JP7314746B2 - Power converter and power conversion system - Google Patents
Power converter and power conversion system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7314746B2 JP7314746B2 JP2019177571A JP2019177571A JP7314746B2 JP 7314746 B2 JP7314746 B2 JP 7314746B2 JP 2019177571 A JP2019177571 A JP 2019177571A JP 2019177571 A JP2019177571 A JP 2019177571A JP 7314746 B2 JP7314746 B2 JP 7314746B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- voltage
- state
- timing
- terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、電力を変換する電力変換装置および電力変換システムに関する。 The present invention relates to a power conversion device and a power conversion system that convert power.
電力変換装置には、系統電源に接続され、系統電源から供給された電力を変換可能なものがある。例えば特許文献１には、系統電源に接続するためのスイッチを設け、このスイッチの断線および溶着を診断可能な電力変換装置が開示されている。
Some power converters are connected to a system power supply and can convert power supplied from the system power supply. For example,
電力変換装置では、起動時において、系統電源から供給された電力に基づいて、例えば電力変換部に設けられたキャパシタを充電するプリチャージ回路を設ける場合がある。電力変換装置では、このような場合でも、スイッチの診断を適切に行うことが望まれている。 A power conversion device may be provided with a precharge circuit that charges a capacitor provided in, for example, a power conversion unit based on power supplied from a system power supply at startup. In the power converter, it is desired to appropriately diagnose the switch even in such a case.
系統電源に接続するためのスイッチの診断を適切に行うことができる電力変換装置および電力変換システムを提供することが望ましい。 It is desirable to provide a power converter and a power conversion system that can properly diagnose a switch for connecting to a grid power supply.
本発明の電力変換装置は、電力変換部と、第１の接続端子部と、第１のスイッチと、抵抗素子と、第２のスイッチと、第３のスイッチと、制御部とを備えている。電力変換部は、第１の交流端子および第２の交流端子を含む交流端子部と、直流端子部とを有し、交流端子部での交流電力を直流端子部での直流電力に変換する第１の変換動作を行うことが可能に構成される。第１の接続端子部は、電力変換部が第１の変換動作を行う際に交流電力が入力可能であり、第１の経路を介して電力変換部の第１の交流端子に接続された第１の外部接続端子と、第２の経路を介して電力変換部の第２の交流端子に接続された第２の外部接続端子とを有する。第１のスイッチは、第１の経路に設けられ、電力変換部の第１の交流端子に接続された第１の端子と、第１の外部接続端子に接続された第２の端子とを有する。抵抗素子は、電力変換部の第１の交流端子と第１の外部接続端子との間の、第１の経路とは異なる第３の経路に設けられる。第２のスイッチは、第２の経路に設けられる。第３のスイッチは、第３の経路に設けられ、抵抗素子と直列に接続される。制御部は、第１のスイッチ、第２のスイッチ、および第３のスイッチの動作を制御可能であり、第１の接続端子部に交流電力が入力されたときの、第１のスイッチの第１の端子および第２の外部接続端子の間の電圧である第１の交流電圧の位相と、第１のスイッチの第２の端子および第２の外部接続端子の間の電圧である第２の交流電圧の位相との位相差、および第１の交流電圧の実効値および第２の交流電圧の実効値の差である第１の実効電圧差に基づいて第１のスイッチ、第２のスイッチおよび第３のスイッチを診断可能に構成される。 A power conversion device of the present invention includes a power conversion section, a first connection terminal section, a first switch, a resistive element, a second switch, a third switch, and a control section. The power conversion unit has an AC terminal unit including a first AC terminal and a second AC terminal, and a DC terminal unit, and is configured to be capable of performing a first conversion operation of converting AC power at the AC terminal unit into DC power at the DC terminal unit. The first connection terminal unit can receive AC power when the power conversion unit performs the first conversion operation, and has a first external connection terminal connected to the first AC terminal of the power conversion unit via the first path, and a second external connection terminal connected to the second AC terminal of the power conversion unit via the second path. The first switch is provided on the first path and has a first terminal connected to the first AC terminal of the power converter and a second terminal connected to the first external connection terminal. The resistive element is provided on a third path different from the first path between the first AC terminal and the first external connection terminal of the power converter. A second switch is provided on the second path. A third switch is provided on the third path and connected in series with the resistive element. The control unit is capable of controlling the operations of the first switch , the second switch, and the third switch, and the phase difference between the phase of the first AC voltage, which is the voltage between the first terminal of the first switch and the second external connection terminal, and the phase of the second AC voltage, which is the voltage between the second terminal of the first switch and the second external connection terminal when AC power is input to the first connection terminal, and the effective value of the first AC voltage and the second AC voltage. The first switch, the second switch, and the third switch can be diagnosed based on a first effective voltage difference, which is the difference between the effective values of .
本発明の電力変換システムは、上記電力変換装置と、バッテリとを備えている。バッテリは、電力変換装置の直流端子部に接続される。電力変換装置の制御部は、第１のスイッチを診断した結果を出力可能である。 A power conversion system of the present invention includes the power conversion device described above and a battery. The battery is connected to the DC terminals of the power converter. The control unit of the power converter can output the result of diagnosing the first switch.
本発明の電力変換装置および電力変換システムによれば、第１の経路に第１のスイッチを設けるとともに、第１の経路とは異なる第３の経路に抵抗素子を設け、第１のスイッチの第１の端子および第２の外部接続端子の間の電圧である第１の交流電圧の位相と、第１のスイッチの第２の端子および第２の外部接続端子の間の電圧である第２の交流電圧の位相との位相差に基づいて第１のスイッチを診断するようにしたので、系統電源に接続するためのスイッチの診断を適切に行うことができる。 According to the power converter and the power conversion system of the present invention, the first switch is provided in the first path, and the resistive element is provided in the third path different from the first path, and the first switch is diagnosed based on the phase difference between the phase of the first AC voltage, which is the voltage between the first terminal and the second external connection terminal of the first switch, and the phase of the second AC voltage, which is the voltage between the second terminal of the first switch and the second external connection terminal. You can properly diagnose the switch for connecting.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
［構成例］
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置（電力変換装置１）の一構成例を表すものである。この電力変換装置１は、単相２線式の電源装置である。電力変換装置１は、端子Ｔ１１，Ｔ１２と、端子Ｔ２１，Ｔ２２と、端子Ｔ３１，Ｔ３２とを備えている。端子Ｔ１１，Ｔ１２には、バッテリＢＴが接続されている。バッテリＢＴは、例えば、家庭用のバッテリであってもよいし、車載用のバッテリであってもよい。端子Ｔ２１，Ｔ２２は、商用電源ＧＲＩＤに接続されており、端子Ｔ３１，Ｔ３２は、負荷装置ＬＯＡＤに接続されている。電力変換装置１は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２を含む２つの運転モードを有している。系統連系運転モードＭ１では、電力変換装置１は、商用電源ＧＲＩＤと接続することによりバッテリＢＴを充放電する。また、自立運転モードＭ２では、電力変換装置１は、負荷装置ＬＯＡＤと接続することにより、負荷装置ＬＯＡＤに電力を供給するようになっている。
[Configuration example]
FIG. 1 shows a configuration example of a power conversion device (power conversion device 1) according to an embodiment of the present invention. This
電力変換装置１は、電力変換部１０と、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰと、抵抗素子ＲＰと、電圧検出部１７，１８と、スイッチＳsdu，Ｓsdwと、電圧検出部１９と、制御部２０とを備えている。
The
電力変換部１０は、端子部ＴＡでの直流電力と端子部ＴＢでの交流電力との間で電力変換を行うように構成される。端子部ＴＡは、電力変換装置１の端子Ｔ１１，Ｔ１２を介してバッテリＢＴに接続される。端子部ＴＢは、端子ＴＢ１および端子ＴＢ２を有し、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰおよび端子Ｔ２１，Ｔ２２を介して商用電源ＧＲＩＤに接続可能であり、スイッチＳsdu，Ｓsdwおよび端子Ｔ３１，Ｔ３２を介して負荷装置ＬＯＡＤに接続可能である。電力変換部１０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、容量素子１２と、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３と、ＡＣリアクトル１４Ｕ，１４Ｗと、容量素子１５と、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）フィルタ１６とを有している。
The
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、直流電圧を昇圧し、あるいは直流電圧を降圧する、双方向の電力変換を行うように構成される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、例えば、非絶縁型のコンバータであってもよいし、絶縁型のコンバータであってもよい。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電力変換部１０の端子部ＴＡに接続され、この端子部ＴＡを介してバッテリＢＴに接続される。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電圧線Ｌ１および基準電圧線Ｌ２を介して双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３に接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、例えば、電力変換装置１の運転モードが系統連系運転モードＭ１である場合には、電圧線Ｌ１および基準電圧線Ｌ２の間の電圧（直流バス電圧Ｖdc）およびバッテリ電流に基づいて、バッテリＢＴを充放電させる充放電電力制御を行う。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電力変換装置１の運転モードが自立運転モードＭ２である場合には、バッテリＢＴにおけるバッテリ電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行うようになっている。
The bidirectional DC/DC converter 11 is configured to perform bidirectional power conversion, stepping up a DC voltage or stepping down a DC voltage. The bidirectional DC/DC converter 11 may be, for example, a non-isolated converter or an isolated converter. The bidirectional DC/DC converter 11 is connected to the terminal portion TA of the
容量素子１２の一端は電圧線Ｌ１に接続され、他端は基準電圧線Ｌ２に接続される。容量素子１２は、例えば、電解コンデンサを用いて構成される。容量素子１２は、キャパシタンス（容量値）Ｃdcを有している。
One end of the
双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、直流電圧を交流電圧に変換し、あるいは交流電圧を直流電圧に変換する単相２線式のインバータである。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４を有している。
The bidirectional DC/
スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４は、制御部２０の電力変換制御部２１（後述）から供給されたゲート信号Ｇ１～Ｇ４に基づいてそれぞれスイッチング動作を行うように構成される。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いて構成される。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４のそれぞれは、還流ダイオードを有している。スイッチング素子ＳＷ１の還流ダイオードのアノードは、スイッチング素子ＳＷ１のエミッタに接続され、カソードは、スイッチング素子ＳＷ１のコレクタに接続される。スイッチング素子ＳＷ２～ＳＷ４についても同様である。
The switching elements SW1 to SW4 are configured to perform switching operations based on gate signals G1 to G4 supplied from a power conversion control section 21 (described later) of the
スイッチング素子ＳＷ１は、電圧線Ｌ１とノードＮ１との間の経路に設けられ、オン状態になることにより電圧線Ｌ１をノードＮ１に接続するように構成される。スイッチング素子ＳＷ１のコレクタは電圧線Ｌ１に接続され、ゲートにはゲート信号Ｇ１が供給され、エミッタはノードＮ１に接続される。スイッチング素子ＳＷ２は、基準電圧線Ｌ２とノードＮ１との間の経路に設けられ、オン状態になることにより基準電圧線Ｌ２をノードＮ１に接続するように構成される。スイッチング素子ＳＷ２のコレクタはノードＮ１に接続され、ゲートにはゲート信号Ｇ２が供給され、エミッタは基準電圧線Ｌ２に接続される。ノードＮ１は、スイッチング素子ＳＷ１のエミッタとスイッチング素子ＳＷ２のコレクタとの接続点である。 Switching element SW1 is provided on a path between voltage line L1 and node N1, and is configured to connect voltage line L1 to node N1 when turned on. The switching element SW1 has a collector connected to a voltage line L1, a gate supplied with a gate signal G1, and an emitter connected to a node N1. The switching element SW2 is provided on a path between the reference voltage line L2 and the node N1, and is configured to connect the reference voltage line L2 to the node N1 when turned on. The switching element SW2 has a collector connected to the node N1, a gate supplied with a gate signal G2, and an emitter connected to the reference voltage line L2. A node N1 is a connection point between the emitter of the switching element SW1 and the collector of the switching element SW2.
スイッチング素子ＳＷ３は、電圧線Ｌ１とノードＮ２との間の経路に設けられ、オン状態になることにより電圧線Ｌ１をノードＮ２に接続するように構成される。スイッチング素子ＳＷ３のコレクタは電圧線Ｌ１に接続され、ゲートにはゲート信号Ｇ３が供給され、エミッタはノードＮ２に接続される。スイッチング素子ＳＷ４は、基準電圧線Ｌ２とノードＮ２との間の経路に設けられ、オン状態になることにより基準電圧線Ｌ２をノードＮ２に接続するように構成される。スイッチング素子ＳＷ４のコレクタはノードＮ２に接続され、ゲートにはゲート信号Ｇ４が供給され、エミッタは基準電圧線Ｌ２に接続される。ノードＮ２は、スイッチング素子ＳＷ３のエミッタとスイッチング素子ＳＷ４のコレクタとの接続点である。 Switching element SW3 is provided on a path between voltage line L1 and node N2, and is configured to connect voltage line L1 to node N2 when turned on. The switching element SW3 has a collector connected to the voltage line L1, a gate supplied with a gate signal G3, and an emitter connected to the node N2. Switching element SW4 is provided on a path between reference voltage line L2 and node N2, and is configured to connect reference voltage line L2 to node N2 when turned on. Switching element SW4 has a collector connected to node N2, a gate supplied with gate signal G4, and an emitter connected to reference voltage line L2. A node N2 is a connection point between the emitter of the switching element SW3 and the collector of the switching element SW4.
ノードＮ１，Ｎ２は、ＡＣリアクトル１４Ｕ，１４ＷおよびＥＭＩフィルタ１６を介して端子部ＴＢに導かれる。この双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、電力変換装置１の運転モードが系統連系運転モードＭ１である場合には、商用電源ＧＲＩＤから端子部ＴＢを介して供給された交流電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。また、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、電力変換装置１の運転モードが自立運転モードＭ２である場合には、直流バス電圧Ｖdcに基づいて、端子部ＴＢを介して負荷装置ＬＯＡＤに供給する交流出力電圧を生成するとともに、この交流出力電圧の電圧振幅が所定の振幅になるように電圧振幅一定制御を行うようになっている。
Nodes N1 and N2 are led to terminal section TB via
ＡＣリアクトル１４Ｕの一端はノードＮ１に接続され、他端は容量素子１５およびＥＭＩフィルタ１６に接続される。ＡＣリアクトル１４Ｕは、インダクタンスＬinvおよび内部抵抗値Ｒinvを有している。ＡＣリアクトル１４Ｗの一端はノードＮ２に接続され、他端はＥＭＩフィルタ１６に接続される。ＡＣリアクトル１４Ｗは、インダクタンスＬinvおよび内部抵抗値Ｒinvを有している。
容量素子１５の一端はＡＣリアクトル１４Ｕの他端に接続され、他端はＡＣリアクトル１４Ｗの他端に接続される。容量素子１５は、キャパシタンス（容量値）Ｃinvおよび内部抵抗値Ｒcを有している。容量素子１５は、例えばＡＣフィルムコンデンサを用いて構成される。
One end of the
ＥＭＩフィルタ１６は、電磁ノイズを除去するように構成される。ＥＭＩフィルタ１６は、ＡＣリアクトル１４Ｕ，１４Ｗおよび容量素子１５に接続されるとともに、電力変換部１０の端子ＴＢ１および端子ＴＢ２を介してＵ相電圧線ＵＬおよびＷ相電圧線ＷＬにそれぞれ接続される。
スイッチＳＵ，ＳＷは、系統連系運転モードＭ１においてオン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬおよびＷ相電圧線ＷＬを商用電源ＧＲＩＤに接続するように構成される。スイッチＳＵ，ＳＷは、例えば、リレーを含んで構成される。スイッチＳＵは、電力変換部１０の端子ＴＢ１と電力変換装置１の端子Ｔ２１との間の経路に設けられ、スイッチＳＵの一端はＵ相電圧線ＵＬを介して端子ＴＢ１に接続され、他端は端子Ｔ２１に接続される。スイッチＳＵは、スイッチ制御信号ＳＳＵに基づいてオンオフするようになっている。スイッチＳＷは、電力変換部１０の端子ＴＢ２と電力変換装置１の端子Ｔ２２との間の経路に設けられ、スイッチＳＷの一端はＷ相電圧線ＷＬを介して端子ＴＢ２に接続され、他端は端子Ｔ２２に接続される。スイッチＳＷは、スイッチ制御信号ＳＳＷに基づいてオンオフするようになっている。
The switches SU and SW are configured to connect the U-phase voltage line UL and the W-phase voltage line WL to the commercial power supply GRID by turning on in the grid interconnection operation mode M1. The switches SU and SW are configured including, for example, relays. The switch SU is provided on a path between the terminal TB1 of the
スイッチＳＰは、系統連系運転モードＭ１において、オン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬを抵抗素子ＲＰを介して商用電源ＧＲＩＤに接続するように構成される。スイッチＳＰは、例えばリレーを用いて構成される。スイッチＳＰは、電力変換部１０の端子ＴＢ１と電力変換装置１の端子Ｔ２１との間の、スイッチＳＵが設けられた経路とは異なる経路に設けられ、スイッチＳＰの一端はＵ相電圧線ＵＬを介して端子ＴＢ１に接続され、他端は抵抗素子ＲＰの一端に接続される。スイッチＳＰは、スイッチ制御信号ＳＳＰに基づいてオンオフするようになっている。
The switch SP is configured to connect the U-phase voltage line UL to the commercial power supply GRID via the resistance element RP by being turned on in the grid connection operation mode M1. The switch SP is configured using, for example, a relay. The switch SP is provided on a path different from the path on which the switch SU is provided, between the terminal TB1 of the
抵抗素子ＲＰは、電力変換部１０の端子ＴＢ１と電力変換装置１の端子Ｔ２１との間の、スイッチＳＵが設けられた経路とは異なる経路に設けられ、抵抗素子ＲＰの一端はスイッチＳＰの他端に接続され、他端は端子Ｔ２１に接続される。スイッチＳＰおよび抵抗素子ＲＰは、起動時に電力変換部１０の容量素子１２をプリチャージするプリチャージ回路を構成する。
The resistance element RP is provided on a path different from the path on which the switch SU is provided, between the terminal TB1 of the
電圧検出部１７は、電力変換部１０の端子Ｔ２２での電圧を基準とした、スイッチＳＵの一端での電圧を電圧ｅ_chkとして検出するように構成される。電圧検出部１７の一端はスイッチＳＵの一端に接続され、他端は端子Ｔ２２に接続される。電圧検出部１７は、検出した電圧ｅ_chkに応じた信号を制御部２０に供給するようになっている。
The
電圧検出部１８は、電力変換部１０の端子Ｔ２２での電圧を基準とした、スイッチＳＵの他端での電圧を電圧ｅ_uwとして検出するように構成される。電圧検出部１８の一端はスイッチＳＵの他端に接続され、他端は端子Ｔ２２に接続される。電圧検出部１８は、検出した電圧ｅ_uwに応じた信号を制御部２０に供給するようになっている。
The
端子Ｔ２１，Ｔ２２は、商用電源ＧＲＩＤに接続されている。商用電源ＧＲＩＤは、単相２線式の系統電源であり、商用電源ＧＲＩＤのＵ相電圧線が電力変換装置１の端子Ｔ２１に接続され、商用電源ＧＲＩＤのＷ相電圧線が電力変換装置１の端子Ｔ２２に接続されている。商用電源ＧＲＩＤのＵ相電圧線およびＷ相電圧線のそれぞれは、インダクタンスＬgおよび内部抵抗値Ｒgを有している。 The terminals T21 and T22 are connected to the commercial power supply GRID. The commercial power supply GRID is a single-phase two-wire system power supply. Each of the U-phase voltage line and the W-phase voltage line of the commercial power supply GRID has an inductance Lg and an internal resistance value Rg.
スイッチＳsdu，Ｓsdwは、自立運転モードＭ２において、オン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬおよびＷ相電圧線ＷＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するように構成される。スイッチＳsdu，Ｓsdwは、例えば、リレーを含んで構成される。スイッチＳsduは、電力変換部１０の端子ＴＢ１と電力変換装置１の端子Ｔ３１との間の経路に設けられ、スイッチＳsduの一端はＵ相電圧線ＵＬを介して端子ＴＢ１に接続され、他端は端子Ｔ３１に接続される。スイッチＳsdwは、電力変換部１０の端子ＴＢ２と電力変換装置１の端子Ｔ３２との間の経路に設けられ、スイッチＳsdwの一端はＷ相電圧線ＷＬを介して端子ＴＢ２に接続され、他端は端子Ｔ３２に接続される。スイッチＳsdu，Ｓsdwは、スイッチ制御信号ＳＳsdに基づいてオンオフするようになっている。
The switches Ssdu and Ssdw are configured to connect the U-phase voltage line UL and the W-phase voltage line WL to the load device LOAD by turning on in the self-sustained operation mode M2. The switches Ssdu and Ssdw are configured including relays, for example. The switch Ssdu is provided on a path between the terminal TB1 of the
端子Ｔ３１，Ｔ３２は、負荷装置ＬＯＡＤに接続されている。この負荷装置ＬＯＡＤは、例えば、電力変換装置１が家庭で用いられる場合には、家庭内における１または複数の電子機器に対応し、電力変換装置１が車両で用いられる場合には、車内における１または複数の電子機器に対応する。負荷装置ＬＯＡＤは、この例では、インピーダンスＺloadを用いて表している。
The terminals T31 and T32 are connected to the load device LOAD. For example, when the
電圧検出部１９は、Ｗ相電圧線ＷＬでの電圧を基準とした、Ｕ相電圧線ＵＬでの電圧を電圧ｅ_invとして検出するように構成される。電圧検出部１９の一端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、他端はＷ相電圧線ＷＬに接続される。電圧検出部１９は、検出した電圧ｅ_invに応じた信号を制御部２０に供給するようになっている。
The
制御部２０は、電力変換装置１の動作を制御するように構成される。具体的には、制御部２０は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２を含む２つの運転モードを用いて電力変換装置１が動作するように、電力変換部１０の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３、およびスイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰ，Ｓsdu，Ｓsdwの動作を制御するようになっている。制御部２０は、例えば、１または複数のマイクロコントローラを用いて構成される。
The
図２は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２における電力変換装置１の動作を表すものである。この図２は、各運転モードにおける、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３、およびスイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰ，Ｓsdu，Ｓsdwの動作を示している。
FIG. 2 shows operations of the
系統連系運転モードＭ１では、スイッチＳＵ，ＳＷはオン状態になり、スイッチＳＰは、電力変換部１０の容量素子１２に対してプリチャージを行う期間においてオン状態になる。また、スイッチＳsdu，Ｓsdwはオフ状態になる。これにより、商用電源ＧＲＩＤが電力変換装置１に接続され、負荷装置ＬＯＡＤが電力変換装置１から切り離される。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。そして、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、この直流バス電圧Ｖdcおよびバッテリ電流に基づいて、バッテリＢＴに対する充放電電力制御を行うようになっている。
In the grid-connected operation mode M1, the switches SU and SW are turned on, and the switch SP is turned on during the period in which the
また、自立運転モードＭ２では、スイッチＳsdu，Ｓsdwはオン状態になり、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰはオフ状態になる。これにより、負荷装置ＬＯＡＤが電力変換装置１に接続され、商用電源ＧＲＩＤが電力変換装置１から切り離される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、バッテリＢＴにおけるバッテリ電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、この直流バス電圧Ｖdcに基づいて、負荷装置ＬＯＡＤに供給する交流出力電圧を生成するとともに、この交流出力電圧の電圧振幅が所定の振幅になるように電圧振幅一定制御を行うようになっている。
Further, in the self-sustained operation mode M2, the switches Ssdu and Ssdw are turned on, and the switches SU, SW and SP are turned off. As a result, the load device LOAD is connected to the
制御部２０は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２において、電力変換装置１がこのような動作を行うように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３、およびスイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰ，Ｓsdu，Ｓsdwの動作を制御するようになっている。
The
制御部２０は、図１に示したように、電力変換制御部２１と、スイッチ制御部３０とを有している。
The
電力変換制御部２１は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２を含む２つの運転モードを用いて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１および双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３の動作を制御するように構成される。また、電力変換制御部２１は、自立系統周波数の指令値である周波数指令値ｆ_sd*、および自立系統電圧の実効値の指令値である電圧指令値Ｅ_sd*を、スイッチ制御部３０に供給するようになっている。
The power
スイッチ制御部３０は、スイッチ制御信号ＳＳＵ，ＳＳＷ，ＳＳＰ，ＳＳsdを介して、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰ，Ｓsdu，Ｓsdwの動作を制御するように構成される。また、スイッチ制御部３０は、電圧ｅ_chk，ｅ_uw，ｅ_inv、周波数指令値ｆ_sd*、および電圧指令値Ｅ_sd*に基づいて、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰを診断し、その診断結果ＲＥＳを外部の装置に通知するように構成される。すなわち、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰが、例えば溶着によりショート状態に固定され、あるいは断線によりオープン状態に固定された場合には、電力変換装置１は正常に動作を行うことができないので、スイッチ制御部３０は、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰを診断する。スイッチ制御部３０は、サンプリング周波数ｆｓでサンプリングするＡＤ変換回路を有している。そして、スイッチ制御部３０は、周期Ｔｓ（例えば５０μsec.（＝１／２０ｋＨｚ））ごとに、例えば、電圧検出部１７から供給された電圧ｅ_chkに応じた信号に基づいてＡＤ変換を行うことにより、電圧ｅ_chkを示すデジタル値を求め、このデジタル値に基づいて制御を行う。電圧ｅ_uw，電圧ｅ_invについても同様である。以下、ＡＤ変換されたデジタル値を表すものとして、電圧ｅ_chk，ｅ_uw，ｅ_invを適宜用いる。
The
図３は、スイッチ制御部３０の一構成例を表すものである。スイッチ制御部３０は、スイッチ制御信号生成部３１と、バンドパスフィルタ３２と、実効値算出部３３と、位相同期部３４と、バンドパスフィルタ３５と、実効値算出部３６と、位相同期部３７と、バンドパスフィルタ３８と、実効値算出部３９と、電圧差算出部４１と、電圧差パラメータ算出部４２と、位相差算出部４３と、位相差パラメータ算出部４４と、電圧差算出部４５と、電圧差パラメータ算出部４６と、判定部４７と、診断部４８とを有している。
FIG. 3 shows a configuration example of the
スイッチ制御信号生成部３１は、スイッチ制御信号ＳＳＵ，ＳＳＷ，ＳＳＰ，ＳＳsdを生成するように構成される。そして、スイッチ制御信号生成部３１は、スイッチ制御信号ＳＳＵをスイッチＳＵに供給し、スイッチ制御信号ＳＳＷをスイッチＳＷに供給し、スイッチ制御信号ＳＳＰをスイッチＳＰに供給し、スイッチ制御信号ＳＳsdをスイッチＳsdu，Ｓsdwに供給するようになっている。 The switch control signal generator 31 is configured to generate switch control signals SSU, SSW, SSP, SSsd. The switch control signal generator 31 supplies the switch control signal SSU to the switch SU, supplies the switch control signal SSW to the switch SW, supplies the switch control signal SSP to the switch SP, and supplies the switch control signal SSsd to the switches Ssdu and Ssdw.
バンドパスフィルタ３２は、電圧検出部１８により検出された電圧ｅ_uwに含まれる低周波数成分および高周波数成分を除去することにより、信号ｘ_uwを生成するように構成される。バンドパスフィルタ３２におけるラプラス形式の伝達関数Ｈ（ｓ）は、例えば以下のように表すことができる。
実効値算出部３３は、バンドパスフィルタ３２から供給された信号ｘ_uwの実効値を算出することにより、電圧実効値Ｅ_uwを算出するように構成される。実効値算出部３３は、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されている場合には、例えば以下の式を用いて、電圧実効値Ｅ_uwを算出することができる。
また、実効値算出部３３は、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されていない場合には、例えば以下の式を用いて、電圧実効値Ｅ_uwを算出することができる。
位相同期部３４は、バンドパスフィルタ３２から供給された信号ｘ_uwに基づいて位相同期動作を行うことにより、電圧検出部１８により検出された電圧ｅ_uwの位相θ_uwを検出するとともに、電圧ｅ_uwの周波数ｆ_uwを検出するように構成される。
The
図４は、位相同期部３４の一構成例を表すものである。位相同期部３４は、オールパスフィルタ５１と、誤差信号生成部５２と、ループフィルタ５３と、乗算部５４と、加算部５５と、乗算部５６と、積分部５７と有している。
FIG. 4 shows a configuration example of the
オールパスフィルタ５１は、バンドパスフィルタ３２から供給された信号ｘ_uw（信号ｘα）に基づいて、この信号ｘαの位相をπ／２だけ遅らせることにより、信号ｘβを生成するように構成される。
Based on the signal x_uw (signal xα) supplied from the
誤差信号生成部５２は、バンドパスフィルタ３２から供給された信号ｘ_uw（信号ｘα）、オールパスフィルタ５１から供給された信号ｘβ、および積分部５７が算出した位相θ_uwに基づいて、以下の式を用いて、誤差信号errを生成するように構成される。
ループフィルタ５３は、誤差信号生成部５２から供給された誤差信号errに基づいて、角周波数偏差Δωを算出するように構成される。
The
乗算部５４は、電力変換制御部２１（図１）から供給された周波数指令値ｆ_sd*に２πを乗算することにより、角周波数ω_pllを算出するように構成される。
The
加算部５５は、ループフィルタ５３が算出した角周波数偏差Δωと、乗算部５４が算出した角周波数ω_pllとを加算することにより、角周波数ω_uw（＝ω_pll＋Δω）を算出するように構成される。
The
乗算部５６は、加算部５５が算出した角周波数ω_uwに１／２πを乗算することにより、周波数ｆ_uwを算出するように構成される。
The
積分部５７は、加算部５５が算出した角周波数ω_uwを積分することにより、位相θ_uwを算出するように構成される。
The
この構成により、位相同期部３４は、電圧検出部１８により検出された電圧ｅ_uwの位相θ_uwを検出するとともに、電圧ｅ_uwの周波数ｆ_uwを検出する。そして、位相同期部３４は、各演算タイミングＡにおいて、検出した位相θ_uwおよび周波数ｆ_uwに応じた信号を出力するようになっている。なお、位相同期部３４は、この例では、周波数指令値ｆ_sd*に基づいて位相同期動作を行う。この周波数指令値ｆ_sd*は、電圧ｅ_uwの周波数ｆ_uwと異なり得るが、位相同期部３４におけるフィードバック制御により角周波数偏差Δωが制御されるので、周波数ｆ_uwを適切に算出することができる。
With this configuration, the
バンドパスフィルタ３５（図３）は、バンドパスフィルタ３２と同様に、電圧検出部１７により検出された電圧ｅ_chkに含まれる低周波数成分および高周波数成分を除去することにより、信号ｘ_chkを生成するように構成される。
The bandpass filter 35 (FIG. 3), like the
実効値算出部３６は、実効値算出部３３と同様に、バンドパスフィルタ３５から供給された信号ｘ_chkの実効値を算出することにより、電圧実効値Ｅ_chkを算出するように構成される。
Similar to the
位相同期部３７は、位相同期部３４と同様に、バンドパスフィルタ３５から供給された信号ｘ_chkに基づいて位相同期動作を行うことにより、電圧ｅ_chkの位相θ_chkを検出するように構成される。
Similar to the
バンドパスフィルタ３８は、バンドパスフィルタ３２と同様に、電圧検出部１９により検出された電圧ｅ_invに含まれる低周波数成分および高周波数成分を除去することにより、信号ｘ_invを生成するように構成される。
The
実効値算出部３９は、実効値算出部３３と同様に、バンドパスフィルタ３８から供給された信号ｘ_invの実効値を算出することにより、電圧実効値Ｅ_invを算出するように構成される。
Similar to the
電圧差算出部４１は、以下の式を用いて、各演算タイミングＡにおいて、実効値算出部３３が算出した電圧実効値Ｅ_uwと実効値算出部３６が算出した電圧実効値Ｅ_chkとの差の絶対値である電圧差ΔＥを算出するように構成される。
電圧差パラメータ算出部４２は、電圧差算出部４１が算出した、互いに異なる演算タイミングＡで得られた複数（この例では３つ）の電圧差ΔＥに基づいて、電圧差パラメータＶ_chkを算出するように構成される。具体的には、電圧差パラメータ算出部４２は、以下の式を用いて電圧差パラメータＶ_chkを算出する。
位相差算出部４３は、以下の式を用いて、各演算タイミングＡにおいて、位相同期部３４が検出した位相θ_uwと位相同期部３７が検出した位相θ_chkとの差の絶対値である位相差Δθを算出するように構成される。
位相差パラメータ算出部４４は、位相差算出部４３が算出した、互いに異なる演算タイミングＡで得られた複数（この例では３つ）の位相差Δθに基づいて、位相差パラメータθ_chkを算出するように構成される。具体的には、位相差パラメータ算出部４４は、以下の式を用いて位相差パラメータθ_chkを算出する。
電圧差算出部４５は、以下の式を用いて、各演算タイミングＡにおいて、実効値算出部３９が算出した電圧実効値Ｅ_invと実効値算出部３６が算出した電圧実効値Ｅ_chkとの差の絶対値である電圧差ΔＥsdを算出するように構成される。
電圧差パラメータ算出部４６は、電圧差算出部４５が算出した、互いに異なる演算タイミングＡで得られた複数（この例では３つ）の電圧差ΔＥsdに基づいて、電圧差パラメータＶ_chksdを算出するように構成される。具体的には、電圧差パラメータ算出部４６は、以下の式を用いて電圧差パラメータＶ_chksdを算出する。
判定部４７は、自立運転モードＭ２で動作を行う場合に、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されているかどうかを判定するように構成される。具体的には、判定部４７は、電圧指令値Ｅ_sd*および電圧値Ｅ_uwに基づいて、以下の式を満たす場合には、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されていると判定し、以下の式を満たさない場合には、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されていないと判定する。
診断部４８は、電圧差パラメータ算出部４２が算出した電圧差パラメータＶ_chk、位相差パラメータ算出部４４が算出した位相差パラメータθ_chk、電圧差パラメータ算出部４６が算出した電圧差パラメータＶ_chksd、および判定部４７の判定結果に基づいて、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断を行うように構成される。診断部４８は、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰのいずれかに不具合が生じたことを検出した場合には、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰ，Ｓsdu，Ｓsdwをオフ状態にするように、スイッチ制御信号生成部３１に指示を行うとともに、その診断結果ＲＥＳを外部の装置に通知するようになっている。
The
ここで、電力変換部１０は、本開示における「電力変換部」の一具体例にそれぞれ対応する。端子部ＴＡは、本開示における「直流端子部」の一具体例に対応し、端子部ＴＢは、本開示における「交流端子部」の一具体例に対応する。端子ＴＢ１は、本開示における「第１の交流端子」の一具体例に対応し、端子ＴＢ２は、本開示における「第２の交流端子」の一具体例に対応する。端子Ｔ２１は、本開示における「第１の外部接続端子」の一具体例に対応し、端子Ｔ２２は、本開示における「第２の外部接続端子」の一具体例に対応する。スイッチＳＵは、本開示における「第１のスイッチ」の一具体例に対応する。抵抗素子ＲＰは、本開示における「抵抗素子」の一具体例に対応する。スイッチＳＷは、本開示における「第２のスイッチ」の一具体例に対応する。スイッチＳＰは、本開示における「第３のスイッチ」の一具体例に対応する。端子Ｔ３１は、本開示における「第３の外部接続端子」の一具体例に対応する。端子Ｔ３２は、本開示における「第４の外部接続端子」の一具体例に対応する。スイッチＳsduは、本開示における「第４のスイッチ」の一具体例に対応する。スイッチＳsdwは、本開示における「第５のスイッチ」の一具体例に対応する。
Here, the
スイッチ制御部３０は、本開示における「制御部」の一具体例に対応する。電圧ｅ_chkは、本開示における「第１の交流電圧」の一具体例に対応する。電圧ｅ_uwは、本開示における「第２の交流電圧」の一具体例に対応する。位相差Δθは、本開示における「位相差」の一具体例に対応する。電圧差ΔＥは、本開示における「第１の実効電圧差」の一具体例に対応する。電圧差ΔＥsdは、本開示における「第２の実効電圧差」の一具体例に対応する。位相同期部３７は、本開示における「第１の位相同期部」の一具体例に対応する。位相同期部３４は、本開示における「第２の位相同期部」の一具体例に対応する。位相差算出部４３は、本開示における「位相差算出部」の一具体例に対応する。バンドパスフィルタ３５は、本開示における「第１のフィルタ」の一具体例に対応する。バンドパスフィルタ３２は、本開示における「第２のフィルタ」の一具体例に対応する。
The
［動作および作用］
続いて、本実施の形態の電力変換装置１の動作および作用について説明する。
[Operation and action]
Next, the operation and action of the
（全体動作概要）
まず、図１，２を参照して、電力変換装置１の全体動作概要を説明する。
(Outline of overall operation)
First, with reference to FIGS. 1 and 2, an overview of the overall operation of the
系統連系運転モードＭ１では、制御部２０は、図２に示したように、スイッチＳＵ，ＳＷをオン状態にし、電力変換部１０の容量素子１２に対してプリチャージを行う期間に、スイッチＳＰをオン状態にする。また、制御部２０は、スイッチＳsdu，Ｓsdwをオフ状態にする。これにより、商用電源ＧＲＩＤが電力変換装置１に接続され、負荷装置ＬＯＡＤが電力変換装置１から切り離される。そして、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、この直流バス電圧Ｖdcおよびバッテリ電流に基づいて、バッテリＢＴに対する充放電電力制御を行う。
In the grid-connected operation mode M1, the
自立運転モードＭ２では、制御部２０は、図２に示したように、スイッチＳsdu，Ｓsdwをオン状態にするとともに、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰをオフ状態にする。これにより、負荷装置ＬＯＡＤが電力変換装置１に接続され、商用電源ＧＲＩＤが電力変換装置１から切り離される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、バッテリＢＴにおけるバッテリ電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、例えば、直流バス電圧Ｖdcに基づいて、負荷装置ＬＯＡＤに供給する交流出力電圧を生成するとともに、この交流出力電圧の電圧振幅が所定の振幅になるように電圧振幅一定制御を行う。
In the self-sustained operation mode M2, the
（詳細動作）
次に、系統連系運転モードＭ１での運転開始時および運転終了時における電力変換装置１の動作、自立運転モードＭ２での運転開始時における電力変換装置１の動作を例に挙げて、詳細に説明する。
(detailed operation)
Next, the operation of the
（系統連系運転モードＭ１での運転開始時および運転終了時における動作）
図５は、系統連系運転モードＭ１での運転開始時における、電力変換装置１の一動作例を表すものであり、（Ａ）は電力変換装置１の状態Ｓを示し、（Ｂ）はスイッチＳＰの動作を示し、（Ｃ）はスイッチＳＷの動作を示し、（Ｄ）はスイッチＳＵの動作を示し、（Ｅ）は電圧差ΔＥを示し、（Ｆ）は位相差Δθを示す。図５（Ｂ）～（Ｄ）において、低レベルはスイッチがオフ状態であることを示し、高レベルはスイッチがオン状態であることを示す。系統連系運転モードＭ１での運転開始時では、電力変換装置１の状態Ｓは、状態Ｓ１から状態Ｓ５に順次変化する。
(Operation at the start and end of operation in grid-connected operation mode M1)
FIG. 5 shows an operation example of the
図６Ａ～６Ｅは、状態Ｓ１～Ｓ５におけるスイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの状態をそれぞれ表すものである。図６Ａ～６Ｅにおいて、容量素子１００の容量値Ｃxは、容量素子１５およびＥＭＩフィルタ１６による等価的なＸキャパシタの容量値である。
6A-6E represent the states of switches SU, SW, and SP in states S1-S5, respectively. 6A-6E, the capacitance value Cx of
運転開始時において、電力変換装置１の状態Ｓは状態Ｓ１（図６Ａ）である。この状態Ｓ１では、スイッチＳＰ，ＳＷ，ＳＵはすべてオフ状態である（図５（Ｂ）～（Ｄ），６Ａ）。この状態Ｓ１では、電圧ｅ_uwは、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧であり、電圧ｅ_chkは０Ｖである。このように、電圧ｅ_chkは０Ｖであるので、電圧ｅ_chkの実効値である電圧実効値Ｅ_chkは０Ｖであり、電圧ｅ_chkの位相θ_chkは０である。よって、電圧差ΔＥは、電圧ｅ_uwの実効値である電圧実効値Ｅ_uwに等しく（図５（Ｅ））、位相差Δθは、電圧ｅ_uwの位相θ_uwに等しい（図５（Ｆ））。
At the start of operation, the state S of the
次に、スイッチ制御部３０は、タイミングｔ１において、スイッチＳＰをオフ状態からオン状態に変化させる（図５（Ｂ））。これにより、電力変換装置１の状態Ｓは状態Ｓ２（図６Ｂ）になる。この状態Ｓ２では、スイッチＳＰはオン状態であり、スイッチＳＵ，ＳＷはオフ状態である。これにより、Ｕ相電圧線ＵＬがスイッチＳＰおよび抵抗素子ＲＰを介して商用電源ＧＲＩＤに接続される。言い換えれば、スイッチＳＵの一端および他端が、スイッチＳＰおよび抵抗素子ＲＰを介して接続される。よって、電圧ｅ_chkは、電圧ｅ_uwと等しくなる。その結果、電圧差ΔＥは０Ｖになり、位相差Δθは０になる（図５（Ｅ），（Ｆ））。
Next, at timing t1, the
次に、スイッチ制御部３０は、タイミングｔ２において、スイッチＳＷをオフ状態からオン状態に変化させる（図５（Ｃ））。これにより、電力変換装置１の状態Ｓは状態Ｓ３（図６Ｃ）になる。この状態Ｓ３では、スイッチＳＰ，ＳＷはオン状態であり、スイッチＳＵはオフ状態である。これにより、Ｕ相電圧線ＵＬがスイッチＳＰおよび抵抗素子ＲＰを介して商用電源ＧＲＩＤに接続されるとともに、Ｗ相電圧線ＷＬがスイッチＳＷを介して商用電源ＧＲＩＤに接続される。その結果、電力変換部１０の容量素子１２が徐々に充電され、電圧ｅ_chkの実効値が０から徐々に増加していくので、電圧差ΔＥは徐々に０Ｖに向かって変化していく（図５（Ｅ））。また、電圧ｅ_chkの位相は、抵抗素子ＲＰおよび容量素子１００により、電圧ｅ_uwの位相よりもΔφだけ遅れる（図５（Ｆ））。この位相Δφは、抵抗素子ＲＰの抵抗値Ｒｐおよび容量素子１００の容量値Ｃｘを用いて、以下の式により表すことができる。
このようにして、タイミングｔ２～ｔ３の期間（プリチャージ期間Ｐ１）において、電力変換部１０の容量素子１２に対してプリチャージが行われる。このプリチャージが進むにつれて、電圧差ΔＥが低下していき（図５（Ｅ））、それに伴って電圧差パラメータＶ_chkが低下していく。そして、スイッチ制御部３０は、この電圧差パラメータＶ_chkが以下の式を満たした場合に、容量素子１２へのプリチャージが終了したと判定する。
次に、スイッチ制御部３０は、電圧差パラメータＶ_chkが式ＥＱ１３を満たしたタイミングｔ３において、スイッチＳＵをオフ状態からオン状態に変化させる（図５（Ｄ））。これにより、電力変換装置１の状態Ｓは状態Ｓ４（図６Ｄ）になる。この状態Ｓ４では、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰはオン状態である。これにより、Ｕ相電圧線ＵＬがスイッチＳＵを介して商用電源ＧＲＩＤに接続される。よって、電圧ｅ_chkが電圧ｅ_uwと等しくなるので、電圧差ΔＥは０Ｖになり、位相差Δθは０になる（図５（Ｅ），（Ｆ））。
Next, the
そして、スイッチ制御部３０は、タイミングｔ４において、スイッチＳＰをオン状態からオフ状態に変化させる（図５（Ｂ））。これにより、電力変換装置１の状態Ｓは状態Ｓ５（図６Ｅ）になる。この状態Ｓ５では、スイッチＳＵ，ＳＷがオン状態であり、スイッチＳＰがオフ状態である（図６Ｅ）。これにより、電力変換部１０は、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に基づいて電力変換動作を行う。
Then, at timing t4, the
図７は、系統連系運転モードＭ１での運転開始時および運転終了時における、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理の一例を表すものであり、（Ａ）は電力変換装置１の状態Ｓを示し、（Ｂ）はスイッチＳＰの動作を示し、（Ｃ）はスイッチＳＷの動作を示し、（Ｄ）はスイッチＳＵの動作を示し、（Ｅ）はスイッチＳＰの診断処理を示し、（Ｆ）はスイッチＳＷの診断処理を示し、（Ｇ）はスイッチＳＵの診断処理を示す。系統連系運転モードＭ１での運転開始時では、電力変換装置１の状態Ｓは、状態Ｓ１から状態Ｓ５に順次変化し、運転終了時には、状態Ｓ５から状態Ｓ７に順次変化する。
FIG. 7 shows an example of diagnostic processing of the switches SU, SW, and SP at the start and end of operation in the grid-connected operation mode M1, where (A) shows the state S of the
図８は、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理における、診断条件および診断結果の一例を表すものである。スイッチ制御部３０の診断部４８は、状態Ｓ１～Ｓ４，Ｓ６において、電圧差パラメータＶ_chkおよび位相差パラメータθ_chkに基づいて、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理を行う。この例では、診断部４８は、以下の４つの式を用いて診断処理を行う。
まず、タイミングｔ１０～ｔ１１の期間（状態Ｓ１）において、診断部４８は、スイッチＳＰ，ＳＷ，ＳＵのショートチェックを行う（図７（Ｅ）～（Ｇ））。この状態Ｓ１では、図５に示したように、電圧差ΔＥは、電圧ｅ_uwの電圧実効値Ｅ_uwに等しいことが期待され、位相差Δθは、電圧ｅ_uwの位相θ_uwに等しいことが期待される。図８に示したように、式ＥＱ１４のみを満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＰまたはスイッチＳＵはショート状態であると診断する。また、式ＥＱ１４および式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＰおよびスイッチＳＷはショート状態であると診断する。また、式ＥＱ１４および式ＥＱ１７を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＵおよびスイッチＳＷはショート状態であると診断する。
First, during the period from timing t10 to t11 (state S1), the
次に、タイミングｔ１１～ｔ１２の期間（状態Ｓ２）において、診断部４８は、スイッチＳＰのオープンチェックおよびスイッチＳＷのショートチェックを行う（図７（Ｅ），（Ｆ））。この状態Ｓ２では、図５に示したように、電圧差ΔＥは０Ｖであることが期待され、位相差Δθが０であることが期待される。図８に示したように、式ＥＱ１４を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＰは正常であると診断する。また、式ＥＱ１５を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＰはオープン状態であると診断する。また、式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＷはショート状態であると診断する。
Next, during the period from timing t11 to t12 (state S2), the
次に、タイミングｔ１２～ｔ１３の期間（状態Ｓ３）において、診断部４８は、スイッチＳＷのオープンチェックを行う（図７（Ｆ））。この状態Ｓ３では、図５に示したように、位相差θは式ＥＱ１２に示した位相Δφであることが期待される。図８に示したように、式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＷは正常であると診断する。また、式ＥＱ１７を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＷはオープン状態であると診断する。
Next, during the period from timing t12 to t13 (state S3), the
次に、タイミングｔ１３～ｔ１４の期間（状態Ｓ４）において、診断部４８は、スイッチＳＵのオープンチェックを行う（図７（Ｇ））。この状態Ｓ４では、図５に示したように、位相差θは０であることが期待される。図８に示したように、式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＵはオープン状態であると診断する。また、式ＥＱ１７を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＵは正常であると診断する。
Next, during the period from timing t13 to t14 (state S4), the
そして、タイミングＳ１４において、スイッチ制御部３０は、スイッチＳＰをオン状態からオフ状態にする。これにより、電力変換装置１の状態は状態Ｓ５になり、電力変換装置１は、商用電源ＧＲＩＤから供給された電力に基づいて、電力変換動作を行う。
Then, at timing S14, the
系統連系運転モードＭ１での運転を終了する場合には、スイッチ制御部３０は、タイミングｔ１５において、スイッチＳＵをオン状態からオフ状態に変化させ、タイミングｔ１６において、スイッチＳＷをオン状態からオフ状態に変化させる（図７（Ｃ），（Ｄ））。これにより、電力変換装置１は、電力変換動作を終了する。
When the operation in the grid-connected operation mode M1 is terminated, the
このタイミングｔ１５～ｔ１６の期間（状態Ｓ６）において、診断部４８は、スイッチＳＰ，ＳＵのショートチェックを行う（図７（Ｅ），（Ｇ））。図８に示したように、式ＥＱ１４および式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＰはショート状態であると診断する。また、式ＥＱ１４および式ＥＱ１７を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＵはショート状態であると診断する。すなわち、上述したタイミングｔ１０～ｔ１１の期間（状態Ｓ１）では、スイッチＳＰおよびスイッチＳＵのどちらがショート状態であるかを確定できないが、この状態Ｓ６では、スイッチＳＰおよびスイッチＳＵのうちのどちらがショート状態であるかを確定することができる。また、式ＥＱ１５を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＰおよびスイッチＳＵは正常であると診断する。
During the period from timing t15 to t16 (state S6), the
（自立運転モードＭ２での運転開始時における動作）
次に、自立運転モードＭ２での動作について説明する。まず、スイッチ制御部３０の判定部４７は、式ＥＱ１１を用いて、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されているかどうかを判定する。具体的には、判定部４７は、式ＥＱ１１を満たす場合には、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されていると判定し、式ＥＱ１１を満たさない場合には、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されていないと判定する。以下に、まず、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されている場合の診断処理について説明し、その後に、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されていない場合の診断処理について説明する。
(Operation at start of operation in independent operation mode M2)
Next, the operation in the independent operation mode M2 will be described. First, the
図９は、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されている場合における、自立運転モードＭ２での運転開始時での、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理の一例を表すものであり、（Ａ）は電力変換装置１の状態Ｓを示し、（Ｂ）はスイッチＳＰの動作を示し、（Ｃ）はスイッチＳＷの動作を示し、（Ｄ）はスイッチＳＵの動作を示し、（Ｅ）はスイッチＳsdu，Ｓsdwの動作を示し、（Ｆ）は電圧実効値Ｅ_invを示し、（Ｇ）はスイッチＳＰの診断処理を示し、（Ｈ）はスイッチＳＷの診断処理を示し、（Ｉ）はスイッチＳＵの診断処理を示す。自立運転モードＭ２での運転開始時では、電力変換装置１の状態Ｓは、状態Ｓ１１から状態Ｓ１４に順次変化する。
FIG. 9 shows an example of diagnostic processing of the switches SU, SW, and SP at the start of operation in the self-sustained operation mode M2 when AC voltage is supplied to the terminals T21 and T22 from the commercial power supply GRID. , (F) indicates the voltage effective value E_inv, (G) indicates the diagnosis processing of the switch SP, (H) indicates the diagnosis processing of the switch SW, and (I) indicates the diagnosis processing of the switch SU. At the start of operation in the self-sustained operation mode M2, the state S of the
図１０は、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理における、診断条件および診断結果の一例を表すものである。 FIG. 10 shows an example of diagnostic conditions and diagnostic results in diagnostic processing for the switches SU, SW, and SP.
商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されている場合において、自立運転モードＭ２での運転を開始する場合には、スイッチ制御部３０は、タイミングｔ２１において、スイッチＳＰをオフ状態からオン状態に変化させ、タイミングｔ２２において、スイッチＳＰをオン状態からオフ状態に変化させる（図９（Ｂ））。そして、タイミングｔ２２～ｔ２３の期間において、電力変換制御部２１は電力変換部１０を動作させる。具体的には、例えば、電力変換制御部２１は、ゲート信号Ｇ１～Ｇ４を生成することにより、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３がＰＷＭ動作を行うように制御する。これにより、電圧実効値Ｅ_invが徐々に上昇する（図９（Ｆ））。そして、スイッチ制御部３０は、タイミングｔ２３において、スイッチＳsdu，Ｓsdwをオフ状態からオン状態に変化させる（図９（Ｅ））。これにより、電力変換装置１は、生成した交流出力電圧を負荷装置ＬＯＡＤに供給する。
When the AC voltage is supplied to the terminals T21 and T22 from the commercial power supply GRID, when starting the operation in the self-sustained operation mode M2, the
スイッチ制御部３０の診断部４８は、タイミングｔ２０～ｔ２１の期間、およびタイミングｔ２１～ｔ２２の期間において、電圧差パラメータＶ_chkおよび位相差パラメータθ_chkに基づいて、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理を行う。
The
タイミングｔ２０～ｔ２１の期間では、電力変換装置１の状態Ｓは状態Ｓ１１であり、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰはオフ状態である（図９（Ｂ）～（Ｄ））。診断部４８は、この期間において、スイッチＳＰ，ＳＷ，ＳＵのショートチェックを行う（図９（Ｇ）～（Ｉ））。この状態Ｓ１１は、図５に示した状態Ｓ１と同様に、電圧差ΔＥは、電圧ｅ_uwの電圧実効値Ｅ_uwに等しいことが期待され、位相差Δθは、電圧ｅ_uwの位相θ_uwに等しいことが期待される。よって、図１０に示したように、式ＥＱ１４のみを満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＰまたはスイッチＳＵはショート状態であると診断する。また、式ＥＱ１４および式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＰおよびスイッチＳＷはショート状態であると診断する。また、式ＥＱ１４および式ＥＱ１７を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＵおよびスイッチＳＷはショート状態であると診断する。
During the period from timing t20 to t21, the state S of the
タイミングｔ２１～ｔ２２の期間では、電力変換装置１の状態Ｓは状態Ｓ１２であり、スイッチＳＰはオン状態であり、スイッチＳＵ，ＳＷはオフ状態である（図９（Ｂ）～（Ｄ））。診断部４８は、この期間において、スイッチＳＷのショートチェックを行う（図９（Ｈ））。図１０に示したように、式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＷはショート状態であると診断する。
During the period from timing t21 to t22, the state S of the
図１１は、商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されていない場合における、自立運転モードＭ２での運転開始時での、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理の一例を表すものであり、（Ａ）は電力変換装置１の状態Ｓを示し、（Ｂ）はスイッチＳＰの動作を示し、（Ｃ）はスイッチＳＷの動作を示し、（Ｄ）はスイッチＳＵの動作を示し、（Ｅ）はスイッチＳsdu，Ｓsdwの動作を示し、（Ｆ）は電圧実効値Ｅ_invを示し、（Ｇ）はスイッチＳＰの診断処理を示し、（Ｈ）はスイッチＳＷの診断処理を示し、（Ｉ）はスイッチＳＵの診断処理を示す。自立運転モードＭ２での運転開始時では、電力変換装置１の状態Ｓは、状態Ｓ２１から状態Ｓ２４に順次変化する。
FIG. 11 shows an example of diagnostic processing of the switches SU, SW, and SP at the start of operation in the self-sustained operation mode M2 when AC voltage is not supplied to the terminals T21 and T22 from the commercial power supply GRID. (F) shows the voltage effective value E_inv, (G) shows the diagnosis processing of the switch SP, (H) shows the diagnosis processing of the switch SW, and (I) shows the diagnosis processing of the switch SU. At the start of operation in the self-sustained operation mode M2, the state S of the
図１２は、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理における、診断条件および診断結果の一例を表すものである。 FIG. 12 shows an example of diagnostic conditions and diagnostic results in diagnostic processing for the switches SU, SW, and SP.
商用電源ＧＲＩＤから端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電圧が供給されていない場合において、自立運転モードＭ２での運転を開始する場合には、まず、タイミングｔ３０において、電力変換制御部２１は電力変換部１０を動作させる。具体的には、例えば、電力変換制御部２１は、ゲート信号Ｇ１～Ｇ４を生成することにより、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３がＰＷＭ動作を行うように制御する。これにより、電圧実効値Ｅ_invが徐々に上昇する（図１１（Ｆ））。そして、タイミングｔ３１において、電力変換制御部２１は、電力変換部１０の動作を制御することにより、電圧実効値Ｅ_invの上昇を一旦停止させ（図１１（Ｆ））、スイッチ制御部３０は、スイッチＳＷをオフ状態からオン状態に変化させる（図１１（Ｃ））。次に、タイミングｔ３２において、スイッチ制御部３０は、スイッチＳＷをオン状態からオフ状態に変化させ（図１１（Ｃ））、電力変換制御部２１は、電力変換部１０の動作を制御することにより、電圧実効値Ｅ_invの上昇を再開させる（図１１（Ｆ））。そして、スイッチ制御部３０は、タイミングｔ３３において、スイッチＳsdu，Ｓsdwをオフ状態からオン状態に変化させる（図１１（Ｅ））。これにより、電力変換装置１は、生成した交流出力電圧を負荷装置ＬＯＡＤに供給する。
When the AC voltage is not supplied to the terminals T21 and T22 from the commercial power supply GRID, the power
スイッチ制御部３０の診断部４８は、タイミングｔ３０～ｔ３１の期間、およびタイミングｔ３１～ｔ３２の期間において、電圧差パラメータＶ_chk，Ｖ_chksdに基づいて、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理を行う。この例では、診断部４８は、式ＥＱ１４、および以下の式ＥＱ１８を用いて診断処理を行う。
タイミングｔ３０～ｔ３１の期間では、電力変換装置１の状態Ｓは状態Ｓ２１であり、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰはオフ状態である（図１１（Ｂ）～（Ｄ））。診断部４８は、この期間において、スイッチＳＰ，ＳＷ，ＳＵのショートチェックを行う（図１１（Ｇ）～（Ｉ））。図１２に示したように、式ＥＱ１８を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＷはショート状態であると診断する。また、式ＥＱ１４を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＰおよびスイッチＳＷがショート状態であるか、あるいは、スイッチＳＵおよびスイッチＳＷがショート状態であると診断する。
During the period from timing t30 to t31, the state S of the
タイミングｔ３１～ｔ３２の期間では、電力変換装置１の状態Ｓは状態Ｓ２２であり、スイッチＳＷはオン状態であり、スイッチＳＵ，ＳＰはオフ状態である（図１１（Ｂ）～（Ｄ））。診断部４８は、この期間において、スイッチＳＰ，ＳＵのショートチェックを行う（図１１（Ｇ），（Ｉ））。図１２に示したように、式ＥＱ１４を満たす場合には、診断部４８は、スイッチＳＰまたはスイッチＳＵはショート状態であると診断する。
During the period from timing t31 to t32, the state S of the
（シミュレーション例）
以下に、いくつかのシミュレーション例を用いて、系統連系運転モードＭ１での運転開始時における、電力変換装置１の動作および作用について説明する。以下のシミュレーションでは、図１３に示したように、シミュレーション条件を設定した。また、この例では、ゲート信号Ｇ１～Ｇ４を低レベルに固定し、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３がＰＷＭ動作を行わないようにした。また、この例では、ＥＭＩフィルタ１６を用いずにシミュレーションを行った。また、商用電源ＧＲＩＤから供給される交流電圧ｅ_gridの総合歪率（ＴＨＤ；Total Harmonic Distortion）を１０％に設定した。この総合歪率の値は、一般に許容される値（５％）の２倍である。
(Simulation example)
The operation and action of the
図１４は、電力変換装置１のシミュレーション結果の一例を表すものであり、（Ａ）は容量素子１２における電圧Ｖdcの波形を示し、（Ｂ）はスイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの動作を示し、（Ｃ）は電圧ｅ_uwの波形を示し、（Ｄ）は電圧ｅ_chkの波形を示し、（Ｅ）はＡＣリアクトル１４Ｕに流れる電流ｉ_invの波形を示す。
14 shows an example of simulation results of the
この例では、上述した図５の場合と同様に、タイミングｔ４１において、スイッチＳＰがオフ状態からオン状態に変化する（図１４（Ｂ））。これにより、電圧ｅ_chkの波形が、電圧ｅ_uwに応じた波形になる（図１４（Ｃ），（Ｄ））。 In this example, the switch SP changes from the off state to the on state at timing t41 (FIG. 14(B)), as in the case of FIG. 5 described above. As a result, the waveform of the voltage e_chk becomes a waveform corresponding to the voltage e_uw (FIGS. 14(C) and (D)).
次に、タイミングｔ４２において、スイッチＳＷがオフ状態からオン状態に変化する（図１４（Ｂ））。これにより、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３におけるスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の還流ダイオードを介して、電力変換部１０の容量素子１２に電流が流れ（図１４（Ｅ））、容量素子１２に対するプリチャージが開始し、電圧Ｖdcが上昇する（図１４（Ａ））。また、電圧ｅ_chkの振幅は、電圧Ｖdcの増加に応じて大きくなる（図１４（Ｄ））。
Next, at timing t42, the switch SW changes from the off state to the on state (FIG. 14(B)). As a result, a current flows through the freewheeling diodes of the switching elements SW1 to SW4 in the bidirectional DC/
そして、タイミングｔ４３において、スイッチＳＵがオフ状態からオン状態に変化する（図１４（Ｃ））。これにより、容量素子１２に対するプリチャージが終了する。そして、タイミングｔ４４において、スイッチＳＰがオン状態からオフ状態に変化する。
Then, at timing t43, the switch SU changes from the off state to the on state ((C) in FIG. 14). This completes the precharging of the
次に、図１４におけるタイミングｔ４３，ｔ４４付近における電力変換装置１の動作について、スイッチＳＵが正常な場合、およびスイッチＳＵが、断線によりオープン状態に固定されている場合を例に挙げて説明する。
Next, the operation of the
図１５は、スイッチＳＵが正常な場合における電力変換装置１の動作を表すものであり、（Ａ）は容量素子１２における電圧Ｖdcの波形を示し、（Ｂ）はスイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの動作を示し、（Ｃ）は電圧ｅ_uw，ｅ_chkの波形を示し、（Ｄ）はＡＣリアクトル１４Ｕに流れる電流ｉ_invの波形を示し、（Ｅ）は電圧差パラメータＶ_chkを示し、（Ｆ）は位相差パラメータθ_chkを示し、（Ｇ）はスイッチ制御信号ＳＳＵ，ＳＳＷ，ＳＳＰの波形を示す。
15 shows the operation of the
この例では、タイミングｔ４３において、スイッチ制御信号ＳＳＵが低レベルから高レベルに変化すると、これに応じて、スイッチＳＵがオフ状態からオン状態になる（図１５（Ｂ），（Ｇ））。これにより、電力変換装置１の状態Ｓは状態Ｓ４になるので、図５（Ｅ），（Ｆ）に示したように、電圧差ΔＥが０Ｖになり、位相差Δθが０になる。よって、電圧差パラメータＶ_chkが０に向かって段階的に変化し、位相差パラメータθ_chkが０に向かって段階的に変化する（図１５（Ｅ），（Ｆ））。このように、位相差パラメータθ_chkが０付近になるので、図８に示した状態Ｓ４の診断条件において式ＥＱ１７を満たすため、診断部４８は、スイッチＳＵは正常であると診断する。
In this example, when the switch control signal SSU changes from the low level to the high level at timing t43, the switch SU changes from the off state to the on state (FIGS. 15(B) and 15(G)). As a result, the state S of the
図１６は、スイッチＳＵが断線によりオープン状態に固定されている場合における電力変換装置１の動作を表すものである。
FIG. 16 shows the operation of the
この例では、スイッチＳＵがオープン状態に固定されているので、タイミングｔ４３において、スイッチ制御信号ＳＳＵが低レベルから高レベルに変化しても、スイッチＳＵはオフ状態を維持する。よって、図１５の場合とは異なり、電圧差パラメータＶ_chkが０に向かって変化せず、位相差パラメータθ_chkが０に向かって変化しない。このように、位相差パラメータθ_chkが大きい値になるので、図８に示した状態Ｓ４の診断条件において式ＥＱ１６を満たすため、診断部４８は、スイッチＳＵはオープン状態であると診断する。
In this example, since the switch SU is fixed in the open state, even if the switch control signal SSU changes from the low level to the high level at timing t43, the switch SU maintains the off state. Therefore, unlike the case of FIG. 15, the voltage difference parameter V_chk does not change toward zero, and the phase difference parameter θ_chk does not change toward zero. In this way, since the phase difference parameter θ_chk has a large value, expression EQ16 is satisfied under the diagnostic conditions for state S4 shown in FIG. 8, so the
スイッチ制御部３０は、タイミングｔ４４において、スイッチ制御信号ＳＳＵ，ＳＳＷ，ＳＳＰの全てを高レベルから低レベルに変化させる。これにより、スイッチＳＰ，ＳＷは、オン状態からオフ状態に変化する。このようにして、電力変換装置１は、商用電源ＧＲＩＤが電力変換装置１から切り離される。すなわち、この例では、スイッチＳＵに不具合が生じているので、系統連系運転モードＭ１で動作することなく解列する。そして、スイッチ制御部３０は、この診断結果ＲＥＳを外部の装置に通知する。
At timing t44, the
このように、電力変換装置１では、スイッチＳＵの一端の電圧に応じた電圧ｅ_chkの位相、およびスイッチＳＵの他端の電圧に応じた電圧ｅ_uwの位相の位相差Δθに基づいて、系統電源に接続するためのスイッチの診断を行うようにした。これにより、電力変換装置１では、この位相差Δθに応じた位相差パラメータθ_chkに基づいて、例えば図８に示したように、系統電源に接続するためのスイッチの診断を適切に行うことができる。
In this way, in the
また、電力変換装置１では、電圧ｅ_chkの実効値および電圧ｅ_uwの実効値の電圧差Δに基づいて、系統電源に接続するためのスイッチの診断を行うようにした。これにより、電力変換装置１では、この電圧差ΔＥに応じた電圧差パラメータＶ_chkに基づいて、例えば図８に示したように、系統電源に接続するためのスイッチの診断を適切に行うことができる。
Further, in the
また、電力変換装置１では、位相差Δθを複数回算出し、これらの位相差Δθの積である位相差パラメータθ_chk（式ＥＱ８）に基づいてスイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断を行うようにした。同様に、電力変換装置１では、電圧差ΔＥを複数回算出し、これらの電圧差ΔＥの積である電圧差パラメータＶ_chk（式ＥＱ６）に基づいてスイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断を行うようにした。これにより、電力変換装置１では、例えば、サンプリング時の量子化誤差、電圧検出部１７，１８における測定誤差、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰにおけるリレーのチャタリングなどに起因する誤診断が行われるおそれを低減することができる。
Further, in the
また、電力変換装置１では、例えば図７に示したように、系統連系運転モードＭ１において運転を開始してから運転を終了するまでの期間において、スイッチＳＵを１回のみオンオフし、スイッチＳＷを１回のみオンオフし、スイッチＳＰを１回のみオンオフすることにより、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰを診断するようにした。これにより、電力変換装置１では、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰを診断するためだけにスイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰをオンオフすることがないので、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰをオンオフする回数を抑えることができるので、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの寿命を延ばすことができる。
In the
また、電力変換装置１では、バンドパスフィルタ３２，３５を設けるようにした。これにより、例えば、商用電源ＧＲＩＤから供給される交流電圧ｅ_gridの総合歪率が高い場合でも、交流電圧ｅ_gridに含まれる高調波数成分を除去することができるので、誤診断が行われるおそれを低減することができる。また、例えば、系統連系運転モードＭ１の運転終了時において、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰをオフ状態にしたときに容量素子１５に保持される電圧（低周波数成分）を除去することができるので、誤診断が行われるおそれを低減することができる。
Moreover, in the
［効果］
以上のように本実施の形態では、スイッチＳＵの一端の電圧に応じた電圧ｅ_chkの位相、およびスイッチＳＵの他端の電圧に応じた電圧ｅ_uwの位相の位相差Δθに基づいて、系統電源に接続するためのスイッチの診断を行うようにしたので、スイッチの診断を適切に行うことができる。
[effect]
As described above, in the present embodiment, the switch for connecting to the system power supply is diagnosed based on the phase difference Δθ between the phase of the voltage e_chk corresponding to the voltage at one end of the switch SU and the phase of the voltage e_uw corresponding to the voltage at the other end of the switch SU. Therefore, it is possible to appropriately diagnose the switch.
本実施の形態では、電圧ｅ_chkの実効値および電圧ｅ_uwの実効値の電圧差ΔＥに基づいて、系統電源に接続するためのスイッチの診断を行うようにしたので、スイッチの診断を適切に行うことができる。 In this embodiment, the switch for connecting to the system power supply is diagnosed based on the voltage difference ΔE between the effective value of the voltage e_chk and the effective value of the voltage e_uw, so the switch can be diagnosed appropriately.
[変形例１]
上記実施の形態では、図７に示したように、系統連系運転モードＭ１での運転開始時にスイッチＳＰをオン状態からオフ状態にしたが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例について詳細に説明する。上記実施の形態に係る電力変換装置１（図１，３）と同様に、本変形例に係る電力変換装置１Ａは、制御部２０Ａを備えている。制御部２０Ａは、スイッチ制御部３０Ａを有している。スイッチ制御部３０Ａは、診断部４８Ａを有している。
[Modification 1]
In the above embodiment, as shown in FIG. 7, the switch SP is turned off from the ON state at the start of operation in the grid-connected operation mode M1, but the present invention is not limited to this. This modification will be described in detail below. Like the power conversion device 1 (FIGS. 1 and 3) according to the above embodiment, the power conversion device 1A according to this modification includes a control section 20A. The control section 20A has a switch control section 30A. The switch control section 30A has a diagnosis section 48A.
図１７は、電力変換装置１Ａにおける、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理の一例を表すものであり、（Ａ）は電力変換装置１Ａの状態Ｓを示し、（Ｂ）はスイッチＳＰの動作を示し、（Ｃ）はスイッチＳＷの動作を示し、（Ｄ）はスイッチＳＵの動作を示し、（Ｅ）はスイッチＳＰの診断処理を示し、（Ｆ）はスイッチＳＷの診断処理を示し、（Ｇ）はスイッチＳＵの診断処理を示す。系統連系運転モードＭ１での運転開始時では、電力変換装置１Ａの状態Ｓは、状態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ３５に順次変化し、運転終了時には、状態Ｓ３５から状態Ｓ３９に順次変化する。 FIG. 17 shows an example of diagnostic processing of the switches SU, SW, and SP in the power conversion device 1A, where (A) shows the state S of the power conversion device 1A, (B) shows the operation of the switch SP, (C) shows the operation of the switch SW, (D) shows the operation of the switch SU, (E) shows the diagnosis processing of the switch SP, (F) shows the diagnosis processing of the switch SW, and (G) shows the diagnosis processing of the switch SU. At the start of operation in the grid-connected operation mode M1, the state S of the power conversion device 1A sequentially changes to states S1, S2, S3, S4, and S35, and at the end of operation, it changes from state S35 to state S39.
図１８は、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理における、診断条件および診断結果の一例を表すものである。 FIG. 18 shows an example of diagnostic conditions and diagnostic results in diagnostic processing for the switches SU, SW, and SP.
系統連系運転モードＭ１での運転を開始する場合には、スイッチ制御部３０Ａは、上記実施の形態の場合（図７）と同様に、タイミングｔ５１において、スイッチＳＰをオフ状態からオン状態に変化させ（図１７（Ｂ））、タイミングｔ５２において、スイッチＳＷをオフ状態からオン状態に変化させ（図１７（Ｃ））、タイミングｔ５３において、スイッチＳＵをオフ状態からオン状態に変化させる（図１７（Ｄ））。そして本変形例では、スイッチ制御部３０Ａは、タイミングｔ５４において、スイッチＳＰをオフ状態にせずに、オン状態に維持させる（図１７（Ｂ））。そして、電力変換装置１は、タイミングｔ５４～ｔ５５の期間において、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に基づいて電力変換動作を行う。
When starting operation in the grid-connected operation mode M1, the switch control unit 30A changes the switch SP from OFF to ON at timing t51 (FIG. 17B), changes the switch SW from OFF to ON at timing t52 (FIG. 17C), and changes the switch SU from OFF to ON at timing t53 (FIG. 17D), as in the case of the above embodiment (FIG. 7). In this modification, the switch control unit 30A does not turn off the switch SP at timing t54, but keeps the switch SP in the on state ((B) in FIG. 17). Then, the
系統連系運転モードＭ１での運転を終了する場合には、スイッチ制御部３０Ａは、タイミングｔ５５において、スイッチＳＵをオン状態からオフ状態に変化させ（図１７（Ｄ））、タイミングｔ５６において、スイッチＳＷをオン状態からオフ状態に変化させ（図１７（Ｃ））、タイミングｔ５７において、スイッチＳＰをオン状態からオフ状態に変化させる（図１７（Ｂ））。 When the operation in the grid-connected operation mode M1 is terminated, the switch control unit 30A changes the switch SU from the ON state to the OFF state at the timing t55 ((D) in FIG. 17), changes the switch SW from the ON state to the OFF state at the timing t56 ((C) in FIG. 17), and changes the switch SP from the ON state to the OFF state at the timing t57 ((B) in FIG. 17).
スイッチ制御部３０Ａの診断部４８Ａは、タイミングｔ５０～ｔ５４の期間、およびタイミングｔ５５～ｔ５８の期間において、電圧差パラメータＶ_chkおよび位相差パラメータθ_chkに基づいて、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰの診断処理を行う。タイミングｔ５０～ｔ５４の期間における診断処理は、上記実施の形態の場合（図７）と同様である。 The diagnosis unit 48A of the switch control unit 30A performs diagnosis processing of the switches SU, SW, and SP based on the voltage difference parameter V_chk and the phase difference parameter θ_chk during the period of timings t50 to t54 and the period of timings t55 to t58. Diagnosis processing during the period from timing t50 to t54 is the same as in the above embodiment (FIG. 7).
タイミングｔ５５～ｔ５６の期間では、電力変換装置１Ａの状態Ｓは状態Ｓ３６であり、スイッチＳＷ，ＳＰはオン状態であり、スイッチＳＵはオフ状態である（図１７（Ｂ）～（Ｄ））。診断部４８Ａは、この期間において、スイッチＳＵのショートチェックを行う（図１７（Ｇ））。図１８に示したように、式ＥＱ１７を満たす場合には、診断部４８Ａは、スイッチＳＵはショート状態であると診断する。また、式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部４８Ａは、スイッチＳＵは正常であると診断する。 During the period from timing t55 to t56, the state S of the power converter 1A is the state S36, the switches SW and SP are on, and the switch SU is off ((B) to (D) in FIG. 17). The diagnosis unit 48A performs a short-circuit check of the switch SU during this period (FIG. 17(G)). As shown in FIG. 18, when the expression EQ17 is satisfied, the diagnosis unit 48A diagnoses that the switch SU is short-circuited. Moreover, when the expression EQ16 is satisfied, the diagnosis unit 48A diagnoses that the switch SU is normal.
タイミングｔ５６～ｔ５７の期間では、電力変換装置１Ａの状態Ｓは状態Ｓ３７であり、スイッチＳＰはオン状態であり、スイッチＳＵ，ＳＷはオフ状態である（図１７（Ｂ）～（Ｄ））。診断部４８Ａは、この期間において、スイッチＳＷのショートチェックを行う（図１７（Ｆ））。図１８に示したように、式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部４８Ａは、スイッチＳＷはショート状態であると診断する。また、式ＥＱ１７を満たす場合には、診断部４８Ａは、スイッチＳＷは正常であると診断する。 During the period from timing t56 to t57, the state S of the power converter 1A is the state S37, the switch SP is on, and the switches SU and SW are off ((B) to (D) in FIG. 17). The diagnosis unit 48A performs a short-circuit check of the switch SW during this period (FIG. 17(F)). As shown in FIG. 18, when the expression EQ16 is satisfied, the diagnosis unit 48A diagnoses that the switch SW is short-circuited. Moreover, when the expression EQ17 is satisfied, the diagnosis unit 48A diagnoses that the switch SW is normal.
タイミングｔ５７～ｔ５８の期間では、電力変換装置１Ａの状態Ｓは状態Ｓ３８であり、スイッチＳＵ，ＳＷ，ＳＰはオフ状態である（図１７（Ｂ）～（Ｄ））。診断部４８Ａは、この期間において、スイッチＳＰのショートチェックを行う（図１７（Ｅ））。図１８に示したように、式ＥＱ１４を満たす場合には、診断部４８Ａは、スイッチＳＰはショート状態であると診断する。また、式ＥＱ１５を満たす場合には、診断部４８Ａは、スイッチＳＰは正常であると診断する。 During the period from timing t57 to t58, the state S of the power converter 1A is the state S38, and the switches SU, SW, and SP are in the off state ((B) to (D) in FIG. 17). The diagnosis unit 48A performs a short-circuit check of the switch SP during this period (FIG. 17(E)). As shown in FIG. 18, when the expression EQ14 is satisfied, the diagnosis unit 48A diagnoses that the switch SP is short-circuited. Moreover, when the expression EQ15 is satisfied, the diagnosis unit 48A diagnoses that the switch SP is normal.
[変形例２]
上記実施の形態では、自立運転を行うことができるようにしたが、これに限定されるものではなく、系統連系運転のみを行うようにしてもよい。以下に、本変形例について詳細に説明する。
[Modification 2]
In the above-described embodiment, it is possible to perform isolated operation, but the present invention is not limited to this, and only grid-connected operation may be performed. This modification will be described in detail below.
図１９は、本変形例に係る電力変換装置２の一構成例を表すものである。電力変換装置２は、端子Ｔ１１，Ｔ１２と、端子Ｔ２１，Ｔ２２とを備えている。端子Ｔ１１，Ｔ１２には、バッテリＢＴが接続されている。端子Ｔ２１，Ｔ２２は、商用電源ＧＲＩＤに接続されている。電力変換装置２は、商用電源ＧＲＩＤと接続することによりバッテリＢＴを充放電するようになっている。
FIG. 19 shows a configuration example of a
電力変換装置２は、電力変換部６０と、スイッチＳＵと、抵抗素子ＲＰと、電圧検出部１７，１８と、制御部７０とを備えている。
The
電力変換部６０は、端子部ＴＢでの交流電力を端子部ＴＡでの直流電力に変換するように構成される。端子部ＴＢの端子ＴＢ１は、スイッチＳＵを介して商用電源ＧＲＩＤに接続されるとともに、抵抗素子ＲＰを介して商用電源ＧＲＩＤに接続される。端子部ＴＢの端子ＴＢ２は、Ｗ相電圧線ＷＬを介して商用電源ＧＲＩＤに接続される。電力変換部６０は、ＥＭＩフィルタ１６と、ＡＣ／ＤＣインバータ６３と、容量素子１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１とを有している。ＡＣ／ＤＣインバータ６３は、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧を直流電圧に変換する単相２線式のインバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、直流電圧を昇圧し、あるいは直流電圧を降圧することにより電力変換を行うように構成される。
The
スイッチＳＵは、オン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬを商用電源ＧＲＩＤに接続するように構成される。スイッチＳＵは、電力変換部６０の端子ＴＢ１と電力変換装置２の端子Ｔ２１との間の経路に配置され、スイッチＳＵの一端はＵ相電圧線ＵＬを介して端子ＴＢ１に接続され、他端は端子Ｔ２１に接続される。スイッチＳＵは、スイッチ制御信号ＳＳＵに基づいてオンオフするようになっている。
The switch SU is configured to connect the U-phase voltage line UL to the commercial power supply GRID when turned on. The switch SU is arranged on the path between the terminal TB1 of the
抵抗素子ＲＰの一端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、他端は端子Ｔ２１に接続される。 One end of resistance element RP is connected to U-phase voltage line UL, and the other end is connected to terminal T21.
制御部７０は、電力変換装置２の動作を制御するように構成される。制御部７０は、電力変換制御部７１と、スイッチ制御部８０とを有している。
The control unit 70 is configured to control the operation of the
電力変換制御部７１は、ＡＣ／ＤＣインバータ６３およびＤＣ／ＤＣコンバータ６１の動作を制御するように構成される。また、電力変換制御部７１は、周波数指令値ｆ_sd*を、スイッチ制御部８０に供給するようになっている。
Power
スイッチ制御部８０は、スイッチ制御信号ＳＳＵを介して、スイッチＳＵの動作を制御するように構成される。また、スイッチ制御部８０は、電圧ｅ_chk，ｅ_uwおよび周波数指令値ｆ_sd*に基づいて、スイッチＳＵを診断し、その診断結果ＲＥＳを外部の装置に通知するように構成される。
The
図２０は、スイッチ制御部８０の一構成例を表すものである。スイッチ制御部８０は、スイッチ制御信号生成部８１と、バンドパスフィルタ３２と、実効値算出部３３と、位相同期部３４と、バンドパスフィルタ３５と、実効値算出部３６と、位相同期部３７と、電圧差算出部４１と、電圧差パラメータ算出部４２と、位相差算出部４３と、位相差パラメータ算出部４４と、診断部８８とを有している。
FIG. 20 shows a configuration example of the
スイッチ制御信号生成部８１は、スイッチ制御信号ＳＳＵを生成し、そのスイッチ制御信号ＳＳＵをスイッチＳＵに供給するように構成される。 The switch control signal generator 81 is configured to generate a switch control signal SSU and supply the switch control signal SSU to the switch SU.
診断部８８は、電圧差パラメータ算出部４２が算出した電圧差パラメータＶ_chk、および位相差パラメータ算出部４４が算出した位相差パラメータθ_chkに基づいて、スイッチＳＵの診断を行うように構成される。診断部８８は、スイッチＳＵに不具合が生じたことを検出した場合には、スイッチＳＵをオフ状態にするように、スイッチ制御信号生成部８１に指示を行うとともに、その診断結果ＲＥＳを外部の装置に通知するようになっている。
The
図２１は、電力変換装置２における、スイッチＳＵの診断処理の一例を表すものであり、（Ａ）は電力変換装置２の状態Ｓを示し、（Ｂ）はスイッチＳＵの動作を示し、（Ｃ）はスイッチＳＵの診断処理を示す。運転開始時では、電力変換装置２の状態Ｓは、状態Ｓ４１～Ｓ４３に順次変化し、運転終了時には、状態Ｓ４３から状態Ｓ４５に順次変化する。
FIG. 21 shows an example of the diagnosis processing of the switch SU in the
図２２は、スイッチＳＵの診断処理における、診断条件および診断結果の一例を表すものである。 FIG. 22 shows an example of diagnostic conditions and diagnostic results in the diagnostic processing of the switch SU.
タイミングｔ６０において電力変換装置２を商用電源ＧＲＩＤに接続すると、電力変換部６０の容量素子１２に対してプリチャージが開始される。そして、スイッチ制御部８０は、タイミングｔ６１において、スイッチＳＵをオフ状態からオン状態に変化させる（図２１（Ｂ））。これにより、電力変換装置１は、タイミングｔ６２～ｔ６４の期間において、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に基づいて電力変換動作を行う。運転を終了する場合には、スイッチ制御部８０は、タイミングｔ６３において、スイッチＳＵをオン状態からオフ状態に変化させる（図２１（Ｂ））。
When the
スイッチ制御部８０の診断部８８は、タイミングｔ６１～ｔ６２の期間、およびタイミングｔ６３～ｔ６４の期間において、電圧差パラメータＶ_chkおよび位相差パラメータθ_chkに基づいて、スイッチＳＵの診断処理を行う。
The
タイミングｔ６１～ｔ６２の期間では、電力変換装置２の状態Ｓは状態Ｓ４２であり、スイッチＳＵはオン状態である（図２１（Ｂ））。診断部８８は、この期間において、スイッチＳＵのオープンチェックを行う（図２１（Ｃ））。図２２に示したように、式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部８８は、スイッチＳＵはオープン状態であると診断する。また、式ＥＱ１７を満たす場合には、診断部８８は、スイッチＳＵは正常であると診断する。
During the period from timing t61 to t62, the state S of the
タイミングｔ６３～ｔ６４の期間では、電力変換装置２の状態Ｓは状態Ｓ４４であり、スイッチＳＵはオフ状態である（図２１（Ｂ））。診断部８８は、この期間において、スイッチＳＵのショートチェックを行う（図２１（Ｃ））。図２２に示したように、式ＥＱ１７を満たす場合には、診断部８８は、スイッチＳＵはショート状態であると診断する。また、式ＥＱ１６を満たす場合には、診断部８８は、スイッチＳＵは正常であると診断する。
During the period from timing t63 to t64, the state S of the
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments and modifications, the present invention is not limited to these embodiments and the like, and various modifications are possible.
例えば、上記の実施の形態において、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、図１に示した構成に限定されるものではなく、３レベルのＤＣ／ＡＣインバータなど、他の回路構成を用いてもよい。
For example, in the embodiment described above, the bidirectional DC/
また、例えば、電力変換装置１は、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電力をバッテリＢＴに供給する系統連系運転モードＭ１を設けるようにした。これに加え、さらに、バッテリＢＴから供給された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を商用電源ＧＲＩＤに供給する系統連系運転モードＭ３を設けてもよい。
Further, for example, the
１，２…電力変換装置、１０…電力変換部、１１…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２…容量素子、１３…双方向ＤＣ／ＡＣインバータ、１４Ｕ，１４Ｗ…ＡＣリアクトル、１５…容量素子、１６…ＥＭＩフィルタ、１７～１９…電圧検出部、２０…制御部、２１…電力変換制御部、３０…スイッチ制御部、３１…スイッチ制御信号生成部、３２…バンドパスフィルタ、３３…実効値算出部、３４…位相同期部、３５…バンドパスフィルタ、３６…実効値算出部、３７…位相同期部、３８…バンドパスフィルタ、３９…実効値算出部、４１…電圧差算出部、４２…電圧差パラメータ算出部、４３…位相差算出部、４４…位相差パラメータ算出部、４５…電圧差算出部、４６…電圧差パラメータ算出部、４７…判定部、４８…診断部、５１…オールパスフィルタ、５２…誤差信号生成部、５３…ループフィルタ、５４…乗算部、５５…加算部、５６…乗算部、５７…積分部、６０…電力変換部、６１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、６３…ＡＣ／ＤＣインバータ、７０…制御部、７１…電力変換制御部、８０…スイッチ制御部、８１…スイッチ制御信号生成部、８８…診断部、
ＢＴ…バッテリ、ｅ_chk，ｅ_inv，ｅ_uw…電圧、Ｅ_sd*…電圧指令値、Ｅ_chk，Ｅ_uw…電圧実効値、ｆ_sd*…周波数指令値、ｆ_uw…周波数、ＧＲＩＤ…商用電源、ＬＯＡＤ…負荷装置、Ｍ１…系統連系運転モード、Ｍ２…自立運転モード、Ｐ１…プリチャージ期間、Ｐ２１～Ｐ２３，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１，Ｐ４２…診断期間、ＲＥＳ…診断結果、ＳＰ，ＳＵ，ＳＷ，Ｓsdu，Ｓsdw…スイッチ、ＳＳＰ，ＳＳＵ，ＳＳＷ，ＳＳsd…スイッチ制御信号、Ｓ，Ｓ１～Ｓ７，Ｓ１１～Ｓ１４…状態、ＴＡ，ＴＢ…端子部、ＴＢ１，ＴＢ２…端子、Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ３１，Ｔ３２…端子、ＵＬ…Ｕ相電圧線、ＷＬ…Ｗ相電圧線、Ｘ_chk，Ｘ_uw…信号、ΔＥ，ΔＥsd…電圧差、Δθ…位相差、θ_uw…位相。
BT... battery, e_chk, e_inv, e_uw... voltage, E_sd*... voltage command value, E_chk, E_uw... voltage effective value, f_sd*... frequency command value, f_uw... frequency, GRID... commercial power supply, LOAD... load device, M1... grid-connected operation mode, M2... independent operation mode, P1... precharge period, P21 to P23, P31, P32, P41,
Claims (9)
前記電力変換部が前記第１の変換動作を行う際に前記交流電力が入力可能であり、第１の経路を介して前記電力変換部の前記第１の交流端子に接続された第１の外部接続端子と、第２の経路を介して前記電力変換部の前記第２の交流端子に接続された第２の外部接続端子とを有する第１の接続端子部と、
前記第１の経路に設けられ、前記電力変換部の前記第１の交流端子に接続された第１の端子と、前記第１の外部接続端子に接続された第２の端子とを有する第１のスイッチと、
前記電力変換部の前記第１の交流端子と前記第１の外部接続端子との間の、前記第１の経路とは異なる第３の経路に設けられた抵抗素子と、
前記第２の経路に設けられた第２のスイッチと、
前記第３の経路に設けられ、前記抵抗素子と直列に接続された第３のスイッチと、
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、および前記第３のスイッチの動作を制御可能であり、前記第１の接続端子部に前記交流電力が入力されたときの、前記第１のスイッチの前記第１の端子および前記第２の外部接続端子の間の電圧である第１の交流電圧の位相と、前記第１のスイッチの前記第２の端子および前記第２の外部接続端子の間の電圧である第２の交流電圧の位相との位相差、および前記第１の交流電圧の実効値および前記第２の交流電圧の実効値の差である第１の実効電圧差に基づいて前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、および前記第３のスイッチを診断可能な制御部と
を備えた電力変換装置。 A power conversion unit having an AC terminal unit including a first AC terminal and a second AC terminal and a DC terminal unit, and capable of performing a first conversion operation of converting AC power at the AC terminal unit to DC power at the DC terminal unit;
a first external connection terminal to which the AC power can be input when the power conversion unit performs the first conversion operation, and is connected to the first AC terminal of the power conversion unit via a first path; and a second external connection terminal connected to the second AC terminal of the power conversion unit via a second path;
a first switch provided on the first path and having a first terminal connected to the first AC terminal of the power conversion unit and a second terminal connected to the first external connection terminal;
a resistive element provided on a third path different from the first path between the first AC terminal and the first external connection terminal of the power conversion unit;
a second switch provided on the second path;
a third switch provided on the third path and connected in series with the resistive element;
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、および前記第３のスイッチの動作を制御可能であり、前記第１の接続端子部に前記交流電力が入力されたときの、前記第１のスイッチの前記第１の端子および前記第２の外部接続端子の間の電圧である第１の交流電圧の位相と、前記第１のスイッチの前記第２の端子および前記第２の外部接続端子の間の電圧である第２の交流電圧の位相との位相差、および前記第１の交流電圧の実効値および前記第２の交流電圧の実効値の差である第１の実効電圧差に基づいて前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、および前記第３のスイッチを診断可能な制御部と を備えた電力変換装置。
第１のタイミングの後の第２のタイミングで、前記第３のスイッチをオフ状態からオン状態に変化させることが可能であり、
前記第２のタイミングの後の第３のタイミングで、前記第２のスイッチをオフ状態からオン状態に変化させ、その後に前記第２のスイッチをオン状態に維持可能であり、
前記第３のタイミングの後の第４のタイミングで、前記第１のスイッチをオフ状態からオン状態に変化させ、その後に前記第１のスイッチをオン状態に維持可能であり、
前記第１のタイミングから、前記第４のタイミングの後の第５のタイミングまでの期間において、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、および前記第３のスイッチを診断可能であり、
前記電力変換部は、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチがオン状態に維持された状態で、前記第１の接続端子部に入力された前記交流電力に基づいて前記第１の変換動作を開始可能である
請求項１に記載の電力変換装置。 The control unit, at the start of the first conversion operation,
At a second timing after the first timing, it is possible to change the third switch from an off state to an on state,
at a third timing after the second timing, the second switch is changed from an off state to an on state, and thereafter the second switch can be maintained in the on state;
at a fourth timing after the third timing, the first switch is changed from an off state to an on state, and thereafter the first switch can be maintained in the on state;
The first switch, the second switch, and the third switch can be diagnosed in a period from the first timing to a fifth timing after the fourth timing,
The power conversion section can start the first conversion operation based on the AC power input to the first connection terminal section while the first switch and the second switch are maintained in an ON state.
The power converter according to claim 1 .
第６のタイミングで、前記第１のスイッチをオン状態からオフ状態に変化させ、その後に前記第１のスイッチをオフ状態に維持可能であり、
前記第６のタイミングの後の第７のタイミングで、前記第２のスイッチをオン状態からオフ状態に変化させ、その後に前記第２のスイッチをオフ状態に維持可能であり、
前記第６のタイミングから前記第７のタイミングまでの期間において、前記位相差および前記第１の実効電圧差に基づいて前記第１のスイッチを診断可能である
請求項２に記載の電力変換装置。 When the control unit stops the first conversion operation,
at a sixth timing, the first switch is changed from the ON state to the OFF state, and thereafter the first switch can be maintained in the OFF state;
at a seventh timing after the sixth timing, the second switch is changed from an on state to an off state, and thereafter the second switch can be maintained in the off state;
In a period from the sixth timing to the seventh timing, the first switch can be diagnosed based on the phase difference and the first effective voltage difference.
The power converter according to claim 2 .
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The control unit is capable of diagnosing the first switch, the second switch, and the third switch based on the phase difference and the first effective voltage difference at a plurality of different timings.
The power converter according to any one of claims 1 to 3 .
前記第１の交流電圧に基づいて前記第１の交流電圧の前記位相を検出可能な第１の位相同期部と、
前記第２の交流電圧に基づいて前記第２の交流電圧の前記位相を検出可能な第２の位相同期部と、
前記第１の交流電圧の前記位相および前記第２の交流電圧の前記位相に基づいて前記位相差を生成可能な位相差算出部と
を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The control unit
a first phase synchronization unit capable of detecting the phase of the first AC voltage based on the first AC voltage;
a second phase synchronization unit capable of detecting the phase of the second AC voltage based on the second AC voltage;
and a phase difference calculator capable of generating the phase difference based on the phase of the first AC voltage and the phase of the second AC voltage.
The power converter according to any one of claims 1 to 4 .
前記第１の交流電圧における低周波数成分および高周波数成分を除去可能な第１のフィルタと、
前記第２の交流電圧における低周波数成分および高周波数成分を除去可能な第２のフィルタと
を有し、
前記第１のフィルタにより低周波数成分および高周波数成分が除去された前記第１の交流電圧、および前記第２のフィルタにより低周波数成分および高周波数成分が除去された前記第２の交流電圧に基づいて、前記位相差および前記第１の実効電圧差を算出可能である
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The control unit
a first filter capable of removing low frequency components and high frequency components in the first AC voltage;
a second filter capable of removing low frequency components and high frequency components in the second AC voltage,
The phase difference and the first effective voltage difference can be calculated based on the first AC voltage from which the low frequency component and the high frequency component have been removed by the first filter and the second AC voltage from which the low frequency component and the high frequency component have been removed by the second filter.
The power converter according to any one of claims 1 to 5 .
前記第４の経路に設けられた第４のスイッチと、
前記第５の経路に設けられた第５のスイッチと
をさらに備え、
前記電力変換部は、前記直流端子部での直流電力を前記交流端子部での交流電力に変換する第２の変換動作を行うことが可能であり、
前記第２の接続端子部は、前記電力変換部が前記第２の変換動作を行う際に、前記電力変換部により変換された前記交流電力を出力可能であり、
前記制御部は、前記第２の変換動作の開始時において、前記第２の交流電圧の前記実効値がしきい値電圧より大きい場合には、
第８のタイミングの後の第９のタイミングで、前記第３のスイッチをオフ状態からオン状態に変化させることが可能であり、
前記第９のタイミングの後の第１０のタイミングで、前記第３のスイッチをオン状態からオフ状態に変化させ、その後に前記第３のスイッチをオフ状態に維持可能であり、
前記第８のタイミングから前記第１０のタイミングまでの期間において、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、および前記第３のスイッチを診断可能であり、
前記電力変換部は、前記第１０のタイミング以降において、前記第２の変換動作を開始可能である
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力変換装置。 a third external connection terminal connected to the first AC terminal of the power conversion unit via a fourth path, and a fourth external connection terminal connected to the second AC terminal of the power conversion unit via a fifth path;
a fourth switch provided on the fourth path;
and a fifth switch provided on the fifth path,
The power conversion unit is capable of performing a second conversion operation of converting DC power at the DC terminal unit into AC power at the AC terminal unit,
The second connection terminal section is capable of outputting the AC power converted by the power conversion section when the power conversion section performs the second conversion operation,
When the effective value of the second AC voltage is greater than a threshold voltage at the start of the second conversion operation, the control unit
at a ninth timing after the eighth timing, the third switch can be changed from an off state to an on state;
at a tenth timing after the ninth timing, the third switch is changed from an on state to an off state, and thereafter the third switch can be maintained in the off state;
In a period from the eighth timing to the tenth timing, the first switch, the second switch, and the third switch can be diagnosed,
The power conversion unit can start the second conversion operation after the tenth timing.
The power converter according to any one of claims 1 to 6 .
前記第４の経路に設けられた第４のスイッチと、
前記第５の経路に設けられた第５のスイッチと
をさらに備え、
前記電力変換部は、前記第２の交流端子での直流電力を前記第１の交流端子での交流電力に変換する第２の変換動作を行うことが可能であり、
前記第２の接続端子部は、前記電力変換部が前記第２の変換動作を行う際に、前記電力変換部により変換された前記交流電力を出力可能であり、
前記制御部は、前記第１の実効電圧差と、前記第１の交流電圧の前記実効値、および前記電力変換部の前記第１の交流端子および前記第２の交流端子の間の電圧である第３の交流電圧の実効値の差である第２の実効電圧差とに基づいて、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、および前記第３のスイッチを診断可能であり、
前記制御部は、前記第２の変換動作の開始時において、前記第２の交流電圧の前記実効値がしきい値電圧より小さい場合には、
第１１のタイミングの後の第１２のタイミングで、前記第２のスイッチをオフ状態からオン状態に変化させることが可能であり、
前記第１２のタイミングの後の第１３のタイミングで、前記第２のスイッチをオン状態からオフ状態に変化させ、その後に前記第３のスイッチをオフ状態に維持可能であり、
前記電力変換部は、前記第１１のタイミング以降において、前記第２の変換動作を行うことが可能であり、
前記制御部は、前記第１１のタイミングから前記第１３のタイミングまでの期間において、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、および前記第３のスイッチを診断可能である
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力変換装置。 a third external connection terminal connected to the first AC terminal of the power conversion unit via a fourth path, and a fourth external connection terminal connected to the second AC terminal of the power conversion unit via a fifth path;
a fourth switch provided on the fourth path;
and a fifth switch provided on the fifth path,
The power conversion unit is capable of performing a second conversion operation of converting DC power at the second AC terminal into AC power at the first AC terminal,
The second connection terminal section is capable of outputting the AC power converted by the power conversion section when the power conversion section performs the second conversion operation,
The control unit is capable of diagnosing the first switch, the second switch, and the third switch based on the first effective voltage difference, the effective value of the first AC voltage, and the effective value of the third AC voltage, which is the voltage between the first AC terminal and the second AC terminal of the power conversion unit.
When the effective value of the second AC voltage is smaller than a threshold voltage at the start of the second conversion operation, the control unit
At a twelfth timing after the eleventh timing, it is possible to change the second switch from an off state to an on state,
at a thirteenth timing after the twelfth timing, the second switch can be changed from an on state to an off state, and thereafter the third switch can be maintained in the off state;
The power conversion unit is capable of performing the second conversion operation after the eleventh timing,
The control unit is capable of diagnosing the first switch, the second switch, and the third switch in a period from the eleventh timing to the thirteenth timing.
The power converter according to any one of claims 1 to 6 .
前記電力変換装置の前記直流端子部に接続されたバッテリと
を備え、
前記電力変換装置の前記制御部は、前記第１のスイッチを診断した結果を出力可能な
電力変換システム。 A power conversion device according to any one of claims 1 to 8 ;
a battery connected to the DC terminal of the power converter,
The power conversion system, wherein the control unit of the power converter can output a result of diagnosing the first switch.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019177571A JP7314746B2 (en) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Power converter and power conversion system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019177571A JP7314746B2 (en) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Power converter and power conversion system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021057954A JP2021057954A (en) | 2021-04-08 |
| JP7314746B2 true JP7314746B2 (en) | 2023-07-26 |
Family
ID=75272912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019177571A Active JP7314746B2 (en) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Power converter and power conversion system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7314746B2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012202620A (en) | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Fujitsu General Ltd | Air conditioner |
| JP2017212838A (en) | 2016-05-27 | 2017-11-30 | 田淵電機株式会社 | Power conversion device for system interconnection with autonomous operation function, and activation control method therefor |
-
2019
- 2019-09-27 JP JP2019177571A patent/JP7314746B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012202620A (en) | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Fujitsu General Ltd | Air conditioner |
| JP2017212838A (en) | 2016-05-27 | 2017-11-30 | 田淵電機株式会社 | Power conversion device for system interconnection with autonomous operation function, and activation control method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021057954A (en) | 2021-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11874339B2 (en) | Insulation resistance determination apparatus | |
| JP6352477B2 (en) | Voltage balance control device and voltage balance control method for flying capacitor multi-level converter | |
| TWI357195B (en) | Charge control circuit | |
| US8664926B2 (en) | DC-DC converter and power supplying system using a DC-DC converter | |
| US9191023B2 (en) | Analog to digital converter and a method of operating an analog to digital converter | |
| EP2922192A1 (en) | Power converter, power generating system, apparatus for controlling power converter, and method for controlling power converter | |
| US8120340B2 (en) | Control device for an interleaving power factor corrector | |
| WO2018208434A1 (en) | Master-slave charging circuit with slave charger input current sensing and adaptive battery current limiting | |
| CN105576964A (en) | Charge pump circuit, integrated circuit, electronic device and method therefor | |
| US8963524B2 (en) | Drive circuit for switching elements | |
| JP4737093B2 (en) | Control device for multiphase rotating electrical machine | |
| CN113994577B (en) | Driving circuit of power converter | |
| US9374007B2 (en) | DC/DC converter | |
| JP7314746B2 (en) | Power converter and power conversion system | |
| US10591552B2 (en) | Parameter identification circuit, method and power supply system applying the same | |
| US9285410B2 (en) | Control circuit, and power generation device having the same | |
| KR20160038828A (en) | Oscillator circuit | |
| US11652423B2 (en) | Switching power supply device, vehicle, and control method | |
| JP2012151941A (en) | Boosting system, diagnostic method, and diagnostic program | |
| JP6394428B2 (en) | Leakage determination device | |
| JP4939580B2 (en) | DC / DC power converter | |
| JP6089967B2 (en) | Inverter device | |
| JP2013212011A (en) | Switching power supply device and power supply system using the same | |
| US9627978B2 (en) | Circuit arrangement and method for ascertaining switching times for a DC-DC voltage converter | |
| JP2014225953A (en) | Power-supply device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220617 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230317 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230328 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230522 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230613 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230626 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7314746 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |