要素が内蔵されている。赤外線通信の経路は、赤外線通信部540の内部に構成される。赤外線通信部540は、電力変換器セル101~104の構成要素として電力変換器セル101~104に取り付けられた状態で利用されるが、後述のコネクタによって着脱可能となっており、図13では電力変換器セル101~104に取り付けられる前の状態を示した。 FIG. 13 shows a structure of a power converter cell in Example 3 of the present invention. The structure of FIG. 13 can be applied to all of the power converter cells 101 to 104. The infrared communication unit 540 in FIG. 13 includes components related to infrared communication such as a transceiver. The infrared communication path is configured inside the infrared communication unit 540. The infrared communication unit 540 is used in a state where it is attached to the power converter cells 101 to 104 as a component of the power converter cells 101 to 104. However, the infrared communication unit 540 is detachable by a connector described later. The state before being attached to the converter cells 101 to 104 is shown.
 赤外線通信部540は、1次側回路基板501に実装されたコネクタ514と、2次側回路基板502に実装されたコネクタ515を用いて電力変換器セル101~104に取り付けられる。赤外線通信部540には基板501、502の高さに合わせて4つのスリットが設けられている。図13では、4つのスリットのうち1つについて番号541を付与した。これらのスリット541に基板501、502が挿し込まれることで、赤外線通信部540は電力変換器セル101~104と確実に固定される。なお、赤外線通信部540にスリット541が無い構成でもコネクタによって赤外線通信部540を電力変換器セル101~104に取り付けられるため、スリットの有無については任意である。 The infrared communication unit 540 is attached to the power converter cells 101 to 104 using a connector 514 mounted on the primary circuit board 501 and a connector 515 mounted on the secondary circuit board 502. The infrared communication unit 540 is provided with four slits according to the height of the substrates 501 and 502. In FIG. 13, a number 541 is assigned to one of the four slits. By inserting the substrates 501 and 502 into these slits 541, the infrared communication unit 540 is securely fixed to the power converter cells 101 to 104. Even if the infrared communication unit 540 does not have the slit 541, the infrared communication unit 540 is attached to the power converter cells 101 to 104 by a connector, so that the presence or absence of the slit is arbitrary.
 図14は、赤外線通信部540を電力変換器セル101~104に取り付けた状態で、電力変換器セル101~104を正面から見た図である。図14では、送受信機504、505は赤外線通信部540の裏に配置されるため、これらを点線で示した。また、図15は、図14の一点鎖線C-C’を切断線とした場合の断面図である。 FIG. 14 is a view of the power converter cells 101 to 104 viewed from the front with the infrared communication unit 540 attached to the power converter cells 101 to 104. In FIG. 14, since the transceivers 504 and 505 are arranged behind the infrared communication unit 540, these are indicated by dotted lines. FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line C-C ′ in FIG.
 図15を用いて、赤外線通信部540の構造を説明する。赤外線通信部540内には、シールド部材546~549に囲まれた空洞が存在する。空洞を形成する上下のシールド部材547と546には、次側補助回路基板542と2次側補助回路基板543が取り付けられる。1次側補助回路基板542と2次側補助回路基板543には、第1制御回路211~214の一部と第2制御回路221~224の一部がそれぞれ実装される。具体例として、図15では、1次側補助回路基板542に送受信機504とコネクタ544が、2次側補助回路基板543に送受信機505とコネクタ545がそれぞれ実装される例を示した。 The structure of the infrared communication unit 540 will be described with reference to FIG. A cavity surrounded by shield members 546 to 549 exists in the infrared communication unit 540. The secondary side auxiliary circuit board 542 and the secondary side auxiliary circuit board 543 are attached to the upper and lower shield members 547 and 546 forming the cavity. A part of the first control circuits 211 to 214 and a part of the second control circuits 221 to 224 are mounted on the primary side auxiliary circuit board 542 and the secondary side auxiliary circuit board 543, respectively. As a specific example, FIG. 15 shows an example in which the transceiver 504 and the connector 544 are mounted on the primary side auxiliary circuit board 542, and the transceiver 505 and the connector 545 are mounted on the secondary side auxiliary circuit board 543, respectively.
 1次側補助回路基板542は、ネジなどによってシールド部材546に固定される。同様に、2次側補助回路基板543は、ネジなどによってシールド部材547に固定される。シールド部材546~549についても、ネジなどによってそれぞれ連結される。詳細な図示については省略するが、シールド部材548には、コネクタ544とコネクタ545を外部に出すための開口部が設けられている。 The primary side auxiliary circuit board 542 is fixed to the shield member 546 with screws or the like. Similarly, the secondary side auxiliary circuit board 543 is fixed to the shield member 547 with screws or the like. The shield members 546 to 549 are also connected by screws or the like. Although detailed illustration is omitted, the shield member 548 is provided with an opening for letting out the connector 544 and the connector 545 to the outside.
 赤外線通信部540のコネクタ544は1次側回路基板501のコネクタ514に、また、赤外線通信部540のコネクタ545は2次側回路基板502のコネクタ515にそれぞれ接続される。これらのコネクタが、赤外線通信部540と電力変換器セルの取り付け、及び取り外しを可能とする。 The connector 544 of the infrared communication unit 540 is connected to the connector 514 of the primary circuit board 501, and the connector 545 of the infrared communication unit 540 is connected to the connector 515 of the secondary circuit board 502. These connectors make it possible to attach and remove the infrared communication unit 540 and the power converter cell.
 コネクタ514と544によって、1次側回路基板501から1次側補助回路基板542に制御信号が伝達される。1次側補助回路基板542に伝達された制御信号は、1次側補助回路基板542の送受信機504によって赤外線信号として送信される。2次側補助回路基板543の送受信機505はこの赤外線信号を受信し、再び制御信号に変換する。コネクタ515と545によって、2次側補助回路基板543から2次側回路基板502に制御信号が伝達される。以上によって伝達された制御信号にしたがって、2次側回路基板502の第2変換器が制御される。 Connectors 514 and 544 transmit control signals from the primary side circuit board 501 to the primary side auxiliary circuit board 542. The control signal transmitted to the primary side auxiliary circuit board 542 is transmitted as an infrared signal by the transceiver 504 of the primary side auxiliary circuit board 542. The transceiver 505 of the secondary side auxiliary circuit board 543 receives this infrared signal and converts it again into a control signal. Control signals are transmitted from the secondary side auxiliary circuit board 543 to the secondary side circuit board 502 by the connectors 515 and 545. The second converter of the secondary circuit board 502 is controlled according to the control signal transmitted as described above.
 図15から分かるように、赤外線通信部540は、赤外線の経路と外部の空間を遮断する。ただし、シールド部材546~549とコネクタ514、515の間、及び、シールド部材546~549同士の接合部にでき得る微小な空隙については許容するものとする。
図14~15の構造は、粉塵が電力変換器セル101~104の外部から赤外線の経路に入ることを防ぎ、粉塵が電力変換器セル101~104内に侵入し得る環境においても安定した赤外線通信を実現する。また、このような構造は、赤外線が電力変換器セル101~104の外部に漏れることも防ぐため、実施例1で説明した理由によって赤外線通信の高信頼化に有効である。
As can be seen from FIG. 15, the infrared communication unit 540 blocks the infrared path and the external space. However, minute gaps that can be formed between the shield members 546 to 549 and the connectors 514 and 515 and between the shield members 546 to 549 are allowed.
14 to 15 prevents dust from entering the infrared path from the outside of the power converter cells 101 to 104, and stable infrared communication even in an environment where dust can enter the power converter cells 101 to 104. Is realized. Such a structure also prevents infrared rays from leaking outside the power converter cells 101 to 104, and is therefore effective for high reliability of infrared communication for the reason described in the first embodiment.
 シールド部材546~549の材質として樹脂などの絶縁材を利用すれば、基板501、502、542、543の絶縁に及ぼす影響を小さく抑えつつ、赤外線を遮蔽できる。 If an insulating material such as resin is used as the material of the shield members 546 to 549, infrared rays can be shielded while minimizing the influence on the insulation of the substrates 501, 502, 542, and 543.
 図16は、本発明の実施例4における電力変換装置及びその通信システムの構成である。 FIG. 16 shows the configuration of the power conversion device and the communication system thereof according to the fourth embodiment of the present invention.
 電力変換装置2000は、4台の電力変換器セル105~108を備える。図1との違いとして、電力変換器セル105~108の入力端子はそれぞれ直列に接続され、合成された入力端子が外部の電源300に接続される。一方、電力変換器セル105~108の出力端子は、負荷400に対して並列に接続される。 The power conversion device 2000 includes four power converter cells 105 to 108. As a difference from FIG. 1, the input terminals of the power converter cells 105 to 108 are connected in series, and the combined input terminal is connected to the external power supply 300. On the other hand, the output terminals of power converter cells 105 to 108 are connected in parallel to load 400.
 電力変換器セル105~108は、1次側回路115~118、2次側回路125~128、トランス135~138をそれぞれ備える。ここで、1次側回路115~118が第2変換器155~158及びこれらを制御する第2制御回路225~228をそれぞれ備え、2次側回路125~128が第1変換器145~148及びこれらを制御する第1制御回路215~218をそれぞれ備えると定義すれば、実施例1にて説明した通信経路をそのまま適用できる。すなわち、中央制御装置200が電力変換器セル105の第2制御回路225に制御信号を送信する場合、中央制御装置200は一旦この制御信号を第1制御回路215に送信する。第1制御回路215は、受信した制御信号を無線通信によって第2制御回路225に送信する。 The power converter cells 105 to 108 include primary side circuits 115 to 118, secondary side circuits 125 to 128, and transformers 135 to 138, respectively. Here, the primary side circuits 115 to 118 include second converters 155 to 158 and second control circuits 225 to 228 for controlling them, respectively, and the secondary side circuits 125 to 128 include the first converters 145 to 148 and If it is defined that each of the first control circuits 215 to 218 for controlling these is provided, the communication path described in the first embodiment can be applied as it is. That is, when the central controller 200 transmits a control signal to the second control circuit 225 of the power converter cell 105, the central controller 200 once transmits this control signal to the first control circuit 215. The first control circuit 215 transmits the received control signal to the second control circuit 225 by wireless communication.
 以上の構成によって、高圧配電線から得られる高電圧電源を電源300として利用することができ、その場合でも本発明の効果を得ることができる。 With the above configuration, a high voltage power source obtained from a high voltage distribution line can be used as the power source 300, and even in that case, the effects of the present invention can be obtained.
 本発明の実施例5では、実施例1で説明した電力変換装置及びその通信システムを3台利用して、三相交流出力の電力変換装置を構成する。 In the fifth embodiment of the present invention, a three-phase AC output power converter is configured using the power converter and the communication system described in the first embodiment.
 図17は、実施例5における電力変換装置及びその通信システムの構成である。電力変換装置3000は、実施例1で説明した電力変換装置1000を3台備える。図17に示したように、3台の電力変換装置1000が備える出力端子のうち一方が、三相の出力端子を構成し、三相負荷401と接続される。3台の電力変換装置1000が備える出力端子のうちもう一方は、互いに接続されてY結線の三相交流回路における中性点を成す。 FIG. 17 shows the configuration of the power conversion device and its communication system in the fifth embodiment. The power conversion device 3000 includes three power conversion devices 1000 described in the first embodiment. As shown in FIG. 17, one of the output terminals included in the three power conversion apparatuses 1000 constitutes a three-phase output terminal and is connected to the three-phase load 401. The other of the output terminals included in the three power converters 1000 is connected to each other to form a neutral point in a Y-connected three-phase AC circuit.
 実施例1で説明したように、電力変換装置1000は制御装置200を備える。そのため、図17の電力変換装置3000は制御装置200を3台備えることになるが、3台の制御装置を1台に纏めてもよい。 As described in the first embodiment, the power conversion device 1000 includes the control device 200. Therefore, the power conversion device 3000 of FIG. 17 includes three control devices 200, but the three control devices may be combined into one.
 以上の構成によって、三相交流を出力する電力変換装置においても本発明の効果を得ることができ、三相高電圧モータを駆動するインバータや三相交流の電力系統用PCSに適用できる。 With the above configuration, the effect of the present invention can be obtained even in a power converter that outputs three-phase alternating current, and can be applied to an inverter that drives a three-phase high-voltage motor and a PCS for a three-phase alternating current power system.
101~104:電力変換器セル,111~114:1次側回路,121~124:2次側回路,131~134、503:トランス,141~144:第1変換器,151~154:第2変換器,200:中央制御装置,211~214:第1制御回路,221~224:第2制御回路,230:電流検出器,300:電源,400:負荷,401:三相負荷,501:1次側回路基板,502:2次側回路基板,504、505:無線通信の送受信機,506、514、515、544、545:コネクタ,507:電線,510~513:支持材,520、521:第1変換器の部品,522、523:第2変換器の部品,530、531:基板のスリット,532、533、546~549:シールド部材,540:無線通信部,541:無線通信部のスリット,542:1次側補助回路基板,543:2次側補助回路基板,600、601、603、604:導体棒,610~613:端子台,10、16、20:コンデンサ,11、12~14、31~34:スイッチング素子,15:コイル,21~24:ダイオード,25:電圧検出器,1000、2000、3000:電力変換装置 101-104: Power converter cell, 111-114: Primary side circuit, 121-124: Secondary side circuit, 131-134, 503: Transformer, 141-144: First converter, 151-154: Second Converter: 200: Central controller, 211-214: First control circuit, 221-224: Second control circuit, 230: Current detector, 300: Power supply, 400: Load, 401: Three-phase load, 501: 1 Secondary circuit board, 502: Secondary circuit board, 504, 505: Transmitter / receiver for wireless communication, 506, 514, 515, 544, 545: Connector, 507: Electric wire, 510-513: Support material, 520, 521: Parts of the first converter, 522, 523: parts of the second converter, 530, 531: slit of the substrate, 532, 533, 546 to 549: shield member, 540: wireless communication unit, 5 1: wireless communication unit slit, 542: primary side auxiliary circuit board, 543: secondary side auxiliary circuit board, 600, 601, 603, 604: conductor rod, 610 to 613: terminal block, 10, 16, 20: Capacitors 11, 12-14, 31-34: switching elements, 15: coils, 21-24: diodes, 25: voltage detectors, 1000, 2000, 3000: power converters

Claims (14)

  1.  第1変換器と第2変換器を含む主回路と、前記第1変換器を制御する第1制御回路と、前記第2変換器を制御する第2制御回路とを備え、前記第1制御回路および前記第2制御回路に対して中央制御装置から制御信号を与えられて作動する電力変換器セルであって、
     前記第1制御回路の一部または全ての構成要素を実装する第1の基板と、前記第2制御回路の一部または全ての構成要素を実装する第2の基板が、支持材によって互いに対向する位置に固定配置され、
     前記中央制御装置からの制御信号が、前記第1制御回路に与えられて前記第1制御回路により前記第1変換器が制御され、さらに前記制御信号は前記第1制御回路と前記第2制御回路の間の無線通信により前記第2制御回路に伝送され、前記第2制御回路により前記第2変換器が制御されることを特徴とする電力変換器セル。
    A main circuit including a first converter and a second converter; a first control circuit for controlling the first converter; and a second control circuit for controlling the second converter; And a power converter cell that operates upon receiving a control signal from a central controller for the second control circuit,
    A first substrate on which a part or all of the components of the first control circuit are mounted and a second substrate on which a part or all of the components of the second control circuit are mounted face each other by a support material. Fixed in place,
    A control signal from the central controller is supplied to the first control circuit, and the first converter is controlled by the first control circuit, and the control signal is further transmitted from the first control circuit and the second control circuit. The power converter cell is transmitted to the second control circuit by wireless communication between the first and second converters, and the second converter is controlled by the second control circuit.
  2.  請求項1に記載の電力変換器セルであって、
     前記第1の基板には前記第1制御回路と前記第1変換器の一部または全ての構成要素を実装し、前記第2の基板には前記第2制御回路と前記第2変換器の一部または全ての構成要素を実装していることを特徴とする電力変換器セル。
    The power converter cell according to claim 1, comprising:
    A part or all of the components of the first control circuit and the first converter are mounted on the first substrate, and one of the second control circuit and the second converter is mounted on the second substrate. A power converter cell in which a part or all components are mounted.
  3.  請求項1または請求項2に記載の電力変換器セルであって、
     前記第1制御回路と前記第2制御回路は、前記無線通信における無線信号を送受信するための送受信機をそれぞれ備え、前記第1制御回路が備える送受信機と前記第2制御回路が備える送受信機は互いに対向する基板に実装されることを特徴とする電力変換器セル。
    A power converter cell according to claim 1 or claim 2, wherein
    The first control circuit and the second control circuit each include a transceiver for transmitting and receiving a wireless signal in the wireless communication, and the transceiver included in the first control circuit and the transceiver included in the second control circuit are A power converter cell mounted on substrates facing each other.
  4.  請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電力変換器セルであって、
     前記主回路は、前記第1変換器と前記第2変換器の間をトランスにより結合しており、前記トランスの一方の端子は前記第1の基板に接続され、前記トランスの他方の端子は前記第2の基板に接続されていることを特徴とする電力変換器セル。
    The power converter cell according to any one of claims 1 to 3, wherein
    In the main circuit, the first converter and the second converter are coupled by a transformer, one terminal of the transformer is connected to the first substrate, and the other terminal of the transformer is A power converter cell connected to the second substrate.
  5.  請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電力変換器セルであって、
     前記第1制御回路と前記第2制御回路の間の無線通信は、光信号による通信であって、互いに対向する前記第1の基板と前記第2の基板の間に光シールド部材により形成された光通信路を備えていることを特徴とする電力変換器セル。
    The power converter cell according to any one of claims 1 to 4, wherein
    The wireless communication between the first control circuit and the second control circuit is communication using an optical signal, and is formed by a light shield member between the first substrate and the second substrate facing each other. A power converter cell comprising an optical communication path.
  6.  請求項5に記載の電力変換器セルであって、
     前記無線通信として赤外線通信を行うことを特徴とする電力変換器セル。
    The power converter cell according to claim 5, wherein
    A power converter cell that performs infrared communication as the wireless communication.
  7.  請求項5または請求項6に記載の電力変換器セルであって、
     前記電力変換器セルは光シールド部材を備え、該シールド部材は、前記光信号を遮蔽することを特徴とする電力変換器セル。
    A power converter cell according to claim 5 or claim 6, wherein
    The power converter cell includes an optical shield member, and the shield member shields the optical signal.
  8.  請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の電力変換器セルであって、
     前記光シールド部材は、前記第1の基板と前記第2の基板に設けられたスリットに挿し込まれることで、光シールド部材により形成された光通信路を形成することを特徴とする電力変換器セル。
    A power converter cell according to any one of claims 5 to 7, comprising:
    The light shield member is inserted into a slit provided in the first substrate and the second substrate, thereby forming an optical communication path formed by the light shield member. cell.
  9.  請求項5から請求項8のいずれか1項に記載の電力変換器セルであって、
     前記光シールド部材と前記第1の基板と前記第2の基板によって、前記光信号の経路となる空間が密閉され、前記光信号の経路は、電力変換器セルの外部の空間と遮断されることを特徴とする電力変換器セル。
    A power converter cell according to any one of claims 5 to 8, comprising:
    The optical signal path is sealed by the optical shield member, the first substrate, and the second substrate, and the optical signal path is blocked from the space outside the power converter cell. A power converter cell characterized by.
  10.  請求項5から請求項9のいずれか1項に記載の電力変換器セルであって、
     前記第1の基板と前記第2の基板には、光信号を送受信する送受信機が、コネクタによって着脱可能に取り付けられていることを特徴とする電力変換器セル。
    A power converter cell according to any one of claims 5 to 9, wherein
    A power converter cell, wherein a transmitter / receiver for transmitting and receiving an optical signal is detachably attached to the first substrate and the second substrate by a connector.
  11.  請求項5から請求項10のいずれか1項に記載の電力変換器セルであって、
     前記光シールド部材は、絶縁物であることを特徴とする電力変換器セル。
    A power converter cell according to any one of claims 5 to 10, comprising:
    The power converter cell, wherein the light shield member is an insulator.
  12.  請求項5から請求項11のいずれか1項に記載の電力変換器セルであって、
     前記第1の基板と前記第2の基板には、光信号を送受信する送受信機が取り付けられており、かつ前記送受信機が実装された前記第1の基板と前記第2の基板には、前記送受信機より背の高い部品が実装されており、前記送受信機から送信される無線信号が電力変換器セルの外部へ出ることを防ぐことを特徴とする電力変換器セル。
    A power converter cell according to any one of claims 5 to 11, comprising:
    A transceiver that transmits and receives an optical signal is attached to the first substrate and the second substrate, and the first substrate and the second substrate on which the transceiver is mounted include A power converter cell, wherein a component taller than a transceiver is mounted, and a radio signal transmitted from the transceiver is prevented from going outside the power converter cell.
  13.  請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の電力変換器セルが、複数組用いられて構成された電力変換装置であって、
     複数組の前記電力変換器セルの前記主回路の前記第1変換器の外部接続端子間は並列接続され、複数組の前記電力変換器セルの前記主回路の前記第2変換器の外部接続端子間は直列接続されており、
     前記中央制御装置からの制御信号が、複数の前記第1制御回路に与えられて前記第1制御回路によりそれぞれ対応する前記第1変換器が制御され、さらに前記制御信号はそれぞれの前記第1制御回路からそれぞれ対応する前記第2制御回路に無線通信により伝送され、前記第2制御回路により前記第2変換器が制御されることを特徴とする電力変換装置。
    A power conversion device configured by using a plurality of power converter cells according to any one of claims 1 to 12,
    External connection terminals of the first converter of the main circuit of the plurality of sets of the power converter cells are connected in parallel, and external connection terminals of the second converter of the main circuit of the plurality of sets of the power converter cells Are connected in series,
    A control signal from the central control device is supplied to a plurality of the first control circuits, and the corresponding first converters are controlled by the first control circuits, and the control signals are transmitted to the respective first control circuits. A power conversion device, wherein the power is transmitted from a circuit to the corresponding second control circuit by wireless communication, and the second converter is controlled by the second control circuit.
  14.  請求項13に記載の電力変換装置であって、
     前記第1変換器の外部接続端子は、外部の電源に対して並列に接続されることにより、前記中央制御装置と前記各電力変換器セルの前記第1制御回路は同じグラウンド電位で動作し、前記中央制御装置と前記各電力変換器セルの第1制御回路との間は有線通信を行うことを特徴とする電力変換装置。
    The power conversion device according to claim 13,
    The external connection terminal of the first converter is connected in parallel to an external power supply, so that the central control unit and the first control circuit of each power converter cell operate at the same ground potential, A power converter, wherein wired communication is performed between the central controller and the first control circuit of each power converter cell.
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