JP7347338B2 - Power converter and its operating method - Google Patents
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Description
本開示は、電力変換装置及びその運転方法に関する。 The present disclosure relates to a power conversion device and a method of operating the same.
電力変換装置は、直流電路と商用電力系統の交流電路との間に設けられ、直流/交流の電力変換を行い、商用電力系統と系統連系した運転を行うことができる。日本では主として、低圧の商用電力系統に単相3線式が採用されている。ここで、単相3線のうち、電圧線をU線、V線、中性線をO線とする。2レグ(4つのスイッチング素子)のフルブリッジ回路を構成するインバータが搭載されている電力変換装置では、系統連系時に、U線-V線間に例えば202Vを出力し、O線には出力しない。 The power conversion device is provided between a DC line and an AC line of a commercial power system, performs DC/AC power conversion, and can operate in a grid-connected manner with the commercial power system. In Japan, single-phase three-wire systems are mainly used for low-voltage commercial power systems. Here, among the single-phase three wires, the voltage line is the U line, the V line, and the neutral line is the O line. In a power converter equipped with an inverter that forms a two-leg (four switching elements) full-bridge circuit, when connected to the grid, for example, 202V is output between the U line and the V line, but not output to the O line. .
3レグ(6つのスイッチング素子)のフルブリッジ回路を構成するインバータが搭載されている電力変換装置では、例えば、O線の電流指令値を常に0とし、U線、V線には、電流指令値を互いに180°の位相差をもつ正弦波の電流指令値とすることで、単相3線式の商用電力系統と3線を接続して、系統連系運転を行うことができる(例えば、特許文献1参照。)。また、このような電力変換装置は、電圧指令値に基づく電圧制御を行うことにより、自立運転を行うこともできる。 In a power conversion device equipped with an inverter that constitutes a full bridge circuit with three legs (six switching elements), for example, the current command value of the O line is always set to 0, and the current command value is set to the U line and V line. By setting the current command values to sinusoidal waves with a phase difference of 180° from each other, it is possible to connect three wires to a single-phase three-wire commercial power system and perform grid-connected operation (for example, the patent (See Reference 1). Moreover, such a power conversion device can also perform self-sustaining operation by performing voltage control based on a voltage command value.
上記のような3レグのインバータを搭載する電力変換装置では、単相3線式の自立出力を行うときに、例えば、インバータの直流側正極からU線、V線の各リアクトル、O線を経由してインバータの直流側負極に至る電流経路のインダクタンスが、U線、V線に設置された各リアクトルのインダクタンスの合成値となる。各リアクトルのインダクタンスが同一値であるとすると、合成値は、その半分の値になる。このため、電流経路に所望のインダクタンスを確保して電流のリプルと漏洩電流とを低減するには、U線及びV線に設置するリアクトルのインダクタンスを、大きめに設定しなければならない。 In a power converter equipped with a 3-leg inverter as described above, when performing single-phase 3-wire independent output, for example, the DC positive terminal of the inverter is connected to the U line, V line reactor, and O line via the The inductance of the current path leading to the DC side negative electrode of the inverter is the combined value of the inductances of the reactors installed on the U line and the V line. Assuming that the inductance of each reactor is the same value, the combined value will be half of that value. Therefore, in order to ensure a desired inductance in the current path and reduce current ripple and leakage current, the inductance of the reactor installed in the U line and the V line must be set to be large.
一方、系統連系を行う場合にはO線に電流が流れない。そのため、電流経路の合成インダクタンスはU線、O線の各インダクタンスの2倍になる。つまり、系統連系時にはそれほど大きなインダクタンスはなくてもよい、ということになる。しかしながら、各リアクトルの固有のインダクタンスは、大きい方の値、すなわち単相3線式の自立出力に必要な値に設定せざるを得ない。その結果、系統連系時には過剰なインダクタンスのリアクトルを用いることになる。 On the other hand, when interconnecting with the grid, no current flows through the O line. Therefore, the combined inductance of the current path is twice the inductance of each of the U-line and O-line. In other words, there is no need for such a large inductance when connecting to the grid. However, the inherent inductance of each reactor must be set to a larger value, that is, a value necessary for independent single-phase three-wire output. As a result, a reactor with excessive inductance is used when interconnecting with the grid.
リアクトルのインダクタンスを大きくするには、巻き数を増やす必要がある。また、コアの磁気飽和を防ぐためにコアの断面積を大きくしなければならない。この結果、巻線の長さ及びコアの体積が増えるため、リアクトルを小型化することが困難になり、また、リアクトルで発生する電力損失も大きくなる。 In order to increase the inductance of the reactor, it is necessary to increase the number of turns. Furthermore, the cross-sectional area of the core must be increased to prevent magnetic saturation of the core. As a result, the length of the winding and the volume of the core increase, making it difficult to downsize the reactor and also increasing the power loss generated in the reactor.
かかる課題に鑑み、本開示は、単相2線式の系統連系出力、及び、単相3線式の自立出力を、選択可能な電力変換装置において、リアクトルをコンパクト化し、損失を低減することを目的とする。 In view of such problems, the present disclosure provides a power conversion device that can select between a single-phase two-wire grid-connected output and a single-phase three-wire independent output, by making the reactor more compact and reducing losses. With the goal.
本開示は、以下の発明を含む。但し、本発明は特許請求の範囲によって定められるものである。 This disclosure includes the following inventions. However, the present invention is defined by the scope of the claims.
(電力変換装置)
本開示の電力変換装置は、
直流電源と接続された正負2線の直流電路と、単相3線の交流電路との間に設けられる電力変換装置であって、
前記直流電路と前記交流電路との間に設けられ、3レグのフルブリッジ回路を構成するインバータを含む電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記電力変換部は、
前記インバータの交流側の電圧線である2線にそれぞれ設けられた第1リアクトル及び第2リアクトルと、
前記インバータの交流側の中性線に設けられ、前記第1リアクトルのインダクタンス及び前記第2リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいインダクタンスを有する第3リアクトルと、
を備えている。
(Power converter)
The power conversion device of the present disclosure includes:
A power conversion device provided between a positive and negative two-wire DC circuit connected to a DC power supply and a single-phase three-wire AC circuit,
a power converter including an inverter that is provided between the DC circuit and the AC circuit and configures a 3-leg full bridge circuit;
A control unit that controls the power conversion unit,
The power conversion section includes:
A first reactor and a second reactor each provided in two lines that are AC side voltage lines of the inverter;
a third reactor that is provided on the neutral line on the AC side of the inverter and has an inductance larger than either the inductance of the first reactor or the inductance of the second reactor;
It is equipped with
(電力変換装置の運転方法)
本開示の電力変換装置の運転方法は、
直流電源と接続された正負2線の直流電路と、単相3線の交流電路との間に設けられる電力変換装置の運転方法であって、
前記電力変換装置は、3レグのフルブリッジ回路を構成するインバータ、並びに、前記インバータの交流側の3線にそれぞれ、第1リアクトル、第2リアクトル、及び、第3リアクトルを有し、前記第3リアクトルのインダクタンスは、前記第1リアクトルのインダクタンス及び前記第2リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいという条件下で、
商用電力系統との系統連系時は、前記3レグのうち2レグをスイッチング動作させ、前記第1リアクトル及び前記第2リアクトルを介して前記交流電路と接続し、
自立運転時は、前記3レグの全てをスイッチング動作させ、電圧線に繋がるレグは前記第1リアクトル及び前記第2リアクトルを介して前記交流電路と接続し、かつ、中性線に繋がるレグは、前記第3リアクトルを介して前記交流電路と接続する、
電力変換装置の運転方法である。
(How to operate a power converter)
The method of operating the power conversion device of the present disclosure includes:
A method of operating a power conversion device provided between a positive and negative two-wire DC circuit connected to a DC power source and a single-phase three-wire AC circuit, the method comprising:
The power conversion device includes an inverter that constitutes a three-leg full bridge circuit, and a first reactor, a second reactor, and a third reactor for each of the three AC side wires of the inverter, and the third reactor. Under the condition that the inductance of the reactor is larger than either of the inductance of the first reactor and the inductance of the second reactor,
When interconnecting with a commercial power system, two of the three legs are operated to switch and connected to the AC power line via the first reactor and the second reactor,
During self-sustaining operation, all three legs are switched, the leg connected to the voltage line is connected to the AC line via the first reactor and the second reactor, and the leg connected to the neutral line is connected to the AC power line via the third reactor;
This is a method of operating a power conversion device.
本開示によれば、単相2線式出力、及び、単相3線式自立出力を選択可能な電力変換装置において、リアクトルをコンパクト化し、損失を低減することができる。 According to the present disclosure, in a power conversion device that can select between a single-phase two-wire output and a single-phase three-wire independent output, the reactor can be made more compact and losses can be reduced.
[本開示の実施形態の説明]
本開示の実施形態には、その要旨として、少なくとも以下のものが含まれる。
[Description of embodiments of the present disclosure]
The embodiment of the present disclosure includes at least the following as its gist.
(1)これは、直流電源と接続された正負2線の直流電路と、単相3線の交流電路との間に設けられる電力変換装置であって、前記直流電路と前記交流電路との間に設けられ、3レグのフルブリッジ回路を構成するインバータを含む電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御部と、を備えている。前記電力変換部は、前記インバータの交流側の電圧線である2線にそれぞれ設けられた第1リアクトル及び第2リアクトルと、前記インバータの交流側の中性線に設けられ、前記第1リアクトルのインダクタンス及び前記第2リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいインダクタンスを有する第3リアクトルと、を備えている。 (1) This is a power conversion device installed between a positive and negative two-wire DC line connected to a DC power supply and a single-phase three-wire AC line, and between the DC line and the AC line. The power conversion unit includes a power conversion unit including an inverter that is installed in a three-leg full bridge circuit, and a control unit that controls the power conversion unit. The power conversion unit is provided with a first reactor and a second reactor provided in two voltage lines on the AC side of the inverter, respectively, and a neutral line on the AC side of the inverter, and is provided on the neutral line of the AC side of the inverter, and and a third reactor having an inductance larger than both the inductance and the inductance of the second reactor.
上記(1)の電力変換装置では、単相3線の電圧線をU線,V線、中性線をO線とすると、それぞれの線にリアクトルがある。O線にリアクトルがあるため単相3線式で自立出力を行うときに、U線-O線、V線-O線のそれぞれにおいて、2つのリアクトルでのインダクタンスが得られる。従って、U線、V線、単独でのリアクトルのインダクタンスを増大させなくても、各リアクトルを流れる電流のリプルを小さくすることができ、また同様に、単相3線の自立出力が可能となる。 In the power conversion device of (1) above, when the single-phase three-wire voltage lines are the U line and V line, and the neutral line is the O line, there is a reactor in each line. Since there is a reactor on the O line, when performing independent output in a single-phase three-wire system, the inductance of two reactors can be obtained for each of the U line-O line and the V line-O line. Therefore, the ripple of the current flowing through each reactor can be reduced without increasing the inductance of the reactor for the U line, V line, and each reactor, and similarly, single-phase three-wire independent output is possible. .
そして、U線、V線の各リアクトルのインダクタンスよりも、O線のリアクトルのインダクタンスを大きくすることで、U線、V線の各リアクトルのインダクタンスを、単相2線式の系統連系出力、及び、単相3線の自立出力の両方に最適な値に設定することができる。そのため、3つのリアクトルを全体として、小型で低損失なものとすることができる。
こうして、単相2線式の系統連系出力、及び、単相3線式の自立出力を、選択可能な電力変換装置において、リアクトルをコンパクト化し、損失を低減することができる。
By making the inductance of the O-line reactor larger than the inductance of the U-line and V-line reactors, the inductance of the U-line and V-line reactors can be changed to a single-phase, two-wire grid-connected output, The optimum value can be set for both single-phase three-wire independent output. Therefore, the three reactors as a whole can be made small and have low loss.
In this way, the reactor can be made more compact and losses can be reduced in a power conversion device that can select between a single-phase two-wire grid-connected output and a single-phase three-wire independent output.
(2)前記(1)の電力変換装置は、前記正負2線の間に接続された一対のコンデンサの直列体と、前記交流電路の前記単相3線に対してスター結線された3つのコンデンサと、前記一対のコンデンサの相互接続部と、前記スター結線の中性点とを、互いに短絡するバイパス経路と、前記バイパス経路によってバイパスされる範囲内の前記電力変換部に設けられるコモンモードチョークコイルと、を備えることが好ましい。そして、前記制御部は、前記第1リアクトル及び前記第2リアクトルに接続される前記インバータの2レグを、ユニポーラパルス幅変調方式でスイッチングさせる。 (2) The power converter according to (1) above includes a series body of a pair of capacitors connected between the positive and negative two wires, and three capacitors star-connected to the single-phase three wires of the AC circuit. a bypass path that short-circuits the interconnection portion of the pair of capacitors and the neutral point of the star connection; and a common mode choke coil provided in the power converter within a range bypassed by the bypass path. It is preferable to have the following. The control unit switches two legs of the inverter connected to the first reactor and the second reactor using a unipolar pulse width modulation method.
インバータを、ユニポーラパルス幅変調方式でスイッチングすることにより、バイポーラパルス幅変調方式と比べて、リアクトルの巻線両端に加わるパルス電圧の振幅が1/2になり、動作の周波数はスイッチング周波数の2倍になる。従って、U線、V線の各リアクトルのインダクタンスを1/4にすることができる。しかも、ユニポーラパルス幅変調方式は、U線,V線の2線出力である系統連系時、及び、単相3線の自立出力時のどちらにも、用いることができる。 By switching the inverter using the unipolar pulse width modulation method, the amplitude of the pulse voltage applied to both ends of the reactor winding is halved compared to the bipolar pulse width modulation method, and the operating frequency is twice the switching frequency. become. Therefore, the inductance of each reactor for U line and V line can be reduced to 1/4. In addition, the unipolar pulse width modulation method can be used both when the system is connected to the grid, which is a two-wire output of U-line and V-line, and when it is independent, which is a single-phase three-wire output.
ユニポーラパルス幅変調方式、または、単相3線自立出力でインバータを運転すると、直流電路の対地電位がインバータのスイッチング動作で変動し、直流電路の対地浮遊容量及び交流側の接地を経由して漏洩電流が流れやすくなる。しかし、直流電路と交流電路とを、バイパス経路により、コンデンサを介して短絡することで、漏洩電流を抑制することができる。
コモンモードチョークコイルは、コモンモード電流及び漏洩電流を抑制する。
When an inverter is operated using the unipolar pulse width modulation method or single-phase three-wire independent output, the ground potential of the DC line fluctuates due to the inverter's switching operation, causing leakage via the ground stray capacitance of the DC line and the ground on the AC side. Current flows more easily. However, leakage current can be suppressed by short-circuiting the DC line and the AC line via a capacitor using a bypass path.
A common mode choke coil suppresses common mode current and leakage current.
(3)前記(1)又は(2)の電力変換装置において、前記第1リアクトル及び前記第2リアクトルは、コアを共有し、和動接続されている、という構成であってもよい。
この場合、第1リアクトル及び第2リアクトルが一体化され、全体としてコンパクトに構成することができる。
(3) In the power converter according to (1) or (2), the first reactor and the second reactor may share a core and be connected together.
In this case, the first reactor and the second reactor are integrated, and the overall structure can be made compact.
(4)前記(1)又は(2)の電力変換装置において、前記第1リアクトル、前記第2リアクトル、及び、前記第3リアクトルは、コアを共有している構成であってもよい。
この場合、第1リアクトル、第2リアクトル、及び、第3リアクトルが一体化され、全体としてコンパクトに構成することができる。
(4) In the power conversion device of (1) or (2), the first reactor, the second reactor, and the third reactor may share a core.
In this case, the first reactor, the second reactor, and the third reactor are integrated, and the whole can be configured compactly.
(5)方法の観点からは、直流電源と接続された正負2線の直流電路と、単相3線の交流電路との間に設けられる電力変換装置の運転方法である。前記電力変換装置は、3レグのフルブリッジ回路を構成するインバータ、並びに、前記インバータの交流側の3線にそれぞれ、第1リアクトル、第2リアクトル、及び、第3リアクトルを有し、前記第3リアクトルのインダクタンスは、前記第1リアクトルのインダクタンス及び前記第2リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいという条件下で、商用電力系統との系統連系時は、前記3レグのうち2レグをスイッチング動作させ、前記第1リアクトル及び前記第2リアクトルを介して前記交流電路と接続し、自立運転時は、前記3レグの全てをスイッチング動作させ、電圧線に繋がるレグは前記第1リアクトル及び前記第2リアクトルを介して前記交流電路と接続し、かつ、中性線に繋がるレグは、前記第3リアクトルを介して前記交流電路と接続する。 (5) From the viewpoint of the method, this is a method of operating a power conversion device provided between a positive and negative two-wire DC circuit connected to a DC power supply and a single-phase three-wire AC circuit. The power conversion device includes an inverter that constitutes a three-leg full bridge circuit, and a first reactor, a second reactor, and a third reactor for each of the three AC side wires of the inverter, and the third reactor. Under the condition that the inductance of the reactor is larger than both the inductance of the first reactor and the inductance of the second reactor, two of the three legs are operated for switching when interconnected with a commercial power system. , is connected to the AC line through the first reactor and the second reactor, and during self-sustaining operation, all three legs are switched, and the leg connected to the voltage line is connected to the first reactor and the second reactor. A leg that is connected to the AC line via the AC line and connected to the neutral wire is connected to the AC line via the third reactor.
こうして、単相2線式の系統連系出力、及び、単相3線式の自立出力を、選択可能な電力変換装置を実現し、かつ、リアクトルをコンパクト化し、損失を低減することができる。 In this way, it is possible to realize a power conversion device that can select between a single-phase two-wire grid-connected output and a single-phase three-wire independent output, and also to make the reactor more compact and reduce losses.
[本開示の実施形態の詳細]
《電力変換装置の構成例》
以下、本開示の電力変換装置の具体例について、図面を参照して説明する。
図1は、電力変換装置の一例を示す回路図である。図において、電力変換装置100は、直流電源1に接続された正負2線の直流電路2と、負荷3が接続された交流電路4との間に設けられている。負荷3は、電力を消費するのみの狭義の負荷RUO,RVOであってもよいし、広義の負荷すなわち商用交流電源であってもよい。交流電路4は、単相3線式であり、電圧線をU線、V線、中性線をO線とする。O線は接地されている。
[Details of embodiments of the present disclosure]
《Example of configuration of power converter》
Hereinafter, specific examples of the power conversion device of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a power conversion device. In the figure, a
直流電源1は、例えば、蓄電池又は太陽光発電装置等である。直流電源1は、等価回路として、対地浮遊容量5,6を並列に有している。一対の対地浮遊容量の直列体の中間点が接地されているという等価的な関係にある。
The DC power source 1 is, for example, a storage battery or a solar power generation device. The DC power supply 1 has ground
電力変換装置100は、直流電路2の正負2線間に互いに直列に接続された一対のコンデンサ7,8を有している。コンデンサ7,8の各々のキャパシタンスは同一である。直流電路2からコモンモードチョークコイル9を通ったDCバス10の正負2線間には、平滑用のコンデンサ11が接続されている。電圧センサ12はDCバス10の線間電圧を検出し、出力信号を制御部13に送る。DCバス10の2線間にはインバータ14が接続されている。
The
インバータ14は、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6により3レグのフルブリッジ回路を構成する。スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6は例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)であるが、MOSFETの代わりにIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることもできる。
The
スイッチング素子Q1,Q2のレグの交流側は、U線に繋がるU1線である。スイッチング素子Q3,Q4のレグの交流側は、V線に繋がるV1線である。スイッチング素子Q5,Q6のレグの交流側は、O線に繋がるO1線である。U1線及びV1線は、リアクトルLU,LV及び電流センサ15,16を介してU2線、V2線に至る。O1線は、リアクトルLoを介してO2線に至る。U2線-O2線の線間には、コンデンサ17及び電圧センサ19が接続されている。V2線-O2線の線間には、コンデンサ18及び電圧センサ20が接続されている。
The AC side of the legs of switching elements Q1 and Q2 is the U1 line connected to the U line. The AC side of the legs of switching elements Q3 and Q4 is the V1 line connected to the V line. The AC side of the legs of switching elements Q5 and Q6 is the O1 line connected to the O line. The U 1 line and the V 1 line reach the U 2 line and the V 2 line via reactors L U and L V and
U2線、O2線、V2線は、交流側のコモンモードチョークコイル21を介して、それぞれ、U線、O線、V線に接続されている。コンデンサ22,23,24は、電力変換装置100内で、U線、O線、V線に対してスター結線となるように接続されている。スター結線の中性点NACは、直流側の一対のコンデンサ7,8の相互接続点NDCと、バイパス経路25により接続されている。
The U 2 line, O 2 line, and V 2 line are connected to the U line, O line, and V line, respectively, via the common
制御部13は、例えばコンピュータを含み、コンピュータがソフトウェア(コンピュータプログラム)を実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部の記憶装置(図示せず。)に格納される。制御部13は、電圧センサ12,19,20、及び、電流センサ15,16から出力信号を取得するとともに、6つのスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5及びQ6のスイッチングを制御する。電力変換装置100は、この制御部13と、それ以外の電力変換部100aとを含む。
The
《電力変換装置の動作》
上記のように構成された電力変換装置100は、直流電路2からDCバス10に供給される直流電力をインバータ14により交流電力に変換して交流電路4に供給する。直流電源1が蓄電池である場合には、インバータ14は交流から直流への逆変換を行い、蓄電池を充電することもできる。
《Operation of power converter》
The
電力変換装置100の系統連系/自立運転に関する運転方法としての観点からは、以下のように表現することができる。
電力変換装置100は、3レグのフルブリッジ回路を構成するインバータ14、並びに、インバータ14の交流側の3線にそれぞれ、リアクトルLU,LV,LOを有し、リアクトルLOのインダクタンスは、リアクトルLU,LVの各々のインダクタンスよりも大きいという条件下で運転される。そして、(i)商用電力系統との系統連系時は、3レグのうち2レグをスイッチング動作させ、リアクトルLU,LVを介して交流電路4と接続し、(ii)自立運転時は、3レグの全てをスイッチング動作させ、電圧線に繋がるレグはリアクトルLU,LVを介して交流電路4と接続し、かつ、中性線に繋がるレグは、リアクトルLOを介して交流電路4と接続する、という運転方法である。リアクトルLU及びLVに接続する2レグのスイッチング制御は、ユニポーラパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)方式で行われる。
From the viewpoint of an operation method regarding grid connection/self-sustaining operation of the
The
《自立運転時の制御の具体例》
インバータ14が、直流から交流への電力変換を行う場合の制御部13の制御動作の一例について説明する。リアクトルLU及びLVに接続する2レグのスイッチング制御は、ユニポーラパルス幅変調方式で行われる。
まず、制御部13は、U相(U線-O線間)の電圧目標値と電圧センサ19により検出されるU相電圧との差と、電流センサ15により検出されるU相電流とに基づいて、U相の電圧参照値Vinvu*を求める。
《Specific example of control during autonomous operation》
An example of the control operation of the
First, the
同様に、制御部13は、V相(V線-O線間)の電圧目標値と電圧センサ20により検出されるV相電圧との差と、電流センサ16により検出されるV相電流とに基づいて、V相の電圧参照値Vinvv*を求める。
Similarly, the
続いて制御部13は、U相の電圧参照値Vinvu*とV相の電圧参照値Vinvv*との差に基づいて、インバータ14の2レグ(スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4)に対する電圧参照値Vinv_refを求める。
また、制御部13は、U相の電圧参照値Vinvu*とV相の電圧参照値Vinvv*との和に基づいて、インバータ14の中性レグ(スイッチング素子Q5,Q6)に対する電圧参照値Vinvo_refを求める。
Next, the
The
そして、制御部13は、電圧参照値Vinv_refと、電圧センサ12により検出されるインバータ14への入力電圧とに基づいて、2レグの4つのスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4に対する、それぞれのゲート制御信号を求める。また、制御部13は、電圧参照値Vinvo_refと、インバータ14への入力電圧とに基づいて、中性レグの2つのスイッチング素子Q5、Q6に対する、それぞれのゲート制御信号を求める。
Based on the voltage reference value Vinv_ref and the input voltage to the
このような制御により、U線-O線の線間電圧、V線-O線の線間電圧をそれぞれの目標値と比較して得た参照値Vinv_ref及びVinvo_refを用いて、2つの参照値の差をU線およびV線の出力に接続されたレグを制御するPWM参照値とし、2つの参照値の和を、O線の出力に接続されたレグを制御するPWM参照値とする。こうして、単相3線式に要する電圧をPWM制御により提供することができる。制御部13は、V線のPWM参照値を、U線のPWM参照値の符合を反転したものとし、かつ、UV線間電圧を3レベル出力する(ユニポーラPWM)。
Through such control, the two reference values are determined using the reference values Vinv_ref and Vinvo_ref obtained by comparing the line voltage between the U line and the O line and the line voltage between the V line and the O line with their respective target values. The difference is taken as the PWM reference value that controls the leg connected to the output of the U line and the V line, and the sum of the two reference values is taken as the PWM reference value that controls the leg connected to the output of the O line. In this way, the voltage required for a single-phase three-wire system can be provided by PWM control. The
《リアクトルの形状例》
図2は、リアクトルLU,LVの形状の一例を簡略化して示す図である。U線、V線のリアクトルLU,LVは、リング状のコア26を共有にして巻線を和動接続にする。なお、巻き数は簡略化しており、実際の巻き数ではない。交流であるので、電流の向きは変わるが、仮に図示のように流れると、リアクトルLU,LVを一体化し、かつ、小型化できる。
《Example of reactor shape》
FIG. 2 is a diagram showing a simplified example of the shape of the reactors L U and L V. The U-line and V-line reactors L U and L V share a ring-shaped
《波形例》
図3は、リアクトルLU,LVの各々のインダクタンスが600μH、中性線のリアクトルなし、U相(U線-V線間)負荷3kW、V相(V線-O線間)負荷3kWで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
(a):交流出力電圧(U線-V線間)、
(b):U線のリアクトルLUの両端電圧、
(c):V線のリアクトルLVの両端電圧、
(d):O線のリアクトルLO(なし)の両端電圧(=0)、
(e):U線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル8A)
(f):V線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル8A)、
(g):O線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル19A)
(h):漏洩電流6.5mA(振幅中心の一定値の横線)、バイパス経路電流:0.86A(振幅のある方)
《Waveform example》
In Figure 3, the inductance of each reactor L U and L V is 600 μH, there is no reactor for the neutral line, the U phase (between the U line and the V line) has a load of 3 kW, and the V phase (between the V line and the O line) has a load of 3 kW. , is a waveform diagram when independent output operation is performed. From top to bottom, they represent the following:
(a): AC output voltage (between U line and V line),
(b): Voltage across the reactor L U of the U line,
(c): Voltage across V line reactor L V ,
(d): Voltage across the O line reactor L O (none) (=0),
(e): U line reactor current (peak-to-peak ripple 8A)
(f): V line reactor current (peak-to-peak ripple 8A),
(g): O line reactor current (peak-to-peak ripple 19A)
(h): Leakage current 6.5mA (horizontal line with a constant value at the center of amplitude), bypass path current: 0.86A (one with amplitude)
図4は、リアクトルLU,LVの各々のインダクタンスが100μH、中性線のリアクトルなし、U相負荷3kWで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
(a):交流出力電圧(U線-V線間)、
(b):U線のリアクトルLUの両端電圧、
(c):V線のリアクトルLVの両端電圧、
(d):O線のリアクトルLO(なし)の両端電圧(=0)、
(e):U線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル50A)
(f):V線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル50A)、
(g):O線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル100A)
(h):漏洩電流9.4mA(振幅中心の一定値の横線)、バイパス経路電流:0.87A(振幅のある方)
FIG. 4 is a waveform diagram when independent output operation is performed with the inductance of each of the reactors L U and L V being 100 μH, no reactor in the neutral line, and a U-phase load of 3 kW. From top to bottom, they represent the following:
(a): AC output voltage (between U line and V line),
(b): Voltage across the reactor L U of the U line,
(c): Voltage across V line reactor L V ,
(d): Voltage across the O line reactor L O (none) (=0),
(e): U line reactor current (peak-to-peak ripple 50A)
(f): V line reactor current (peak-to-peak ripple 50A),
(g): O line reactor current (peak-to-peak ripple 100A)
(h): Leakage current 9.4 mA (horizontal line with a constant value at the center of amplitude), bypass path current: 0.87 A (one with amplitude)
図3によれば、O線にリアクトルがないので、U線、V線のインダクタンスを大きくしないと単相3線での自立出力の電流リプルを小さくできないことがわかる。
図4によれば、U線、V線のリアクトルのインダクタンスを小さく(100μH)すると、リプルが大きくなり、損失が大きくなりすぎて実用に耐えないことがわかる。
According to FIG. 3, it can be seen that since there is no reactor in the O line, the current ripple of the single-phase three-wire independent output cannot be reduced unless the inductance of the U line and the V line is increased.
According to FIG. 4, it can be seen that if the inductance of the U-line and V-line reactors is made small (100 μH), the ripple becomes large and the loss becomes too large to be practical.
図5は、リアクトルLU,LVの各々のインダクタンスが100μH、中性線のリアクトルLOのインダクタンスが300μH、U相負荷3kW、V相負荷3kWで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
(a):交流出力電圧(U線-V線間)、
(b):U線のリアクトルLUの両端電圧、
(c):V線のリアクトルLVの両端電圧、
(d):O線のリアクトルLOの両端電圧、
(e):U線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル8A)
(f):V線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル8A)、
(g):O線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル14A)
(h):漏洩電流4.4mA(振幅中心の一定値の横線)、バイパス経路電流:0.60A(振幅のある方)
Figure 5 is a waveform diagram when independent output operation is performed with the inductance of each of the reactors L U and L V being 100 μH, the inductance of the reactor L O of the neutral line being 300 μH, the U phase load being 3 kW, and the V phase load being 3 kW. It is. From top to bottom, they represent the following:
(a): AC output voltage (between U line and V line),
(b): Voltage across the reactor L U of the U line,
(c): Voltage across V line reactor L V ,
(d): Voltage across the reactor L O of the O line,
(e): U line reactor current (peak-to-peak ripple 8A)
(f): V line reactor current (peak-to-peak ripple 8A),
(g): O line reactor current (peak-to-peak ripple 14A)
(h): Leakage current 4.4 mA (horizontal line with a constant value at the center of amplitude), bypass path current: 0.60 A (one with amplitude)
図5によれば、O線にリアクトルLOがあるので、U線、V線のインダクタンスを小さくしても単相3線の自立出力における電流リプルを小さくできる。バイパス経路とコモンモードチョークコイルがあるので、2レグのユニポーラPWM及び単相3線自立出力でも、漏洩電流、コモンモード電流が小さいことがわかる。 According to FIG. 5, since there is a reactor L O in the O line, the current ripple in the single-phase three-wire independent output can be reduced even if the inductance of the U line and the V line is reduced. Since there is a bypass path and a common mode choke coil, it can be seen that leakage current and common mode current are small even with 2-leg unipolar PWM and single-phase 3-wire independent output.
図6は、リアクトルLU,LVの各々のインダクタンスが100μH、中性線のリアクトルLOのインダクタンスが300μH、U相負荷3kW、V相負荷3kWで、系統連系運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
(a):交流電流(U線-V線間)、電流総合歪率2%
(b):リアクトル(LU,LV)電流(ピークトゥーピークのリプル8A)
(c):漏洩電流4.0mA(振幅中心の一定値の横線)、バイパス経路電流:0.58A(振幅のある方)
Figure 6 shows the waveforms when grid-connected operation is performed with the inductance of each reactor L U and L V being 100 μH, the inductance of the reactor L O of the neutral line being 300 μH, the U-phase load being 3 kW, and the V-phase load being 3 kW. It is a diagram. From top to bottom, they represent the following:
(a): AC current (between U line and V line), current total distortion rate 2%
(b): Reactor ( LU , LV ) current (peak-to-peak ripple 8A)
(c): Leakage current 4.0 mA (horizontal line with a constant value at the center of amplitude), bypass path current: 0.58 A (one with amplitude)
図6によれば、系統連系でもリアクトル電流のリプルは単相3線と同程度であり、歪のない正弦波を出力できることがわかる。 According to FIG. 6, even when connected to the grid, the ripple of the reactor current is comparable to that of single-phase three-wire, and it can be seen that a distortion-free sine wave can be output.
図7は、リアクトルLU,LVを共有のコア(図2)、リアクトルLOは独立として、リアクトルLU,LVの各々の巻線の自己インダクタンスが52μH、相互インダクタンスが50μH、リアクトルLOのインダクタンスが300μH、U相負荷3kW、V相負荷3kWで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
(a):交流出力電圧(U線-V線間)、
(b):U線のリアクトルLUの両端電圧、
(c):V線のリアクトルLVの両端電圧、
(d):O線のリアクトルLOの両端電圧、
(e):U線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル8A)
(f):V線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル8A)、
(g):O線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル16A)
(h):漏洩電流4.3mA(振幅中心の一定値の横線)、バイパス経路電流:0.58A(振幅のある方)
FIG . 7 shows that the reactors L U and L V share a core (FIG. 2), and the reactor L O is independent. It is a waveform diagram when independent output operation is performed with an inductance of O being 300 μH, a U phase load of 3 kW, and a V phase load of 3 kW. From top to bottom, they represent the following:
(a): AC output voltage (between U line and V line),
(b): Voltage across the reactor L U of the U line,
(c): Voltage across V line reactor L V ,
(d): Voltage across the reactor L O of the O line,
(e): U line reactor current (peak-to-peak ripple 8A)
(f): V line reactor current (peak-to-peak ripple 8A),
(g): O line reactor current (peak-to-peak ripple 16A)
(h): Leakage current 4.3 mA (horizontal line with a constant value at the center of amplitude), bypass path current: 0.58 A (one with amplitude)
図8は、リアクトルLU,LVを共有のコア(図2)、リアクトルLOは独立として、リアクトルLU,LVの各々の巻線の自己インダクタンスが52μH、相互インダクタンスが50μH、リアクトルLOのインダクタンスが300μH、U相負荷3kW、V相負荷3kWで、系統連系運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
(a):交流電流(U線-V線間)、電流総合歪率2%
(b):リアクトル(LU,LV)電流(ピークトゥーピークのリプル8A)
(c):漏洩電流4.1mA(振幅中心の一定値の横線)、バイパス経路電流:0.60A(振幅のある方)
FIG . 8 shows that the reactors L U and L V share a core (FIG. 2), and the reactor L O is independent. It is a waveform diagram when grid-connected operation is performed with an inductance of O being 300 μH, a U-phase load of 3 kW, and a V-phase load of 3 kW. From top to bottom, they represent the following:
(a): AC current (between U line and V line), current total distortion rate 2%
(b): Reactor ( LU , LV ) current (peak-to-peak ripple 8A)
(c): Leakage current 4.1mA (horizontal line with a constant value at the center of amplitude), bypass path current: 0.60A (one with amplitude)
図6によれば、U線、V線のコアを共有化してリアクトルを小型化しても、リアクトル電流のリプルが小さく、漏洩電流、コモンモード電流は小さい。系統連系でもリアクトル電流のリプルは自立出力と同程度であり、歪のない正弦波を出力することがわかる。 According to FIG. 6, even if the reactor is made smaller by sharing the core of the U line and the V line, the ripple of the reactor current is small, and the leakage current and common mode current are small. It can be seen that even when connected to the grid, the ripple of the reactor current is the same as the independent output, and a distortion-free sine wave is output.
図9は、リアクトルLU,LV,LOをすべて共有のコア(後述の図11)として、リアクトルLU,LVの各々の巻線の自己インダクタンスが52μH、リアクトルLOの巻線の自己インダクタンスが200μH、リアクトルLU,LV間の相互インダクタンスが50μH、リアクトルLU,LO間及びリアクトルLV,LO間の相互インダクタンスが100μH、U相負荷3kW、V相負荷3kWで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
(a):交流出力電圧(U線-V線間)、
(b):U線のリアクトルLUの両端電圧、
(c):V線のリアクトルLVの両端電圧、
(d):O線のリアクトルLOの両端電圧、
(e):U線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル8A)
(f):V線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル8A)、
(g):O線のリアクトル電流(ピークトゥーピークのリプル12A)
(h):漏洩電流4.7mA(振幅中心の一定値の横線)、バイパス経路電流:0.65A(振幅のある方)
FIG. 9 shows that the reactors L U , L V , and L O all have a common core (see FIG. 11 described later), and that the self-inductance of each winding of the reactors L U and L V is 52 μH, and that of the winding of the reactor L O. Self-inductance is 200 μH, mutual inductance between reactors L U and L V is 50 μH, mutual inductance between reactors L U and L O and between reactors L V and L O is 100 μH, U phase load is 3 kW, V phase load is 3 kW, It is a waveform diagram when independent output operation is performed. From top to bottom, they represent the following:
(a): AC output voltage (between U line and V line),
(b): Voltage across the reactor L U of the U line,
(c): Voltage across V line reactor L V ,
(d): Voltage across the reactor L O of the O line,
(e): U line reactor current (peak-to-peak ripple 8A)
(f): V line reactor current (peak-to-peak ripple 8A),
(g): O line reactor current (peak-to-peak ripple 12A)
(h): Leakage current 4.7mA (horizontal line with a constant value at the center of amplitude), bypass path current: 0.65A (one with amplitude)
図10は、リアクトルLU,LV,LOをすべて共有のコア(後述の図11)として、リアクトルLU,LVの各々の巻線の自己インダクタンスが52μH、リアクトルLOの巻線の自己インダクタンスが200μH、リアクトルLU,LV間の相互インダクタンスが50μH、リアクトルLU,LO間及びリアクトルLV,LO間の相互インダクタンスが100μH、U相負荷3kW、V相負荷3kWで、系統連系運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
(a):交流電流(U線-V線間)、電流総合歪率2%
(b):リアクトル(LU,LV)電流(ピークトゥーピークのリプル8A)
(c):漏洩電流4.1mA(振幅中心の一定値の横線)、バイパス経路電流:0.60A(振幅のある方)
FIG. 10 shows that the reactors L U , L V , and L O all have a common core (see FIG. 11 described later), and that the self-inductance of each winding of the reactors L U and L V is 52 μH, and that of the winding of the reactor L O. Self-inductance is 200 μH, mutual inductance between reactors L U and L V is 50 μH, mutual inductance between reactors L U and L O and between reactors L V and L O is 100 μH, U phase load is 3 kW, V phase load is 3 kW, It is a waveform diagram when grid-connected operation is performed. From top to bottom, they represent the following:
(a): AC current (between U line and V line), current total distortion rate 2%
(b): Reactor ( LU , LV ) current (peak-to-peak ripple 8A)
(c): Leakage current 4.1mA (horizontal line with a constant value at the center of amplitude), bypass path current: 0.60A (one with amplitude)
図9及び図10によれば、U線、V線、O線のコアを共有化してリアクトルを更に小型化しても、リアクトル電流のリプルが小さく、漏洩電流、コモンモード電流は小さい。系統連系でもリアクトル電流のリプルは自立出力と同程度であり、歪のない正弦波を出力することがわかる。 According to FIGS. 9 and 10, even if the reactor is further downsized by sharing the core of the U line, V line, and O line, the ripple of the reactor current is small, and the leakage current and common mode current are small. It can be seen that even when connected to the grid, the ripple of the reactor current is the same as the independent output, and a distortion-free sine wave is output.
《3線共有コア》
図11は、図9、図10の前提条件である、リアクトルLU,LV,LOがすべて共有のコアである一例を示す図である。図11に示すリアクトルLU,LV,LOは、磁路となる1つのコア27を共有しつつ、3つのコア脚部27U,27O,27Vにコイルを巻きつけて構成されている。図中の実線の矢印は、自立出力において、U線及びV線を同じ方向に流れる不要な電流成分が、O線に帰還する場合を表している。点線の矢印は、このように電流が流れた場合のコア27内の磁束mf1、mf2を表している。この場合、コア脚部27Oでは磁束mf1と磁束mf2とが強め合うため、不要な電流成分を抑制することができる。一方、自立出力及び系統連系で、U線とV線との間に流れるノーマルモード電流に対しては、コア脚部27U及びコア脚部27Vにおいて磁束が強め合うため、電流リプルを抑制することができる。結果として、リアクトルLU,LV,LOを一体化した上で、全体として小型化することができる。
《3-wire shared core》
FIG. 11 is a diagram showing an example in which the reactors L U , L V , L O are all shared cores, which is a prerequisite for FIGS. 9 and 10 . The reactors L U , L V , L O shown in FIG. 11 share one
《開示のまとめ》
本開示の電力変換装置について、以下のように総括することができる。
《Summary of disclosure》
The power conversion device of the present disclosure can be summarized as follows.
(リアクトルの配置)
図1に示したように、U線、V線、O線にそれぞれリアクトルLU,LV,LOを設置することにより、O線にもリアクトルLOがある。そのため、単相3線式で自立出力を行うときに、U線、V線のリアクトルのインダクタンスを大きくしなくてもU線-O線の電流経路及びV線-O線の電流経路では、2つのリアクトルによりインダクタンスを十分に確保できる。これにより、各リアクトルを流れる電流のリプルを小さくすることができる。また、U線、V線のリアクトルを小型化、かつ、低損失化できる。
(Reactor placement)
As shown in FIG. 1, by installing reactors L U , L V , and L O on the U line, V line , and O line, respectively, there is also a reactor L O on the O line. Therefore, when performing independent output in a single-phase three-wire system, the current path between the U line and the O line and the current path between the V line and the O line can be Sufficient inductance can be secured with two reactors. Thereby, ripples in the current flowing through each reactor can be reduced. Further, the U-line and V-line reactors can be made smaller and have lower losses.
(制御方式)
U線、V線の電流を制御するインバータ14の2レグをユニポーラPWMで駆動することで、リアクトルの巻線両端に加わるパルス電圧の振幅が半分になり、かつ、動作の周波数がスイッチング周波数の2倍になるので、U線、V線のリアクトルのインダクタンスを1/4にすることができる。系統連系時の2線出力、自立出力時の単相3線出力のどちらも、ユニポーラPWMを用いることができる。O線にリアクトルがあるので、U線、V線のインダクタンスを相対的に小さくしても、単相3線自立出力が可能となる。
(control method)
By driving the two legs of the
(バイパス経路)
ユニポーラPWM、または、単相3線自立出力でインバータ14を運転すると、直流電路の対地電位がインバータ14のスイッチング動作で変動し、直流電源1及び直流電路2の対地浮遊容量、並びに、交流側の接地を経由して漏洩電流が流れやすくなる。しかしながら、直流電路2と交流電路4とを、コンデンサ(7,8,22,23,24)を介して短絡するコモンモード電流のバイパス経路25を設けることにより、漏洩電流を抑制することができる。
(Bypass route)
When the
(コモンモードチョークコイル)
バイパス経路25の両端間の主回路の範囲内に、コモンモードチョークコイル9,21を設置することで、コモンモード電流、及び、漏洩電流を抑制することができる。
(Common mode choke coil)
By installing the common mode choke coils 9 and 21 within the range of the main circuit between both ends of the
(リアクトルのインダクタンス)
U線、V線のインダクタンスよりも、O線のインダクタンスを大きくすることにより、U線、V線のリアクトルLU,LVのインダクタンスを、系統連系時の2線出力、自立出力時の単相3線出力の両方に最適な値に設定することができる。その結果、3つのリアクトルLU,LV,LOのインダクタンスを最適な値に設定することができ、全体として、小型化及び低損失化を実現できる。
(Reactor inductance)
By making the inductance of the O line larger than the inductance of the U line and V line, the inductance of the reactors L U and L V of the U line and V line can be adjusted to 2-wire output when connected to the grid, and single-wire output when independent output. The optimum value can be set for both phase and three-wire output. As a result, the inductances of the three reactors L U , L V , and L O can be set to optimal values, and the overall size and loss can be reduced.
《その他》
図12は、直流電源が複数個ある場合の、電力変換装置100の一部を含む、ハイブリッドの電力変換装置200の構成の一例を示す回路図である。図において、電力変換装置100のコンデンサ11及びDCバス10及びその右側部分は、図1と同様である。蓄電池である直流電源1Bは、DC/DCコンバータ28を介してDCバス10に接続されている。また、他の直流電源1Pは、太陽光発電パネルである。直流電源1Pは、等価回路として、対地浮遊容量31,32を並列に有している。また、一対の対地浮遊容量31,32の直列体の中間点は接地されている、という等価的な状態にある。
"others"
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating an example of the configuration of a
対地静電容量31,32の直列体の両端である直流電路30の正負2線間には、互いに直列に接続された一対のコンデンサ33,34が接続されている。コンデンサ33,34の各々のキャパシタンスは同一である。一対のコンデンサ33,34の相互接続点NDCは、電力変換装置100のバイパス経路25と接続されている。直流電路30の2線には、コモンモードチョークコイル35及びDC/DCコンバータ36が接続されている。DC/DCコンバータ36の出力はDCバス10に接続されている。なお、図12では、1組の直流電源ユニット37のみを示しているが、複数組の直流電源ユニットを、DCバス10に対して並列に接続することができる。
A pair of
このように、複数の直流電源が共通のDCバス10に接続されるハイブリッドな電力変換装置200では、バイパス経路25は、1又は複数組の直流電源ユニットにおける直流電路30の正負2線間の中間電位となる相互接続点NDCと接続される。
In this way, in the
《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
《Addendum》
It should be noted that the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.
1 直流電源
1B 直流電源(蓄電池)
1P 直流電源(太陽光発電パネル)
2 直流電路
3 負荷
4 交流電路
5,6 対地浮遊容量
7,8 コンデンサ
9 コモンモードチョークコイル
10 DCバス
11 コンデンサ
12 電圧センサ
13 制御部
14 インバータ
15,16 電流センサ
17.18 コンデンサ
19.20電圧センサ
21 コモンモードチョークコイル
22,23,24 コンデンサ
25 バイパス経路
26 コア(U線V線共有コア)
27 コア(U線V線O線共有コア)
28 DC/DCコンバータ
30 直流電路
31,32 対地浮遊容量
33,34 コンデンサ
35 コモンモードチョークコイル
36 DC/DCコンバータ
37 直流電源ユニット
100 電力変換装置
100a 電力変換部
200 電力変換装置
Lu、Lv,Lo リアクトル
mf1,mf2 磁束
NAC 中性点
NDC 相互接続点
Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6 スイッチング素子
1
1P DC power supply (solar power generation panel)
2
27 core (U line, V line, O line shared core)
28 DC/
Claims (5)
前記直流電路と前記交流電路との間に設けられ、3レグのフルブリッジ回路を構成するインバータを含む電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記電力変換部は、
前記インバータの交流側の電圧線である2線にそれぞれ設けられた第1リアクトル及び第2リアクトルと、
前記インバータの交流側の中性線に設けられ、前記第1リアクトルのインダクタンス及び前記第2リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいインダクタンスを有する第3リアクトルと、
を備えている電力変換装置。 A power conversion device provided between a positive and negative two-wire DC circuit connected to a DC power supply and a single-phase three-wire AC circuit,
a power converter including an inverter that is provided between the DC circuit and the AC circuit and configures a 3-leg full bridge circuit;
A control unit that controls the power conversion unit,
The power conversion section includes:
A first reactor and a second reactor each provided in two lines that are AC side voltage lines of the inverter;
a third reactor that is provided on the neutral line on the AC side of the inverter and has an inductance larger than either the inductance of the first reactor or the inductance of the second reactor;
A power converter equipped with
前記交流電路の前記単相3線に対してスター結線された3つのコンデンサと、
前記一対のコンデンサの相互接続部と、前記スター結線の中性点とを、互いに短絡するバイパス経路と、
前記バイパス経路によってバイパスされる範囲内の前記電力変換部に設けられるコモンモードチョークコイルと、を備え、
前記制御部は、前記第1リアクトル及び前記第2リアクトルに接続される前記インバータの2レグを、ユニポーラパルス幅変調方式でスイッチングさせる請求項1に記載の電力変換装置。 a series body of a pair of capacitors connected between the positive and negative two wires;
three capacitors star-connected to the single-phase three wires of the AC line;
a bypass path that short-circuits the interconnection portion of the pair of capacitors and the neutral point of the star connection;
a common mode choke coil provided in the power converter within a range bypassed by the bypass path,
The power conversion device according to claim 1, wherein the control unit switches two legs of the inverter connected to the first reactor and the second reactor using a unipolar pulse width modulation method.
前記電力変換装置は、3レグのフルブリッジ回路を構成するインバータ、並びに、前記インバータの交流側の3線にそれぞれ、第1リアクトル、第2リアクトル、及び、第3リアクトルを有し、前記第3リアクトルのインダクタンスは、前記第1リアクトルのインダクタンス及び前記第2リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいという条件下で、
商用電力系統との系統連系時は、前記3レグのうち2レグをスイッチング動作させ、前記第1リアクトル及び前記第2リアクトルを介して前記交流電路と接続し、
自立運転時は、前記3レグの全てをスイッチング動作させ、電圧線に繋がるレグは前記第1リアクトル及び前記第2リアクトルを介して前記交流電路と接続し、かつ、中性線に繋がるレグは、前記第3リアクトルを介して前記交流電路と接続する、
電力変換装置の運転方法。 A method of operating a power conversion device provided between a positive and negative two-wire DC circuit connected to a DC power source and a single-phase three-wire AC circuit, the method comprising:
The power conversion device includes an inverter that constitutes a three-leg full bridge circuit, and a first reactor, a second reactor, and a third reactor for each of the three AC side wires of the inverter, and the third reactor. Under the condition that the inductance of the reactor is larger than either of the inductance of the first reactor and the inductance of the second reactor,
When interconnecting with a commercial power system, two of the three legs are operated to switch and connected to the AC power line via the first reactor and the second reactor,
During self-sustaining operation, all three legs are switched, the leg connected to the voltage line is connected to the AC line via the first reactor and the second reactor, and the leg connected to the neutral line is connected to the AC power line via the third reactor;
How to operate a power converter.
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