JP3337635B2 - Power supply control device and system - Google Patents
Power supply control device and systemInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、出力変動の大きい
直流電源電圧を交流電圧に変換する電源制御装置及びそ
のシステムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply control device for converting a DC power supply voltage having a large output fluctuation into an AC voltage, and a system therefor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、出力電圧特性が大幅に変動する直
流電源を交流電源に変換する電源制御装置は、入力電圧
を安定化するために昇圧するコンバータと、そのコンバ
ータ出力を交流電圧に変換するインバータで構成されて
いる。特に燃料電池や太陽光発電電池あるいは蓄電池や
電気二重層キャパシタのように出力電圧特性変動が大き
い直流電圧を交流電圧に変換する電源制御装置は、例え
ば、特開平5−284654公報等に述べられている。
この従来技術は、半導体スイッチ素子のオンオフにより
直流電源のエネルギーを一旦リアクトルに蓄えた後放出
して平滑コンデンサを充電することにより、平滑コンデ
ンサ電圧をほぼ一定に保つ昇圧コンバータと、この昇圧
コンバータの出力である直流電圧を交流電圧に変換する
インバータ回路により構成している。2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply control device for converting a DC power supply whose output voltage characteristic fluctuates greatly into an AC power supply has a converter for boosting the input voltage to stabilize it, and converts the converter output to an AC voltage. It consists of an inverter. In particular, a power supply control device for converting a DC voltage having a large fluctuation in output voltage characteristics into an AC voltage, such as a fuel cell, a photovoltaic cell, a storage battery, or an electric double layer capacitor, is described in, for example, JP-A-5-284654. I have.
This prior art is a boost converter that temporarily stores the energy of a DC power supply in a reactor by turning on and off a semiconductor switching element and then discharges the energy to charge a smoothing capacitor, thereby maintaining a substantially constant smoothing capacitor voltage, and an output of the boost converter. And an inverter circuit for converting a DC voltage into an AC voltage.
【0003】以下に、従来の電源制御装置について説明
する。Hereinafter, a conventional power supply control device will be described.
【0004】図6は、従来の電源制御装置のブロック図
である。但し、相数n=2の場合を示し、n=3につい
ても同様である。図6において、半導体スイッチング素
子24のオン時には直流電源1はリアクトル2を介して
短絡され、この短絡電流によるエネルギーがリアクトル
2に蓄えられる。また、半導体スイッチング素子24の
オフ時にはリアクトル2に蓄えられたエネルギーがダイ
オード3を通して平滑コンデンサ4に蓄えられる。平滑
コンデンサ4の両端電圧が安定化された直流電圧となる
ように、平滑コンデンサ4の両端電圧を直流電圧検出手
段6で検出し、その検出電圧がコンバータ制御回路25
にフィードバックされて半導体スイッチング素子24の
オン・オフを制御している。平滑コンデンサ4の直流電
圧によりインバータ回路5に直流を供給する。インバー
タ回路5は、交流波形出力を得るためにインバータ制御
回路7によりPWM制御されている。FIG. 6 is a block diagram of a conventional power supply control device. However, the case where the number of phases is n = 2 is shown, and the same applies to n = 3. 6, when the semiconductor switching element 24 is turned on, the DC power supply 1 is short-circuited via the reactor 2, and energy due to the short-circuit current is stored in the reactor 2. When the semiconductor switching element 24 is turned off, the energy stored in the reactor 2 is stored in the smoothing capacitor 4 through the diode 3. The voltage across the smoothing capacitor 4 is detected by the DC voltage detecting means 6 so that the voltage across the smoothing capacitor 4 becomes a stabilized DC voltage.
To control the ON / OFF of the semiconductor switching element 24. DC is supplied to the inverter circuit 5 by the DC voltage of the smoothing capacitor 4. The inverter circuit 5 is PWM-controlled by an inverter control circuit 7 to obtain an AC waveform output.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術では、直流電源1の出力を半導体スイッ
チング素子24の高周波スイッチング制御により電圧の
安定した直流一定電圧とし、この直流一定電圧をインバ
ータ回路5によりPWM制御して交流電源に変換してい
る。この過程では、安定化直流電源を作るためのPWM
制御と交流変換するためのPWM制御が必要となってい
る。このためスイッチング損失が大きくなり、効率の向
上が制限されていた。さらにPWM制御が2か所必要で
あることから制御回路構成も複雑になるという課題があ
る。However, in the above-mentioned prior art, the output of the DC power supply 1 is made a stable DC constant voltage by the high frequency switching control of the semiconductor switching element 24, and this DC constant voltage is converted into an inverter circuit. 5, and is converted into an AC power by PWM control. In this process, the PWM for making the stabilized DC power supply
PWM control for AC conversion with control is required. For this reason, switching loss is increased, and improvement in efficiency is limited. Further, there is a problem that the control circuit configuration becomes complicated because two PWM controls are required.
【0006】本発明は、従来のこのような課題を考慮
し、スイッチング損失を低減して効率を向上でき、制御
回路構成を簡素化してコストの低減を図ることができる
電源制御装置及びそのシステムを提供することを目的と
するものである。The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and provides a power supply control device and a power supply control device capable of reducing switching loss, improving efficiency, simplifying a control circuit configuration and reducing costs. It is intended to provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1の本発明は、直
流電源の出力に接続されるリアクトルと、そのリアクト
ルに接続された第1のダイオードと、その第1のダイオ
ードに接続された平滑コンデンサと、その平滑コンデン
サの電圧を検出する直流電圧検出手段と、リアクトルに
アノードを接続されたn個の第2のダイオードと、平滑
コンデンサの出力に接続され、半導体スイッチ素子から
なるn相ブリッジを有し、そのn相ブリッジの各中点に
n個の第2のダイオードのカソードが各々接続されたイ
ンバータ回路と、そのインバータ回路の出力電圧波形が
所定の交流波形となるように、n相ブリッジの半導体ス
イッチ素子の相切り換え制御を行い、n相ブリッジの負
極側の半導体スイッチ素子については直流電圧検出手段
の検出結果に基づいて、相切り換え制御に重畳してPW
M制御を行うインバータ制御回路とを備えた電源制御装
置である。According to the first aspect of the present invention, there is provided a reactor connected to an output of a DC power supply, a first diode connected to the reactor, and a smoothing diode connected to the first diode. A capacitor, DC voltage detecting means for detecting the voltage of the smoothing capacitor, n second diodes having an anode connected to the reactor, and an n-phase bridge connected to the output of the smoothing capacitor and comprising a semiconductor switch element. An inverter circuit in which the cathodes of n second diodes are respectively connected to the respective midpoints of the n-phase bridge; and an n-phase bridge such that the output voltage waveform of the inverter circuit becomes a predetermined AC waveform. Phase switching control of the semiconductor switch element of the n-phase bridge based on the detection result of the DC voltage detection means. Te, superimposed on the phase switching control by PW
A power control device including an inverter control circuit that performs M control.
【0008】請求項3の本発明は、直流電源の出力に接
続される第1のリアクトルと、その第1のリアクトルに
接続された第1のダイオードと、その第1のダイオード
に接続された平滑コンデンサと、その平滑コンデンサの
電圧を検出する直流電圧検出手段と、リアクトルにアノ
ードを接続されたn個の第2のダイオードと、平滑コン
デンサの出力に接続され、半導体スイッチ素子からなる
n相ブリッジを有し、そのn相ブリッジの各中点にn個
の第2のダイオードのカソードが各々接続されたインバ
ータ回路と、インバータ回路の出力を商用電源に系統連
係するための第2のリアクトルと、インバータ回路の出
力電流を検出する電流検出手段と、商用電源の電圧を検
出する交流電圧検出手段と、直流電圧検出手段、電流検
出手段及び交流電圧検出手段の検出結果に基づいて、イ
ンバータ回路の出力電圧波形が所定の交流波形となるよ
うに、n相ブリッジの半導体スイッチ素子の相切り換え
制御を行い、n相ブリッジの負極側の半導体スイッチ素
子については相切り換え制御に重畳してPWM制御を行
うインバータ制御回路とを備えた電源制御装置である。According to a third aspect of the present invention, there is provided a first reactor connected to an output of a DC power supply, a first diode connected to the first reactor, and a smoothing connected to the first diode. A capacitor, DC voltage detecting means for detecting the voltage of the smoothing capacitor, n second diodes having an anode connected to the reactor, and an n-phase bridge connected to the output of the smoothing capacitor and comprising a semiconductor switch element. An inverter circuit having cathodes of n second diodes connected to respective midpoints of the n-phase bridge; a second reactor for system-linking the output of the inverter circuit to a commercial power supply; Current detection means for detecting the output current of the circuit; AC voltage detection means for detecting the voltage of the commercial power supply; DC voltage detection means; current detection means; On the basis of the detection result of the detection means, the phase switching of the semiconductor switch element of the n-phase bridge is controlled so that the output voltage waveform of the inverter circuit becomes a predetermined AC waveform. Is a power supply control device including an inverter control circuit that performs PWM control by superimposing the PWM control on the phase switching control.
【0009】請求項5の本発明は、燃料電池、太陽光発
電電池、蓄電池、電気二重層キャパシタのいずれか、あ
るいはそれらのうち2つ以上を有する直流電源と、その
直流電源に接続された請求項1から4までのいずれかの
電源制御装置とを備えた電源制御システムである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a DC power supply having at least one of a fuel cell, a solar cell, a storage battery, and an electric double layer capacitor, and a DC power supply connected to the DC power supply. A power supply control system comprising the power supply control device according to any one of Items 1 to 4.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下に、本発明をその実施の形態
を示す図面に基づいて説明する。 (第1の実施の形態)図1は、第1の実施の形態の電源
制御装置のブロック図を示している。ここでは相数n=
2としている。図1において、直流電源1の出力はリア
クトル2を通して第1のダイオード3及び2個の第2の
ダイオード8のアノードに共通に接続されている。第1
のダイオード3は平滑コンデンサ4に接続され、平滑コ
ンデンサ4の両端は直流電源としてインバータ回路5に
接続されている。インバータ回路5のブリッジの各中点
は、2個の第2のダイオード8のカソードが接続され
る。インバータ制御回路7には平滑コンデンサ4の両端
の電圧を検出するための直流電圧検出手段6の出力が入
力され、インバータ回路5の半導体スイッチング素子に
駆動信号を出力する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings showing an embodiment. (First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram of a power supply control device according to a first embodiment. Here, the number of phases n =
It is 2. In FIG. 1, the output of a DC power supply 1 is connected to the anodes of a first diode 3 and two second diodes 8 through a reactor 2. First
Is connected to a smoothing capacitor 4, and both ends of the smoothing capacitor 4 are connected to an inverter circuit 5 as a DC power supply. The cathodes of the two second diodes 8 are connected to each midpoint of the bridge of the inverter circuit 5. The output of the DC voltage detecting means 6 for detecting the voltage across the smoothing capacitor 4 is input to the inverter control circuit 7, and the drive signal is output to the semiconductor switching element of the inverter circuit 5.
【0011】図2は、インバータ制御回路7のブロック
図を示している。図2において、直流電圧設定手段9か
ら供給される予め設定された電圧値と直流電圧検出手段
6の検出値との誤差を直流電圧誤差増幅手段10で増幅
する。インバータ回路5の出力電圧波形を決定するため
の波形パターン発生手段11の出力と直流電圧誤差増幅
手段10の出力とを乗算手段12で乗算する。一方、波
形パターン発生手段11の出力は相切換パルス発生手段
13に入力され、そこで交流出力に同期したパルスを生
成する。乗算手段12の出力と相切換パルス発生手段1
3の出力と三角波発生手段14の出力はPWMパルス発
生手段15に入力され、それら信号からPWM信号を生
成する。PWMパルス発生手段15の出力はドライブ回
路16を通してインバータ回路5のブリッジの直流負極
側に接続された半導体スイッチング素子Qd1及びQd
2を駆動するように接続されている。また、相切換パル
ス発生手段13の出力は、ドライブ回路16を通してイ
ンバータ回路5のブリッジの直流正極側に接続された半
導体スイッチング素子Qu1及びQu2を駆動するよう
に接続されている。FIG. 2 is a block diagram of the inverter control circuit 7. In FIG. 2, an error between a preset voltage value supplied from the DC voltage setting means 9 and a detection value of the DC voltage detecting means 6 is amplified by a DC voltage error amplifying means 10. The output of the waveform pattern generator 11 for determining the output voltage waveform of the inverter circuit 5 is multiplied by the output of the DC voltage error amplifier 10 by the multiplier 12. On the other hand, the output of the waveform pattern generating means 11 is input to the phase switching pulse generating means 13, where a pulse synchronized with the AC output is generated. Output of multiplying means 12 and phase switching pulse generating means 1
3 and the output of the triangular wave generating means 14 are input to a PWM pulse generating means 15 and generate a PWM signal from these signals. Outputs of the PWM pulse generating means 15 are connected to the semiconductor switching elements Qd1 and Qd connected to the DC negative electrode side of the bridge of the inverter circuit 5 through the drive circuit 16.
2 are driven to drive. The output of the phase switching pulse generating means 13 is connected to drive the semiconductor switching elements Qu1 and Qu2 connected to the DC positive side of the bridge of the inverter circuit 5 through the drive circuit 16.
【0012】次に、上記第1の実施の形態の電源制御装
置の動作について、図面を参照しながら説明する。Next, the operation of the power supply control device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
【0013】いま、インバータ回路5の直流負極側の半
導体スイッチング素子Qd2のオン時に直流電源1から
リアクトル2を介して短絡電流が流れ、リアクトル2に
エネルギーが蓄積されるとする。オフ時にはリアクトル
2に蓄えられたエネルギーは平滑コンデンサ4に充電さ
れる。平滑コンデンサ4の両端電圧は直流電圧検出手段
6によりインバータ制御回路7に帰還され、直流電圧設
定手段9の設定値と比較され、直流電圧誤差増幅手段1
0によって帰還量が決定される。一方、波形パターン発
生手段11では、インバータ回路5の出力電圧波形を決
定する波形パターンが生成され、この波形パターンと直
流電圧誤差増幅手段10から出力される帰還量が乗算手
段12で乗算され、出力電圧指令が得られる。Assume that a short-circuit current flows from the DC power supply 1 via the reactor 2 when the semiconductor switching element Qd2 on the DC negative side of the inverter circuit 5 is turned on, and energy is stored in the reactor 2. When turned off, the energy stored in the reactor 2 is charged in the smoothing capacitor 4. The voltage between both ends of the smoothing capacitor 4 is fed back to the inverter control circuit 7 by the DC voltage detecting means 6 and compared with the set value of the DC voltage setting means 9, and the DC voltage error amplifying means 1
The feedback amount is determined by 0. On the other hand, the waveform pattern generating means 11 generates a waveform pattern for determining the output voltage waveform of the inverter circuit 5, and the multiplication means 12 multiplies this waveform pattern by the feedback amount output from the DC voltage error amplifying means 10, and outputs A voltage command is obtained.
【0014】また、波形パターン発生手段11の出力で
ある交流信号から半周期毎のパルスが相切換パルス発生
手段13で生成され、そのパルスによりインバータ回路
5の各半導体スイッチング素子駆動のタイミングが取ら
れる。三角波発生手段14の出力と乗算手段12の出力
と相切換パルス発生手段13の出力はPWMパルス発生
手段15に入力され、そこでPWM信号に変換された
後、ドライブ回路16を通してインバータ回路5のブリ
ッジ回路の負極性側半導体スイッチング素子Qd2を駆
動する。これにより昇圧動作とインバータ動作を同時に
行うことになる。従って、同相の正極性側半導体スイッ
チング素子Qu2はこの期間オフ状態とし、他相のQu
1はオンを維持するよう相切換パルス発生手段13の出
力でドライブ回路16を通して駆動している。Further, a pulse for every half cycle is generated by the phase switching pulse generating means 13 from the AC signal output from the waveform pattern generating means 11, and the timing of driving each semiconductor switching element of the inverter circuit 5 is determined by the pulse. . The output of the triangular wave generating means 14, the output of the multiplying means 12, and the output of the phase switching pulse generating means 13 are input to the PWM pulse generating means 15, where they are converted into PWM signals. Of the negative side semiconductor switching element Qd2. As a result, the boosting operation and the inverter operation are performed simultaneously. Therefore, the in-phase positive polarity side semiconductor switching element Qu2 is turned off during this period, and the other-phase Qu-side semiconductor switching element Qu2 is turned off.
Reference numeral 1 denotes an output of the phase switching pulse generating means 13 which is driven through the drive circuit 16 so as to maintain the on state.
【0015】また、PWM信号はPWM周期期間内での
フルタイム短絡状態を防止するため、PWMデューティ
を100%未満の適切な値に制限している。図3に各部
の動作波形を示す。図3でQu1,Qu2,Qd1,Q
d2はインバータ回路5の各半導体スイッチング素子の
駆動波形である。Qu1,Qu2は交流出力の相切り換
えのみを担当し、Qd1,Qd2によってPWM制御す
るので、昇圧コンバータ動作とインバータ動作を同時に
行うことができる。 (第2の実施の形態)図4は、第2の実施の形態の電源
制御装置のブロック図であり、図5は、そのインバータ
制御回路のブロック図を示している。以下、図1及び図
2と同一構成の部分については説明を省略する。図4に
おいて、インバータ回路5の出力は第2のリアクトルで
あるリアクトル17を介して商用電源20に系統連系さ
れている。インバータ回路5の出力電流は電流検出手段
18で、商用電源20の電圧は交流電圧検出手段19で
それぞれ検出してインバータ制御回路7に入力される。
ここで、リアクトル2が第1のリアクトルである。In addition, the PWM signal limits the PWM duty to an appropriate value of less than 100% in order to prevent a full-time short-circuit state within the PWM cycle period. FIG. 3 shows the operation waveform of each part. In FIG. 3, Qu1, Qu2, Qd1, Q
d2 is a drive waveform of each semiconductor switching element of the inverter circuit 5. Qu1 and Qu2 are responsible only for the phase switching of the AC output, and are PWM-controlled by Qd1 and Qd2, so that the boost converter operation and the inverter operation can be performed simultaneously. (Second Embodiment) FIG. 4 is a block diagram of a power supply control device according to a second embodiment, and FIG. 5 is a block diagram of the inverter control circuit. Hereinafter, description of the same components as those in FIGS. 1 and 2 will be omitted. In FIG. 4, the output of the inverter circuit 5 is system-connected to a commercial power supply 20 via a reactor 17 that is a second reactor. The output current of the inverter circuit 5 is detected by the current detecting means 18, and the voltage of the commercial power supply 20 is detected by the AC voltage detecting means 19 and input to the inverter control circuit 7.
Here, the reactor 2 is the first reactor.
【0016】図5において、交流電圧検出手段19の出
力から電圧位相検出手段21で電圧極性と位相を検出
し、その検出信号から正弦波発生手段22で商用電源に
同期した正弦波を生成する。直流電圧誤差増幅手段10
の出力と正弦波発生手段22の出力とを乗算手段12で
乗算してインバータ回路5の出力電流の指令に変換す
る。インバータ回路5の出力電流を検出する電流検出手
段18の出力と乗算手段12の出力との誤差を交流電流
誤差増幅手段23により増幅し、その出力が相切換パル
ス発生手段13とPWMパルス発生手段15に入力され
る。In FIG. 5, the voltage polarity and phase are detected by the voltage phase detecting means 21 from the output of the AC voltage detecting means 19, and a sine wave synchronized with the commercial power is generated by the sine wave generating means 22 from the detection signal. DC voltage error amplifier 10
Is multiplied by the output of the sine wave generating means 22 by the multiplying means 12 and converted into a command for the output current of the inverter circuit 5. An error between the output of the current detecting means 18 for detecting the output current of the inverter circuit 5 and the output of the multiplying means 12 is amplified by the AC current error amplifying means 23, and the output is output to the phase switching pulse generating means 13 and the PWM pulse generating means 15 Is input to
【0017】相切換パルス発生手段13は相切替パルを
ドライブ回路16を通してインバータ回路5に供給し、
PWMパルス発生手段15は、三角波発生手段14の出
力と相切換パルス発生手段13の出力と交流電流誤差増
幅手段23の出力からPWMパルスを生成し、その生成
したPWMパルスをドライブ回路16を通してインバー
タ回路5に供給する。The phase switching pulse generating means 13 supplies the phase switching pulse to the inverter circuit 5 through the drive circuit 16,
The PWM pulse generating means 15 generates a PWM pulse from the output of the triangular wave generating means 14, the output of the phase switching pulse generating means 13 and the output of the AC current error amplifying means 23, and outputs the generated PWM pulse through the drive circuit 16 to the inverter circuit. 5
【0018】次に、上記第2の実施の形態の電源制御装
置の動作について、図面を参照しながら説明する。Next, the operation of the power supply control device according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.
【0019】本実施の形態では、商用電源系統に連系す
る場合、インバータ回路5の出力は電流源として動作す
る必要があるため、電流マイナーループを付与してい
る。正弦波発生手段22から出力される商用電源20に
同期した基準正弦波と直流電圧誤差増幅手段10から出
力される直流電圧の誤差帰還量との積を得る乗算手段1
2の出力は、インバータ出力電流の指令値とすることが
できる。乗算手段12の出力と実際の交流電流検出手段
18の出力との誤差電流をとることで電流マイナールー
プを形成できる。In the present embodiment, the current minor loop is provided because the output of the inverter circuit 5 needs to operate as a current source when connected to a commercial power supply system. Multiplication means 1 for obtaining a product of a reference sine wave synchronized with commercial power supply 20 output from sine wave generation means 22 and an error feedback amount of the DC voltage output from DC voltage error amplification means 10
The output of (2) can be a command value of the inverter output current. A current minor loop can be formed by taking the error current between the output of the multiplication means 12 and the actual output of the AC current detection means 18.
【0020】本実施の形態でも前述の第1の実施の形態
と同様に、相切換パルス発生手段13の出力信号により
ブリッジ回路の正極性側の半導体スイッチング素子Qu
1,Qu2を駆動制御し、PWMパルス発生手段15の
出力信号により負極性側の半導体スイッチング素子Qd
1,Qd2を駆動制御する。従って、スイッチング素子
Qu1,Qu2は交流出力の相切り換えのみを担当し、
スイッチング素子Qd1,Qd2によってPWM制御す
るので、昇圧コンバータ動作とインバータ動作を同時に
行うことができる。 (第3の実施の形態)第3の実施の形態では、前述のい
ずれかの実施の形態の電源制御装置と、その電源制御装
置に接続された直流電源とから構成された電源制御シス
テムを提供するものである。ここで、直流電源として、
燃料電池または太陽光発電電池または蓄電池または電気
二重層キャパシタのいずれか、あるいはこれらのいずれ
かを2つ以上組み合わせた構成のものを用いることがで
きる。これらの電池あるいは蓄電器の出力は垂下特性を
有しているが、出力電圧の変動に対して昇圧コンバータ
動作によってインバータへの印加電圧を安定化している
ので、インバータの交流出力は効率よく安定化できる。In this embodiment, similarly to the first embodiment, the semiconductor switching element Qu on the positive polarity side of the bridge circuit is generated by the output signal of the phase switching pulse generating means 13.
1 and Qu2, and controls the semiconductor switching element Qd on the negative polarity side by the output signal of the PWM pulse generating means 15.
1 and Qd2. Therefore, the switching elements Qu1 and Qu2 take charge of only the phase switching of the AC output,
Since the PWM control is performed by the switching elements Qd1 and Qd2, the boost converter operation and the inverter operation can be performed simultaneously. (Third Embodiment) In a third embodiment, there is provided a power supply control system including the power supply control device according to any one of the above-described embodiments and a DC power supply connected to the power supply control device. Is what you do. Here, as a DC power supply,
Any of a fuel cell, a solar cell, a storage battery, and an electric double layer capacitor, or a combination of two or more of these can be used. Although the output of these batteries or accumulators has a drooping characteristic, the voltage applied to the inverter is stabilized by the step-up converter operation against fluctuations in the output voltage, so that the AC output of the inverter can be efficiently stabilized. .
【0021】以上のように本発明によれば、次のような
効果を得ることができる。第1の実施の形態の電源制御
装置では、直流昇圧安定化電圧を得るのに専用の半導体
スイッチング素子を必要とすることなく、インバータ回
路の半導体スイッチング素子で兼用することができるの
で、大幅なスイッチング損失の低減が図れる。同時に、
PWM制御するための制御回路が不要になるため、コス
トの低減も図れる。さらにインバータ回路のブリッジの
正極側の半導体スイッチング素子を通電のみとし、非ス
イッチング化しているのでスイッチング損失を低減する
ことができ、大幅な効率向上を図れるものである。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. In the power supply control device according to the first embodiment, since a dedicated semiconductor switching element is not required to obtain the DC boost stabilization voltage, the semiconductor switching element of the inverter circuit can also be used, so that a large switching can be achieved. Loss can be reduced. at the same time,
Since a control circuit for PWM control is not required, cost can be reduced. Furthermore, since the semiconductor switching element on the positive electrode side of the bridge of the inverter circuit is only energized and non-switching is performed, switching loss can be reduced and efficiency can be greatly improved.
【0022】第2の実施の形態の電源制御装置では、電
流マイナーループを付加することにより、系統用リアク
トルを通して電流源としてインバータを動作させられる
ので、高効率で系統連系できる。In the power supply control device of the second embodiment, by adding a current minor loop, the inverter can be operated as a current source through the system reactor, so that the system interconnection can be performed with high efficiency.
【0023】第3の実施の形態の電源制御システムで
は、電源制御装置の直流電源として、出力変動の大きい
燃料電池または太陽光発電電池または蓄電池または電気
二重層キャパシタのいずれか、あるいはそれらのいずれ
かの2つ以上の組合せで構成したものを用いても、安定
した交流出力が高効率で得られる。In the power supply control system according to the third embodiment, any one of a fuel cell, a photovoltaic cell, a storage battery, and an electric double layer capacitor having a large output fluctuation, or any of them is used as a DC power supply of the power supply control device. A stable AC output can be obtained with high efficiency by using a combination of two or more of the above.
【0024】なお、上記実施の形態では、いずれも相数
n=2として説明したが、相数はこれに限らず、3であ
ってもよい。その場合、第2のダイオードの個数も各々
の相数(ブリッジの中点の数)に応じて接続すればよ
い。In the above embodiment, the number of phases is n = 2. However, the number of phases is not limited to this and may be three. In that case, the number of the second diodes may be connected in accordance with the number of each phase (the number of midpoints of the bridge).
【0025】また、上記実施の形態の図2や図5で示し
たインバータ制御回路の構成は一例であり、上述したよ
うに昇圧コンバータ動作とインバータ動作を同時に行う
ことができる構成であれば、これと異なる構成であって
もよい。Further, the configuration of the inverter control circuit shown in FIGS. 2 and 5 in the above embodiment is an example, and if the configuration is such that the boost converter operation and the inverter operation can be performed simultaneously as described above, The configuration may be different from that described above.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、スイッチング損失を低減して効率を向上でき、
制御回路構成を簡素化してコストの低減を図ることがで
きるという長所を有する。As apparent from the above description, the present invention can reduce the switching loss and improve the efficiency,
There is an advantage that the cost can be reduced by simplifying the control circuit configuration.
【図1】本発明の第1の実施の形態における電源制御装
置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a power supply control device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同第1の実施の形態におけるインバータ制御回
路を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an inverter control circuit according to the first embodiment.
【図3】同第1の実施の形態におけるインバータ回路の
駆動波形図である。FIG. 3 is a drive waveform diagram of the inverter circuit according to the first embodiment.
【図4】本発明の第2の実施の形態における電源制御装
置を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a power supply control device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】同第2の実施の形態におけるインバータ制御回
路を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an inverter control circuit according to the second embodiment.
【図6】従来の電源制御装置を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a conventional power supply control device.
1 直流電源 2、17 リアクトル 3 第1のダイオード 4 平滑コンデンサ 5 インバータ回路 6 直流電圧検出手段 7 インバータ制御回路 8 第2のダイオード 9 直流電圧設定手段 10 直流電圧誤差増幅手段 11 波形パターン発生手段 12 乗算手段 13 相切替パルス発生手段 14 三角波発生手段 15 PWMパルス発生手段 16 ドライブ回路 18 電流検出手段 19 交流電圧検出手段 20 商用電源 21 電圧位相検出手段 22 正弦波発生手段 23 交流電流誤差増幅手段 REFERENCE SIGNS LIST 1 DC power supply 2, 17 reactor 3 first diode 4 smoothing capacitor 5 inverter circuit 6 DC voltage detecting means 7 inverter control circuit 8 second diode 9 DC voltage setting means 10 DC voltage error amplifying means 11 waveform pattern generating means 12 multiplication Means 13 Phase switching pulse generating means 14 Triangular wave generating means 15 PWM pulse generating means 16 Drive circuit 18 Current detecting means 19 AC voltage detecting means 20 Commercial power supply 21 Voltage phase detecting means 22 Sine wave generating means 23 AC current error amplifying means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−284654(JP,A) 特開 平9−131069(JP,A) 特開 平9−47033(JP,A) 特開 平8−237884(JP,A) 特開 平6−343271(JP,A) 特開 平10−271833(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/42 - 7/98 H02J 3/38 H02J 9/06 504 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-284654 (JP, A) JP-A-9-131069 (JP, A) JP-A-9-47033 (JP, A) JP-A 8- 237884 (JP, A) JP-A-6-343271 (JP, A) JP-A-10-271833 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 7/42-7 / 98 H02J 3/38 H02J 9/06 504
Claims (5)
と、そのリアクトルに接続された第1のダイオードと、
その第1のダイオードに接続された平滑コンデンサと、
その平滑コンデンサの電圧を検出する直流電圧検出手段
と、前記リアクトルにアノードを接続されたn個の第2
のダイオードと、前記平滑コンデンサの出力に接続さ
れ、半導体スイッチ素子からなるn相ブリッジを有し、
そのn相ブリッジの各中点に前記n個の第2のダイオー
ドのカソードが各々接続されたインバータ回路と、その
インバータ回路の出力電圧波形が所定の交流波形となる
ように、前記n相ブリッジの半導体スイッチ素子の相切
り換え制御を行い、前記n相ブリッジの負極側の半導体
スイッチ素子については前記直流電圧検出手段の検出結
果に基づいて、前記相切り換え制御に重畳してPWM制
御を行うインバータ制御回路とを備えたことを特徴とす
る電源制御装置。1. A reactor connected to an output of a DC power supply, a first diode connected to the reactor,
A smoothing capacitor connected to the first diode;
DC voltage detecting means for detecting the voltage of the smoothing capacitor; and n second second electrodes having anodes connected to the reactor.
And an n-phase bridge connected to the output of the smoothing capacitor and comprising a semiconductor switch element.
An inverter circuit in which the cathodes of the n second diodes are connected to respective midpoints of the n-phase bridge; and an inverter circuit of the n-phase bridge so that the output voltage waveform of the inverter circuit has a predetermined AC waveform. An inverter control circuit that performs phase switching control of a semiconductor switching element and performs PWM control by superimposing the phase switching control on the semiconductor switching element on the negative side of the n-phase bridge based on the detection result of the DC voltage detection means; And a power supply control device.
れた直流電圧設定手段と前記直流電圧検出手段により検
出された電圧値との誤差を増幅する直流電圧誤差増幅手
段と、前記インバータ回路の出力電圧波形を決定するた
めの波形パターン発生手段と、前記直流電圧誤差増幅手
段の出力と前記波形パターン発生手段の出力とを乗算す
る乗算手段と、前記波形パターン発生手段の出力から相
切り換えパルスを発生する相切換パルス発生手段と、三
角波発生手段と前記乗算手段の出力と前記相切換パルス
発生手段の出力に基づいて、PWM信号を生成するPW
Mパルス発生手段とを有するものであって、前記インバ
ータ回路のn相ブリッジの正極側に接続された半導体ス
イッチ素子は、前記相切換パルス発生手段により制御さ
れ、前記インバータ回路のn相ブリッジの負極側に接続
された半導体スイッチ素子は、前記PWMパルス発生手
段により制御されることを特徴とする請求項1記載の電
源制御装置。2. An inverter control circuit comprising: a DC voltage error amplifying means for amplifying an error between a preset DC voltage setting means and a voltage value detected by the DC voltage detecting means; and an output voltage of the inverter circuit. Waveform pattern generating means for determining a waveform, multiplying means for multiplying the output of the DC voltage error amplifying means by the output of the waveform pattern generating means, and generating a phase switching pulse from the output of the waveform pattern generating means A phase-switching pulse generator, a triangular-wave generator, a PWM for generating a PWM signal based on an output of the multiplier and an output of the phase-switching pulse generator.
A semiconductor switch element connected to a positive electrode side of an n-phase bridge of the inverter circuit, the semiconductor switch element being controlled by the phase switching pulse generating means, and a negative electrode of an n-phase bridge of the inverter circuit. The power supply control device according to claim 1, wherein the semiconductor switch element connected to the side is controlled by the PWM pulse generation means.
クトルと、その第1のリアクトルに接続された第1のダ
イオードと、その第1のダイオードに接続された平滑コ
ンデンサと、その平滑コンデンサの電圧を検出する直流
電圧検出手段と、前記リアクトルにアノードを接続され
たn個の第2のダイオードと、前記平滑コンデンサの出
力に接続され、半導体スイッチ素子からなるn相ブリッ
ジを有し、そのn相ブリッジの各中点に前記n個の第2
のダイオードのカソードが各々接続されたインバータ回
路と、前記インバータ回路の出力を商用電源に系統連係
するための第2のリアクトルと、前記インバータ回路の
出力電流を検出する電流検出手段と、前記商用電源の電
圧を検出する交流電圧検出手段と、前記直流電圧検出手
段、前記電流検出手段及び前記交流電圧検出手段の検出
結果に基づいて、前記インバータ回路の出力電圧波形が
所定の交流波形となるように、前記n相ブリッジの半導
体スイッチ素子の相切り換え制御を行い、前記n相ブリ
ッジの負極側の半導体スイッチ素子については前記相切
り換え制御に重畳してPWM制御を行うインバータ制御
回路とを備えたことを特徴とする電源制御装置。3. A first reactor connected to an output of a DC power supply, a first diode connected to the first reactor, a smoothing capacitor connected to the first diode, and the smoothing capacitor DC voltage detecting means for detecting the voltage of the first and second n diodes connected to the anode of the reactor, and an n-phase bridge which is connected to the output of the smoothing capacitor and includes a semiconductor switch element. At each midpoint of the n-phase bridge, the n second
An inverter circuit to which a cathode of each of the diodes is connected, a second reactor for system-linking the output of the inverter circuit to a commercial power supply, current detecting means for detecting an output current of the inverter circuit, And an output voltage waveform of the inverter circuit based on detection results of the DC voltage detection means, the current detection means, and the AC voltage detection means, and a predetermined AC waveform. An inverter control circuit that performs a phase switching control of the semiconductor switching element of the n-phase bridge, and performs a PWM control for the semiconductor switching element on the negative electrode side of the n-phase bridge by superimposing the phase switching control. Characteristic power supply control device.
れた直流電圧設定手段と前記直流電圧検出手段により検
出された電圧値との誤差を増幅する直流電圧誤差増幅手
段と、前記交流電圧検出手段の出力に基づいて、位相同
期をとる電圧位相検出手段と、その電圧位相検出手段か
ら商用電源に同期した正弦波を作る正弦波発生手段と、
前記正弦波発生手段の出力と前記直流電圧誤差増幅手段
の出力とを乗算する乗算手段と、その乗算手段の出力と
前記電流検出手段の出力との誤差を増幅する交流電流誤
差増幅手段と、前記交流電流誤差増幅手段の出力から相
切り換えパルスを発生する相切換パルス発生手段と、三
角波発生手段と前記乗算手段の出力と前記相切換パルス
発生手段の出力に基づいて、PWM信号を生成するPW
Mパルス発生手段とを有するものであって、前記インバ
ータ回路のn相ブリッジの正極側に接続された半導体ス
イッチ素子は、前記相切換パルス発生手段により制御さ
れ、前記インバータ回路のn相ブリッジの負極側に接続
された半導体スイッチ素子は、前記PWMパルス発生手
段により制御されることを特徴とする請求項3記載の電
源制御装置。4. An inverter control circuit comprising: a DC voltage error amplifying means for amplifying an error between a preset DC voltage setting means and a voltage value detected by the DC voltage detecting means; Based on the output, a voltage phase detecting means for performing phase synchronization, and a sine wave generating means for generating a sine wave synchronized with a commercial power supply from the voltage phase detecting means,
Multiplying means for multiplying an output of the sine wave generating means and an output of the DC voltage error amplifying means; an AC current error amplifying means for amplifying an error between an output of the multiplying means and an output of the current detecting means; Phase switching pulse generating means for generating a phase switching pulse from the output of the AC current error amplifying means, PWM for generating a PWM signal based on the output of the triangular wave generating means, the output of the multiplying means and the output of the phase switching pulse generating means
A semiconductor switch element connected to a positive electrode side of an n-phase bridge of the inverter circuit, the semiconductor switch element being controlled by the phase switching pulse generating means, and a negative electrode of an n-phase bridge of the inverter circuit. The power supply control device according to claim 3, wherein the semiconductor switch element connected to the side is controlled by the PWM pulse generating means.
気二重層キャパシタのいずれか、あるいはそれらのうち
2つ以上を有する直流電源と、その直流電源に接続され
た請求項1から4までのいずれかの前記電源制御装置と
を備えたことを特徴とする電源制御システム。5. A DC power supply having at least one of a fuel cell, a photovoltaic cell, a storage battery, and an electric double layer capacitor, and a DC power supply connected to the DC power supply. A power supply control system comprising any one of the power supply control devices.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00337098A JP3337635B2 (en) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | Power supply control device and system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00337098A JP3337635B2 (en) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | Power supply control device and system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11206135A JPH11206135A (en) | 1999-07-30 |
| JP3337635B2 true JP3337635B2 (en) | 2002-10-21 |
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| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
| JP4656298B2 (en) * | 2004-12-24 | 2011-03-23 | 株式会社安川電機 | Power converter |
-
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| JPH11206135A (en) | 1999-07-30 |
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