JP2012034559A - Power conversion device and power conversion system - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成で双方向の電力変換を行うことが可能な電力変換装置および電力変換システムを提供する。
【解決手段】電力変換装置101は、整流/インバータ回路51によって整流された交流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を第2電源ノードNP2,NM2へ出力するか、第2電源ノードNP2,NM2から供給された直流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を整流/インバータ回路51へ出力するかを切り替えるための切り替え回路52A,52Bとを備える。
【選択図】図1A power conversion device and a power conversion system capable of bidirectional power conversion with a simple configuration are provided.
A power conversion device outputs AC power rectified by a rectifying / inverter circuit to a step-up / down circuit and transmits power transmitted by a power transmission insulating circuit to second power supply nodes NP2, NM2. Whether the DC power supplied from the second power supply nodes NP2 and NM2 is output to the step-up / down circuit 53 and the power transmitted by the power transmission insulating circuit 54 is output to the rectifier / inverter circuit 51. Switching circuits 52A and 52B for switching are provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電力変換装置に関し、特に、双方向の電力変換を行う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 more particularly to a power conversion device and a power conversion system that perform bidirectional power conversion.
一般家庭の交流電力を用いて電気自動車(EV:Electric Vehicle)およびプラグイン方式のハイブリッドカー(HV:Hybrid Vehicle)等の駆動用の主電池を充電するための電力変換装置が開発されている。 2. Description of the Related Art Power converters for charging driving main batteries such as electric vehicles (EV) and plug-in hybrid vehicles (HV) using ordinary household AC power have been developed.
今後、震災時などの停電時、および電気が得られないキャンプ場等の場所では、自動車側から家側に電力を送ることが要求されるため、双方向型の電力変換装置の開発が必要となる。 In the future, in the event of a power outage such as an earthquake disaster, and in places such as campsites where electricity cannot be obtained, it will be required to send power from the automobile side to the house side, so the development of a bidirectional power converter is necessary. It becomes.
このようなEV等の主電池への充電を目的とするものではないが、交流電力を直流電力に変換する電源装置用絶縁回路の一例が、たとえば、特許第3595329号公報(特許文献1)に記載されている。すなわち、この電源装置用絶縁回路は、交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、上記整流回路から供給される直流電流に残存する脈流成分を低減する第1のコンデンサーと、上記第1のコンデンサーから供給される直流電流のプラス側およびマイナス側を同時に開閉する第1のスイッチ回路と、上記第1のスイッチ回路から供給される電流を蓄積する第2のコンデンサーと、上記第2のコンデンサーから供給される直流電流のプラス側およびマイナス側を同時に開閉する第2のスイッチ回路と、上記第2のスイッチ回路から供給される電流を保持するとともに負荷側に放出する第3のコンデンサーとを備える。また、ONとなる時間がOFFとなる時間よりも短く設定された方形波によって構成されるコントロール信号φ1、および上記コントロール信号φ1と相補的にONするとともにON時間がOFF時間よりも短く設定されたコントロール信号φ2を生成するゲートコントロール回路を備える。上記コントロール信号φ1により上記第1のスイッチ回路の開閉を行い、上記コントロール信号φ2により上記第2のスイッチ回路の開閉を行う。このような構成により、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ交流電源側と負荷側とを電気的に絶縁することができる。 Although not intended to charge such a main battery such as an EV, an example of an insulating circuit for a power supply device that converts AC power into DC power is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3595329 (Patent Document 1). Are listed. That is, the power supply device insulating circuit includes a rectifier circuit that converts an AC voltage into a DC voltage, a first capacitor that reduces a pulsating current component remaining in a DC current supplied from the rectifier circuit, and the first capacitor. A first switch circuit that simultaneously opens and closes a positive side and a negative side of a direct current supplied from a capacitor; a second capacitor that stores current supplied from the first switch circuit; and a second capacitor A second switch circuit that simultaneously opens and closes a positive side and a negative side of the supplied direct current; and a third capacitor that holds the current supplied from the second switch circuit and discharges the current to the load side. Further, the ON time is set shorter than the OFF time while the ON time is set to be complementary to the control signal φ1 configured by the square wave set shorter than the OFF time and the control signal φ1. A gate control circuit for generating the control signal φ2 is provided. The first switch circuit is opened and closed by the control signal φ1, and the second switch circuit is opened and closed by the control signal φ2. With such a configuration, an AC voltage can be converted to a DC voltage without using a power transformer that occupies a large volume, and the AC power supply side and the load side can be electrically insulated.
また、双方向型の昇降圧回路の一例として、たとえば、特開2001−268900号公報(特許文献2)には、以下のような構成が開示されている。すなわち、低電圧のバッテリに入力端側を接続するとともに出力端側をDCモータに接続した双方向型昇降圧チョッパ回路である。この双方向型昇降圧チョッパ回路は、スイッチング素子とダイオードを並列に接続した複数のスイッチング回路と、スイッチング回路を2個接続したカスコード回路とを備える。そして、DCモータの駆動時にはバッテリの電圧を昇圧または降圧してDCモータを駆動し、DCモータの回生時にはDCモータの逆起電力を昇圧または降圧してバッテリを充電する。 Further, as an example of a bidirectional type step-up / down circuit, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-268900 (Patent Document 2) discloses the following configuration. That is, a bidirectional buck-boost chopper circuit in which an input end side is connected to a low-voltage battery and an output end side is connected to a DC motor. This bidirectional buck-boost chopper circuit includes a plurality of switching circuits in which switching elements and diodes are connected in parallel, and a cascode circuit in which two switching circuits are connected. When the DC motor is driven, the voltage of the battery is increased or decreased to drive the DC motor, and when the DC motor is regenerated, the back electromotive force of the DC motor is increased or decreased to charge the battery.
双方向型の電力変換装置では、自動車側および家側間で電力を双方向に伝達するために、電力変換装置内で入力電圧のレベルを調整して出力する必要がある。 In the bidirectional power converter, in order to transmit power bidirectionally between the automobile side and the house side, it is necessary to adjust and output the level of the input voltage in the power converter.
しかしながら、特許文献1に記載の電源装置用絶縁回路では、電力変換装置内で入力電圧のレベルを調整することができない。
However, the power supply device isolation circuit described in
また、特許文献1に記載の電源装置用絶縁回路を双方向型の電力変換装置に変更する場合には、たとえば特許文献2に記載の構成のように昇降圧回路を双方向化し、かつ絶縁回路を双方向化するためにスイッチの数を増やす必要があるため、回路構成が複雑になってしまう。
In addition, when the insulating circuit for a power supply device described in
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことが可能な電力変換装置および電力変換システムを提供することである。 This invention was made in order to solve the above-mentioned subject, and the objective is to provide the power converter device and power conversion system which can perform bidirectional | two-way power conversion with a simple structure.
(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電力変換装置は、受けた直流電力を交流電力に変換して第1電源ノードに供給するためのインバータ回路が内部または外部に設けられ、上記第1電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第2電源ノードに供給する第1電力変換動作、および上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記インバータ回路へ出力する第2電力変換動作を行うための電力変換装置であって、上記第1電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、入力側および出力側間を絶縁しながら、上記昇降圧回路から受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記整流回路によって整流された交流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第2電源ノードへ出力するか、上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記電力伝達用絶縁回路経由で上記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための切り替え回路とを備える。 (1) In order to solve the above-described problem, in a power converter according to an aspect of the present invention, an inverter circuit for converting received DC power into AC power and supplying it to the first power supply node is provided inside or outside. A first power conversion operation provided to convert the AC power supplied from the first power supply node into DC power and supply the DC power to the second power supply node; and the DC power supplied from the second power supply node to the inverter circuit A power conversion device for performing a second power conversion operation to output to a rectifier circuit for rectifying AC power supplied from the first power supply node, and boosting or stepping down the received power for output A rectifier circuit rectified by the rectifier circuit, a power transmission insulating circuit for transmitting power received from the step-up / down circuit while insulating between the input side and the output side The flowing power is output to the step-up / down circuit, and the power transmitted by the power transmission insulating circuit is output to the second power supply node, or the DC power supplied from the second power supply node is used for the power transmission. A switching circuit for switching whether to output to the inverter circuit via an insulating circuit.
このような構成により、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。したがって、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。 With such a configuration, a bidirectional power conversion device can be realized without making the step-up / step-down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional. Therefore, bidirectional power conversion can be performed with a simple configuration.
(2)好ましくは、上記電力変換装置は、さらに、上記整流回路および上記インバータ回路として、上記第1電源ノードから供給された交流電力を整流する動作、および受けた直流電力を交流電力に変換して上記第1電源ノードに供給する動作を行うことが可能な整流/インバータ回路を備え、上記切り替え回路は、上記整流/インバータ回路によって整流された交流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第2電源ノードへ出力するか、上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記整流/インバータ回路へ出力するかを切り替える。 (2) Preferably, the power conversion device further rectifies the AC power supplied from the first power supply node as the rectifier circuit and the inverter circuit, and converts the received DC power into AC power. And the switching circuit outputs the AC power rectified by the rectification / inverter circuit to the step-up / step-down circuit, and the switching circuit includes the rectification / inverter circuit capable of supplying the first power supply node. The power transmitted by the power transmission insulating circuit is output to the second power supply node, or the DC power supplied from the second power supply node is output to the step-up / step-down circuit and transmitted by the power transmission insulating circuit. Whether to output the generated power to the rectifier / inverter circuit is switched.
このような構成により、電力変換装置の外部にインバータ回路を別途設ける必要がなくなる。 With such a configuration, it is not necessary to separately provide an inverter circuit outside the power converter.
(3)より好ましくは、上記切り替え回路は、上記整流/インバータ回路と上記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記第2電源ノードとを電気的に接続するか、上記第2電源ノードと上記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記整流/インバータ回路とを電気的に接続するかを切り替える。 (3) More preferably, the switching circuit electrically connects the rectification / inverter circuit and the input side of the step-up / down circuit, and outputs the power transmission insulating circuit and the second power supply node. Or the second power supply node and the input side of the step-up / down circuit are electrically connected, and the output side of the power transmission insulating circuit and the rectifier / inverter circuit are electrically connected. Switch the connection.
このように、切り替え回路によって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 In this way, by changing the circuit connection by the switching circuit, it is possible to realize a bidirectional power converter without making the step-up / step-down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional.
(4)より好ましくは、上記切り替え回路は、上記整流/インバータ回路に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、第3端子とを有する第1のスイッチと、上記第1のスイッチの第2端子に電気的に接続された第1端子と、上記昇降圧回路の入力側に電気的に接続された第2端子と、第3端子とを有する第2のスイッチと、上記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、上記第1のスイッチの第3端子に電気的に接続された第3端子とを有する第3のスイッチと、上記第3のスイッチの第2端子に電気的に接続された第1端子と、上記第2電源ノードに電気的に接続された第2端子と、上記第2のスイッチの第3端子に電気的に接続された第3端子とを有する第4のスイッチとを含む。 (4) More preferably, the switching circuit includes a first switch having a first terminal electrically connected to the rectification / inverter circuit, a second terminal, and a third terminal, and the first switch A second switch having a first terminal electrically connected to a second terminal of the switch; a second terminal electrically connected to an input side of the step-up / down circuit; and a third terminal; A third switch having a first terminal electrically connected to the output side of the transmission insulating circuit, a second terminal, and a third terminal electrically connected to the third terminal of the first switch A first terminal electrically connected to the second terminal of the third switch, a second terminal electrically connected to the second power supply node, and a third terminal of the second switch. And a fourth switch having a third terminal electrically connected.
このように、切り替え回路における各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 In this way, by changing the circuit connection by switching each switch in the switching circuit, it is possible to realize a bidirectional power conversion device without making the step-up / down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional. It becomes.
(5)より好ましくは、上記第1電力変換動作において、上記第1のスイッチないし上記第4のスイッチの各々の第1端子および第2端子が接続され、上記第2電力変換動作において、上記第1のスイッチおよび上記第3のスイッチの各々の第1端子および第3端子が接続され、上記第2のスイッチおよび上記第4のスイッチの各々の第2端子および第3端子が接続される。 (5) More preferably, in the first power conversion operation, the first terminal and the second terminal of each of the first switch to the fourth switch are connected, and in the second power conversion operation, the first power conversion operation is performed. A first terminal and a third terminal of each of the first switch and the third switch are connected, and a second terminal and a third terminal of each of the second switch and the fourth switch are connected.
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 By such switch control, a bidirectional power converter can be realized without making the step-up / step-down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional.
(6)好ましくは、上記インバータ回路は、上記電力変換装置の外部に設けられ、上記切り替え回路は、上記整流回路によって整流された交流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第2電源ノードへ出力するか、上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記インバータ回路へ出力するかを切り替える。 (6) Preferably, the inverter circuit is provided outside the power converter, and the switching circuit outputs the AC power rectified by the rectifier circuit to the step-up / down circuit, and the power transmission insulation. The power transmitted by the circuit is output to the second power supply node, or the DC power supplied from the second power supply node is output to the step-up / down circuit, and the power transmitted by the power transmission insulating circuit is output. The output is switched to the inverter circuit.
このような構成により、電力変換装置において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、電力変換装置の構成の簡易化を図ることができる。 With such a configuration, it is not necessary to provide an inverter circuit for converting DC power into AC power in the power conversion device, and it is sufficient to provide a rectifier circuit. Therefore, the configuration of the power conversion device can be simplified. .
(7)より好ましくは、上記切り替え回路は、上記整流回路と上記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記第2電源ノードとを電気的に接続するか、上記第2電源ノードと上記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記インバータ回路とを電気的に接続するかを切り替える。 (7) More preferably, the switching circuit electrically connects the rectifier circuit and the input side of the step-up / down circuit, and electrically connects the output side of the power transmission insulating circuit and the second power supply node. Or whether the second power supply node and the input side of the step-up / down circuit are electrically connected, and the output side of the power transmission insulating circuit and the inverter circuit are electrically connected. Switch.
このように、切り替え回路によって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 In this way, by changing the circuit connection by the switching circuit, it is possible to realize a bidirectional power converter without making the step-up / step-down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional.
(8)より好ましくは、上記切り替え回路は、上記整流回路に電気的に接続された第1端子と、上記昇降圧回路の入力側に電気的に接続された第2端子と、第3端子とを有する第1のスイッチと、上記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、上記インバータ回路に電気的に接続された第3端子とを有する第2のスイッチと、上記第2のスイッチの第2端子に電気的に接続された第1端子と、上記第2電源ノードに電気的に接続された第2端子と、上記第1のスイッチの第3端子に電気的に接続された第3端子とを有する第3のスイッチとを含む。 (8) More preferably, the switching circuit includes a first terminal electrically connected to the rectifier circuit, a second terminal electrically connected to an input side of the step-up / down circuit, and a third terminal. A first switch electrically connected to an output side of the power transmission insulating circuit, a second terminal, and a third terminal electrically connected to the inverter circuit. A second switch; a first terminal electrically connected to a second terminal of the second switch; a second terminal electrically connected to the second power supply node; and a first terminal of the first switch. And a third switch having a third terminal electrically connected to the third terminal.
このように、切り替え回路における各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 In this way, by changing the circuit connection by switching each switch in the switching circuit, it is possible to realize a bidirectional power conversion device without making the step-up / down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional. It becomes.
(9)より好ましくは、上記第1電力変換動作において、上記第1のスイッチないし上記第3のスイッチの各々の第1端子および第2端子が接続され、上記第2電力変換動作において、上記第1のスイッチおよび上記第3のスイッチの各々の第2端子および第3端子が接続され、上記第2のスイッチの第1端子および第3端子が接続される。 (9) More preferably, in the first power conversion operation, the first terminal and the second terminal of each of the first switch to the third switch are connected, and in the second power conversion operation, the first power conversion operation is performed. The first terminal and the third terminal of each of the first switch and the third switch are connected, and the first terminal and the third terminal of the second switch are connected.
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 By such switch control, a bidirectional power converter can be realized without making the step-up / step-down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional.
(10)またこの発明の別の局面に係わる電力変換装置は、受けた直流電力を昇圧するとともに交流電力に変換して第1電源ノードに供給するためのインバータ回路が外部に設けられ、上記第1電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第2電源ノードに供給する第1電力変換動作、および上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記インバータ回路へ出力する第2電力変換動作を行うための電力変換装置であって、上記第1電源ノードから供給された交流電力を整流して出力するための整流回路と、上記整流回路から受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、入力側および出力側間を絶縁しながら、受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を上記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第2電源ノードへ出力するか、上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための切り替え回路とを備える。 (10) A power converter according to another aspect of the present invention further includes an inverter circuit for boosting received DC power, converting the received DC power into AC power, and supplying the same to the first power supply node. A first power conversion operation for converting AC power supplied from one power supply node into DC power and supplying it to a second power supply node; and a second power for outputting DC power supplied from the second power supply node to the inverter circuit. A power conversion device for performing a power conversion operation, comprising: a rectifier circuit for rectifying and outputting AC power supplied from the first power supply node; and boosting or stepping down the power received from the rectifier circuit. A step-up / step-down circuit for outputting, a power transmission insulating circuit for transmitting received power while insulating between the input side and the output side, and step-up / step-down by the step-up / down circuit The power transmitted to the power transmission isolation circuit and the power transmitted by the power transmission isolation circuit to the second power supply node, or the DC power supplied from the second power supply node to the power And a switching circuit for switching whether to output the power transmitted to the transmission insulating circuit and the power transmitted by the power transmission insulating circuit to the inverter circuit.
このような構成により、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。したがって、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。 With such a configuration, a bidirectional power conversion device can be realized without making the step-up / step-down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional. Therefore, bidirectional power conversion can be performed with a simple configuration.
(11)好ましくは、上記切り替え回路は、上記昇降圧回路の出力側と上記電力伝達用絶縁回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記第2電源ノードとを電気的に接続するか、上記第2電源ノードと上記電力伝達用絶縁回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記インバータ回路とを電気的に接続するかを切り替える。 (11) Preferably, the switching circuit electrically connects the output side of the step-up / down circuit and the input side of the power transmission insulating circuit, and the output side of the power transmission insulating circuit and the second side. A power supply node is electrically connected, or the second power supply node is electrically connected to the input side of the power transmission insulation circuit, and the output side of the power transmission insulation circuit is connected to the inverter circuit. Switch between electrical connection.
このように、切り替え回路によって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 In this way, by changing the circuit connection by the switching circuit, it is possible to realize a bidirectional power converter without making the step-up / step-down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional.
(12)より好ましくは、上記切り替え回路は、上記昇降圧回路の出力側に電気的に接続された第1端子と、上記電力伝達用絶縁回路の入力側に電気的に接続された第2端子と、第3端子とを有する第1のスイッチと、上記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、上記インバータ回路に電気的に接続された第3端子とを有する第2のスイッチと、上記第2のスイッチの第2端子に電気的に接続された第1端子と、上記第2電源ノードに電気的に接続された第2端子と、上記第1のスイッチの第3端子に電気的に接続された第3端子とを有する第3のスイッチとを含む。 (12) More preferably, the switching circuit includes a first terminal electrically connected to the output side of the step-up / step-down circuit and a second terminal electrically connected to the input side of the power transmission insulating circuit. And a first switch having a third terminal, a first terminal electrically connected to the output side of the power transmission insulating circuit, a second terminal, and the inverter circuit being electrically connected A second switch having a third terminal; a first terminal electrically connected to the second terminal of the second switch; a second terminal electrically connected to the second power supply node; A third switch having a third terminal electrically connected to the third terminal of the first switch.
このように、切り替え回路における各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 In this way, by changing the circuit connection by switching each switch in the switching circuit, it is possible to realize a bidirectional power conversion device without making the step-up / down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional. It becomes.
(13)より好ましくは、上記第1電力変換動作において、上記第1のスイッチないし上記第3のスイッチの各々の第1端子および第2端子が接続され、上記第2電力変換動作において、上記第1のスイッチおよび上記第3のスイッチの各々の第2端子および第3端子が接続され、上記第2のスイッチの第1端子および第3端子が接続される。 (13) More preferably, in the first power conversion operation, the first terminal and the second terminal of each of the first switch to the third switch are connected, and in the second power conversion operation, the first power conversion operation is performed. The first terminal and the third terminal of each of the first switch and the third switch are connected, and the first terminal and the third terminal of the second switch are connected.
このように、切り替え回路における各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 In this way, by changing the circuit connection by switching each switch in the switching circuit, it is possible to realize a bidirectional power conversion device without making the step-up / down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional. It becomes.
(14)好ましくは、上記電力伝達用絶縁回路は、第1端および第2端を有する第1の蓄電素子と、第1端および第2端を有する第2の蓄電素子と、第1端および第2端を有する第3の蓄電素子と、上記第1の蓄電素子の第1端と上記第2の蓄電素子の第1端との間に接続された第1のスイッチ素子および上記第1の蓄電素子の第2端と上記第2の蓄電素子の第2端との間に接続された第2のスイッチ素子を含み、上記第1のスイッチ素子の第1端および上記第2のスイッチ素子の第1端において受けた電力を上記第2の蓄電素子に供給するための入力スイッチ部と、上記第2の蓄電素子の第1端と上記第3の蓄電素子の第1端との間に接続された第3のスイッチ素子および上記第2の蓄電素子の第2端と上記第3の蓄電素子の第2端との間に接続された第4のスイッチ素子を含み、上記第2の蓄電素子に蓄えられた電力を上記第3の蓄電素子に供給するための出力スイッチ部とを含む。 (14) Preferably, the insulating circuit for power transmission includes a first power storage element having a first end and a second end, a second power storage element having a first end and a second end, a first end and A third power storage element having a second end; a first switch element connected between the first end of the first power storage element and the first end of the second power storage element; and A second switch element connected between a second end of the power storage element and a second end of the second power storage element, wherein the first end of the first switch element and the second switch element Connected between an input switch unit for supplying electric power received at the first end to the second power storage element, and a first end of the second power storage element and a first end of the third power storage element Between the second switch element and the second end of the second power storage element and the second end of the third power storage element Includes a fourth switching element connected, the power stored in said second storage element and an output switch for supplying to said third storage element.
このような構成により、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ第1電源ノードと第2電源ノードとを電気的に絶縁することができる。 With such a configuration, an AC voltage can be converted to a DC voltage without using a power transformer that occupies a large volume, and the first power supply node and the second power supply node can be electrically insulated.
(15)またこの発明の別の局面に係わる電力変換装置は、受けた直流電力を交流電力に変換して第1電源ノードに供給するためのインバータ回路が内部または外部に設けられ、上記第1電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第2電源ノードに供給する第1電力変換動作、および上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記インバータ回路へ出力する第2電力変換動作を行うための電力変換装置であって、上記第1電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、上記整流回路と電気的に接続され、受けた電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路と、上記昇降圧回路に電気的に接続された第1ノード、および上記第2電源ノードに電気的に接続された第2ノードを有し、上記第1ノードおよび上記第2ノード間を絶縁しながら上記第1ノードおよび上記第2ノード間で電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記昇降圧回路と、上記電力伝達用絶縁回路の第1ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第1の切り替え回路と、上記電力伝達用絶縁回路の第2ノードと、上記第2電源ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第2の切り替え回路とを備える。 (15) In the power converter according to another aspect of the present invention, an inverter circuit for converting received DC power into AC power and supplying it to the first power supply node is provided inside or outside, and the first converter A first power conversion operation for converting AC power supplied from a power supply node into DC power and supplying it to a second power supply node, and second power for outputting DC power supplied from the second power supply node to the inverter circuit A power conversion device for performing a conversion operation, wherein the rectifier circuit rectifies AC power supplied from the first power supply node, and is electrically connected to the rectifier circuit to boost or step down received power. And a first node electrically connected to the step-up / step-down circuit, and a second node electrically connected to the second power supply node, the first node and An insulating circuit for power transmission for transmitting power between the first node and the second node while insulating between the second nodes, the step-up / down circuit, and a first node of the insulating circuit for power transmission A first switching circuit for switching the polarity of the electrical connection between the first power supply node, a second node of the power transmission insulating circuit, and a second switch for switching the polarity of the electrical connection between the second power supply node. 2 switching circuits.
このような構成により、電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。したがって、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。 With such a configuration, a bidirectional power conversion device can be realized without bidirectionalizing the power transmission insulating circuit. Therefore, bidirectional power conversion can be performed with a simple configuration.
(16)好ましくは、上記電力変換装置は、さらに、上記整流回路および上記インバータ回路として、上記第1電源ノードから供給された交流電力を整流する動作、および受けた直流電力を交流電力に変換して上記第1電源ノードに供給する動作を行うことが可能な整流/インバータ回路を備える。 (16) Preferably, the power converter further functions as the rectifier circuit and the inverter circuit to rectify AC power supplied from the first power supply node, and to convert the received DC power into AC power. And a rectification / inverter circuit capable of supplying the first power supply node.
このような構成により、電力変換装置の外部にインバータ回路を別途設ける必要がなくなる。 With such a configuration, it is not necessary to separately provide an inverter circuit outside the power converter.
(17)より好ましくは、上記昇降圧回路は、上記整流/インバータ回路に電気的に接続された第1ノードおよび上記第1の切り替え回路に電気的に接続された第2ノードを有し、上記第1ノードにおいて受けた電力を昇圧または降圧して上記第2ノードから出力する動作、および上記第2ノードにおいて受けた電力を昇圧または降圧して上記第1ノードから出力する動作を行うことが可能である。 (17) More preferably, the step-up / down circuit has a first node electrically connected to the rectifier / inverter circuit and a second node electrically connected to the first switching circuit, An operation of boosting or stepping down the power received at the first node and outputting it from the second node and an operation of boosting or stepping down the power received at the second node and outputting from the first node are possible. It is.
このように、双方向の昇降圧回路を用いることにより、第1の切り替え回路および第2の切り替え回路の構成を簡易化することができる。 Thus, by using a bidirectional step-up / down circuit, the configuration of the first switching circuit and the second switching circuit can be simplified.
(18)より好ましくは、上記昇降圧回路の第2ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、上記電力伝達用絶縁回路の第1ノードおよび第2ノードの各々は正側ノードおよび負側ノードを含み、上記第2電源ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、上記第1の切り替え回路は、上記昇降圧回路の上記第2ノードの正側ノードに接続された第1端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第1ノードの正側ノードに接続された第2端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第1ノードの負側ノードに接続された第3端子とを有する第1のスイッチと、上記昇降圧回路の上記第2ノードの負側ノードに接続された第1端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第1ノードの負側ノードに接続された第2端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第1ノードの正側ノードに接続された第3端子とを有する第2のスイッチとを含み、上記第2の切り替え回路は、上記電力伝達用絶縁回路の上記第2ノードの正側ノードに接続された第1端子と、上記第2電源ノードの正側ノードに接続された第2端子と、上記第2電源ノードの負側ノードに接続された第3端子とを有する第3のスイッチと、上記電力伝達用絶縁回路の上記第2ノードの負側ノードに接続された第1端子と、上記第2電源ノードの負側ノードに接続された第2端子と、上記第2電源ノードの正側ノードに接続された第3端子とを有する第4のスイッチとを含む。 (18) More preferably, the second node of the step-up / down circuit includes a positive node and a negative node, and each of the first node and the second node of the power transmission insulating circuit is a positive node and a negative node. The second power supply node includes a positive side node and a negative side node, and the first switching circuit includes a first terminal connected to a positive side node of the second node of the step-up / down circuit, and A first terminal having a second terminal connected to the positive side node of the first node of the power transmission insulating circuit and a third terminal connected to a negative side node of the first node of the power transmission insulating circuit. A first terminal connected to the negative side node of the second node of the step-up / down circuit, a second terminal connected to the negative side node of the first node of the insulating circuit for power transmission, The power transmission isolation circuit; A second switch having a third terminal connected to the positive node of the node, wherein the second switching circuit is connected to the positive node of the second node of the power transmission insulating circuit A third switch having a first terminal, a second terminal connected to a positive node of the second power supply node, and a third terminal connected to a negative node of the second power supply node; A first terminal connected to the negative node of the second node of the second isolation node; a second terminal connected to the negative node of the second power supply node; and a positive node of the second power supply node. And a fourth switch having a third terminal connected thereto.
このような構成により、第1の切り替え回路および第2の切り替え回路におけるスイッチの数を少なくすることができる。また、第1の切り替え回路および第2の切り替え回路間の配線が不要となるため、配線が複雑になることを防ぐことができる。また、電力変換装置では、通常、ある程度大きな電力を伝達するために、配線としてたとえばハーネスが用いられるが、このようなハーネスの長さを短くすることが可能となる。 With such a configuration, the number of switches in the first switching circuit and the second switching circuit can be reduced. In addition, since wiring between the first switching circuit and the second switching circuit is unnecessary, it is possible to prevent the wiring from becoming complicated. Moreover, in a power converter device, for example, a harness is used as wiring in order to transmit a certain amount of power, but the length of such a harness can be shortened.
(19)より好ましくは、上記第1電力変換動作および上記第2電力変換動作において、上記第1のスイッチないし上記第4のスイッチの各々の第1端子および第2端子が接続される状態と、上記第1のスイッチないし上記第4のスイッチの各々の第1端子および第3端子が接続される状態とが切り替えられる。 (19) More preferably, in the first power conversion operation and the second power conversion operation, the first terminal and the second terminal of each of the first switch to the fourth switch are connected, The state where the first terminal and the third terminal of each of the first switch to the fourth switch are connected is switched.
このようなスイッチ制御により、電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 Such switch control makes it possible to realize a bidirectional power converter without making the power transmission insulating circuit bidirectional.
(20)好ましくは、上記インバータ回路は、上記電力変換装置の外部に設けられ、上記電力変換装置は、さらに、上記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を上記第1の切り替え回路へ出力するか、上記第1の切り替え回路経由で上記電力伝達用絶縁回路から伝達された直流電力を上記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための第3の切り替え回路を備える。 (20) Preferably, the inverter circuit is provided outside the power converter, and the power converter further outputs the power boosted or stepped down by the step-up / down circuit to the first switching circuit. Or a third switching circuit for switching whether to output the DC power transmitted from the power transmission insulating circuit via the first switching circuit to the inverter circuit.
このような構成により、電力変換装置において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、電力変換装置の構成の簡易化を図ることができる。 With such a configuration, it is not necessary to provide an inverter circuit for converting DC power into AC power in the power conversion device, and it is sufficient to provide a rectifier circuit. Therefore, the configuration of the power conversion device can be simplified. .
(21)より好ましくは、上記昇降圧回路の第2ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、上記電力伝達用絶縁回路の第1ノードおよび第2ノードの各々は正側ノードおよび負側ノードを含み、上記第2電源ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、上記インバータ回路は正側ノードおよび負側ノードを含み、上記第1の切り替え回路は、第1端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第1ノードの正側ノードに接続された第2端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第1ノードの負側ノードに接続された第3端子とを有する第1のスイッチと、第1端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第1ノードの負側ノードに接続された第2端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第1ノードの正側ノードに接続された第3端子とを有する第2のスイッチとを含み、上記第2の切り替え回路は、上記電力伝達用絶縁回路の上記第2ノードの正側ノードに接続された第1端子と、上記第2電源ノードの正側ノードに接続された第2端子と、上記第2電源ノードの負側ノードに接続された第3端子とを有する第3のスイッチと、上記電力伝達用絶縁回路の上記第2ノードの負側ノードに接続された第1端子と、上記第2電源ノードの負側ノードに接続された第2端子と、上記第2電源ノードの正側ノードに接続された第3端子とを有する第4のスイッチとを含み、上記第3の切り替え回路は、上記昇降圧回路の上記第2ノードの正側ノードに接続された第1端子と、上記第1のスイッチの第1端子に接続された第2端子と、上記インバータ回路の負側ノードに接続された第3端子とを有する第5のスイッチと、上記昇降圧回路の上記第2ノードの負側ノードに接続された第1端子と、上記第2のスイッチの第1端子に接続された第2端子と、上記インバータ回路の正側ノードに接続された第3端子とを有する第6のスイッチとを含む。 (21) More preferably, the second node of the step-up / step-down circuit includes a positive node and a negative node, and each of the first node and the second node of the power transmission insulating circuit is a positive node and a negative node. The second power supply node includes a positive node and a negative node; the inverter circuit includes a positive node and a negative node; the first switching circuit includes a first terminal; A first switch having a second terminal connected to the positive node of the first node of the insulation circuit and a third terminal connected to the negative node of the first node of the insulation circuit for power transmission; A first terminal, a second terminal connected to the negative node of the first node of the power transmission insulating circuit, and a second terminal connected to the positive node of the first node of the power transmission insulating circuit. Second having three terminals The second switching circuit is connected to a first terminal connected to a positive node of the second node of the power transmission insulating circuit and to a positive node of the second power supply node. A third switch having a second terminal and a third terminal connected to the negative node of the second power supply node; and a second switch connected to the negative node of the second node of the power transmission insulating circuit. A fourth switch having one terminal, a second terminal connected to the negative node of the second power supply node, and a third terminal connected to the positive node of the second power supply node, The third switching circuit includes a first terminal connected to a positive node of the second node of the step-up / step-down circuit, a second terminal connected to the first terminal of the first switch, and the inverter circuit And a third terminal connected to the negative node of A fifth switch, a first terminal connected to the negative node of the second node of the step-up / down circuit, a second terminal connected to the first terminal of the second switch, and the inverter circuit And a sixth switch having a third terminal connected to the positive side node.
このように、切り替え回路における各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 In this way, by changing the circuit connection by switching each switch in the switching circuit, it is possible to realize a bidirectional power conversion device without making the step-up / down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional. It becomes.
(22)より好ましくは、上記第1電力変換動作および上記第2電力変換動作において、上記第1のスイッチないし上記第6のスイッチの各々の第1端子および第2端子が接続される状態と、上記第1のスイッチないし上記第4のスイッチの各々の第1端子および第3端子が接続され、かつ上記第5のスイッチおよび上記第6のスイッチの第2端子および第3端子が接続される状態とが切り替えられる。 (22) More preferably, in the first power conversion operation and the second power conversion operation, a state in which the first terminal and the second terminal of each of the first switch to the sixth switch are connected; A state in which the first terminal and the third terminal of each of the first switch to the fourth switch are connected, and the second terminal and the third terminal of the fifth switch and the sixth switch are connected. And can be switched.
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。 By such switch control, a bidirectional power converter can be realized without making the step-up / step-down circuit and the power transmission insulating circuit bidirectional.
(23)より好ましくは、上記電力変換装置は、さらに、上記第1電源ノードから供給される交流電力を受けるための交流外部端子と、上記インバータ回路へ直流電力を出力するための直流外部端子とを備える。 (23) More preferably, the power converter further includes an AC external terminal for receiving AC power supplied from the first power supply node, and a DC external terminal for outputting DC power to the inverter circuit. Is provided.
このように、第1電源ノード用の端子に加えて、インバータ回路用の端子を備える構成により、電力変換装置からインバータ回路への直流電力の供給経路を確保することが可能となる。 Thus, in addition to the terminal for 1st power supply nodes, the structure provided with the terminal for inverter circuits can ensure the supply path | route of DC power from a power converter device to an inverter circuit.
(24)好ましくは、上記電力伝達用絶縁回路は、上記第1ノードである第1端および第2端を有する第1の蓄電素子と、第1端および第2端を有する第2の蓄電素子と、上記第2ノードである第1端および第2端を有する第3の蓄電素子と、上記第1の蓄電素子の第1端と上記第2の蓄電素子の第1端との間に接続された第1のスイッチ素子および上記第1の蓄電素子の第2端と上記第2の蓄電素子の第2端との間に接続された第2のスイッチ素子を含み、上記第1ノードおよび上記第2の蓄電素子間で電力を伝達するための第1の電力伝達スイッチ部と、上記第2の蓄電素子の第1端と上記第3の蓄電素子の第1端との間に接続された第3のスイッチ素子および上記第2の蓄電素子の第2端と上記第3の蓄電素子の第2端との間に接続された第4のスイッチ素子を含み、上記第2の蓄電素子および上記第2ノード間で電力を伝達するための第2の電力伝達スイッチ部とを含む。 (24) Preferably, the power transmission insulating circuit includes a first power storage element having a first end and a second end as the first node, and a second power storage element having a first end and a second end. And a third power storage element having a first end and a second end as the second node, and a connection between the first end of the first power storage element and the first end of the second power storage element A first switching element and a second switching element connected between a second end of the first power storage element and a second end of the second power storage element, the first node and Connected between a first power transfer switch unit for transmitting power between the second power storage elements, and a first end of the second power storage element and a first end of the third power storage element Connected between the second end of the third switch element and the second power storage element and the second end of the third power storage element. Includes a fourth switching element, and a second power transmission switching unit for transmitting power between said second power storage device and the second node.
このような構成により、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ第1電源ノードと第2電源ノードとを電気的に絶縁することができる。 With such a configuration, an AC voltage can be converted to a DC voltage without using a power transformer that occupies a large volume, and the first power supply node and the second power supply node can be electrically insulated.
(25)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電力変換システムは、受けた直流電力を交流電力に変換して第1電源ノードに供給するための第1の電力変換装置と、上記第1電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第2電源ノードに供給する第1電力変換動作、および上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記第1の電力変換装置へ出力する第2電力変換動作を行うための第2の電力変換装置とを備え、上記第2の電力変換装置は、上記第1電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、入力側および出力側間を絶縁しながら、上記昇降圧回路から受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記整流回路によって整流された交流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第2電源ノードへ出力するか、上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第1の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第1の切り替え回路とを含む。 (25) In order to solve the above problem, a power conversion system according to an aspect of the present invention includes a first power conversion device for converting received DC power into AC power and supplying the AC power to a first power supply node. A first power conversion operation for converting the AC power supplied from the first power supply node into DC power and supplying the DC power to the second power supply node; and the DC power supplied from the second power supply node as the first power. A second power conversion device for performing a second power conversion operation to be output to the conversion device, wherein the second power conversion device rectifies AC power supplied from the first power supply node. A circuit, a step-up / step-down circuit for boosting or stepping down the received power, and an output transmission insulating circuit for transmitting the power received from the step-up / down circuit while insulating between the input side and the output side And the above rectification AC power rectified by a path is output to the step-up / down circuit, and power transmitted by the power transmission insulating circuit is output to the second power supply node, or DC power supplied from the second power supply node. And a first switching circuit for switching whether to output the power transmitted by the power transmission insulating circuit to the first power converter.
このような構成により、電力変換装置において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、電力変換装置の構成の簡易化を図ることができる。 With such a configuration, it is not necessary to provide an inverter circuit for converting DC power into AC power in the power conversion device, and it is sufficient to provide a rectifier circuit. Therefore, the configuration of the power conversion device can be simplified. .
(26)またこの発明の別の局面に係わる電力変換システムは、受けた直流電力を交流電力に変換して第1電源ノードに供給するための第1の電力変換装置と、上記第1電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第2電源ノードに供給する第1電力変換動作、および上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記第1の電力変換装置へ出力する第2電力変換動作を行うための第2の電力変換装置とを備え、上記第2の電力変換装置は、上記第1電源ノードから供給された交流電力を整流して出力するための整流回路と、上記整流回路から受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、入力側および出力側間を絶縁しながら、受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を上記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第2電源ノードへ出力するか、上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第1の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第1の切り替え回路とを含む。 (26) A power conversion system according to another aspect of the present invention includes a first power conversion device for converting received DC power into AC power and supplying it to a first power supply node, and the first power supply node. A first power conversion operation for converting the AC power supplied from DC to DC power and supplying it to the second power supply node, and a DC power supplied from the second power supply node to the first power converter. A second power conversion device for performing two power conversion operations, wherein the second power conversion device rectifies and outputs AC power supplied from the first power supply node; A step-up / step-down circuit for boosting or stepping down and outputting the power received from the rectifier circuit, a power transmission insulating circuit for transmitting the received power while insulating between the input side and the output side, and the step-up / down circuit Ascending by pressure circuit Alternatively, the step-down power is output to the power transmission insulating circuit, and the power transmitted by the power transmission insulating circuit is output to the second power supply node, or the DC power supplied from the second power supply node. And a first switching circuit for switching whether to output the power transmitted by the power transmission insulating circuit to the first power converter.
このような構成により、電力変換装置において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、電力変換装置の構成の簡易化を図ることができる。 With such a configuration, it is not necessary to provide an inverter circuit for converting DC power into AC power in the power conversion device, and it is sufficient to provide a rectifier circuit. Therefore, the configuration of the power conversion device can be simplified. .
(27)好ましくは、上記電力変換システムは、さらに、直流電力を生成するための発電装置と、上記発電装置によって生成された直流電力を上記第1の電力変換装置へ出力するか、上記第2の電力変換装置から受けた直流電力を上記第1の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第2の切り替え回路とを備える。 (27) Preferably, the power conversion system further outputs a direct-current power generated by the power generation device and the direct-current power generated by the power generation device to the first power conversion device, or the second power conversion system. And a second switching circuit for switching whether to output the DC power received from the power converter to the first power converter.
このような構成により、第2の電力変換装置から出力される直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路として発電装置用のインバータ回路を流用することができるため、低コストで電力変換システムを構築することができる。 With such a configuration, an inverter circuit for a power generator can be used as an inverter circuit for converting DC power output from the second power converter into AC power. Can be built.
(28)より好ましくは、上記第2電源ノードには蓄電池が接続され、上記第1の電力変換装置は、上記第2の電力変換装置が上記第2電力変換動作を行っている状態において、上記蓄電池の蓄電量を監視し、上記蓄電量が所定値以下になると、上記第2の電力変換装置における上記第1の切り替え回路を制御することにより、上記第2の電力変換装置の上記第2電力変換動作を停止し、さらに、上記第2の切り替え回路を制御することにより、上記発電装置によって生成された直流電力を上記第1の電力変換装置へ出力する。 (28) More preferably, a storage battery is connected to the second power supply node, and the first power conversion device is in the state where the second power conversion device performs the second power conversion operation. The amount of electricity stored in the storage battery is monitored, and when the amount of electricity stored is less than or equal to a predetermined value, the second power of the second power conversion device is controlled by controlling the first switching circuit in the second power conversion device. The conversion operation is stopped, and further, the second switching circuit is controlled to output the DC power generated by the power generation device to the first power conversion device.
このような構成により、蓄電池の充電量を自動的に監視し、第1電源ノードへの電力供給元を適切に切り替えることができる。 With such a configuration, the charge amount of the storage battery can be automatically monitored, and the power supply source to the first power supply node can be appropriately switched.
(29)好ましくは、上記第1の電力変換装置は、上記第2の電力変換装置との電気的接続の有無を監視し、上記電気的接続を検出すると、上記第2の電力変換装置における上記第1の切り替え回路を制御することにより、上記第2の電力変換装置の上記第1電力変換動作を開始する。 (29) Preferably, the first power conversion device monitors the presence / absence of an electrical connection with the second power conversion device, and detects the electrical connection, so that the second power conversion device The first power conversion operation of the second power converter is started by controlling the first switching circuit.
このような構成により、第1の電力変換装置に第2の電力変換装置が接続されたことを自動的に認識し、第1電源ノードへの電力供給を適切に開始することができる。 With such a configuration, it is possible to automatically recognize that the second power conversion device is connected to the first power conversion device, and appropriately start power supply to the first power supply node.
(30)またこの発明の別の局面に係わる電力変換システムは、受けた直流電力を交流電力に変換して第1電源ノードに供給するための第1の電力変換装置と、上記第1電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第2電源ノードに供給する第1電力変換動作、および上記第2電源ノードから供給された直流電力を上記第1の電力変換装置へ出力する第2電力変換動作を行うための第2の電力変換装置とを備え、上記第2の電力変換装置は、上記第1電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、上記整流回路と電気的に接続され、受けた電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路と、上記昇降圧回路に電気的に接続された第1ノード、および上記第2電源ノードに電気的に接続された第2ノードを有し、上記第1ノードおよび上記第2ノード間を絶縁しながら上記第1ノードおよび上記第2ノード間で電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記昇降圧回路と、上記電力伝達用絶縁回路の第1ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第1の切り替え回路と、上記電力伝達用絶縁回路の第2ノードと、上記第2電源ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第2の切り替え回路と、上記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を上記第1の切り替え回路へ出力するか、上記第1の切り替え回路経由で上記電力伝達用絶縁回路から伝達された直流電力を上記第1の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第3の切り替え回路とを含む。 (30) A power conversion system according to another aspect of the present invention includes a first power conversion device for converting received DC power into AC power and supplying it to a first power supply node, and the first power supply node. A first power conversion operation for converting the AC power supplied from DC to DC power and supplying it to the second power supply node, and a DC power supplied from the second power supply node to the first power converter. A second power conversion device for performing two power conversion operations, wherein the second power conversion device rectifies AC power supplied from the first power supply node, and the rectifier circuit. And a step-up / step-down circuit for boosting or stepping down received power, a first node electrically connected to the step-up / step-down circuit, and a second power supply node. Has a second node, A power transmission insulating circuit for transmitting power between the first node and the second node while insulating between the first node and the second node, the step-up / down circuit, and the power transmission insulating circuit The polarity of the electrical connection between the first switching circuit for switching the polarity of the electrical connection between the first node and the second node of the power transmission insulating circuit and the second power supply node And the power boosted or stepped down by the step-up / step-down circuit is output to the first switching circuit or transmitted from the power transmission insulating circuit via the first switching circuit. And a third switching circuit for switching whether to output the direct-current power to the first power converter.
このような構成により、電力変換装置において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、電力変換装置の構成の簡易化を図ることができる。 With such a configuration, it is not necessary to provide an inverter circuit for converting DC power into AC power in the power conversion device, and it is sufficient to provide a rectifier circuit. Therefore, the configuration of the power conversion device can be simplified. .
(31)好ましくは、上記電力変換システムは、さらに、直流電力を生成するための発電装置と、上記発電装置によって生成された直流電力を上記第1の電力変換装置へ出力するか、上記第2の電力変換装置から受けた直流電力を上記第1の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第4の切り替え回路とを備える。 (31) Preferably, the power conversion system further outputs a direct-current power generated by the power generation device for generating direct-current power to the first power conversion device or the second power generation device. And a fourth switching circuit for switching whether to output the DC power received from the power converter to the first power converter.
このような構成により、電力変換装置から出力される直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路として発電装置用のインバータ回路を流用することができるため、低コストで電力変換システムを構築することができる。 With such a configuration, an inverter circuit for a power generator can be used as an inverter circuit for converting DC power output from the power converter into AC power, so that a power conversion system can be constructed at low cost. Can do.
(32)より好ましくは、上記第2電源ノードには蓄電池が接続され、上記第1の電力変換装置は、上記第2の電力変換装置が上記第2電力変換動作を行っている状態において、上記蓄電池の蓄電量を監視し、上記蓄電量が所定値以下になると、上記第2の電力変換装置における上記第1の切り替え回路ないし上記第3の切り替え回路を制御することにより、上記第2の電力変換装置の上記第2電力変換動作を停止し、さらに、上記第4の切り替え回路を制御することにより、上記発電装置によって生成された直流電力を上記第1の電力変換装置へ出力する。 (32) More preferably, a storage battery is connected to the second power supply node, and the first power conversion device is in the state where the second power conversion device performs the second power conversion operation. The amount of electricity stored in the storage battery is monitored, and when the amount of electricity stored is less than or equal to a predetermined value, the second power is controlled by controlling the first switching circuit to the third switching circuit in the second power conversion device. The second power conversion operation of the converter is stopped, and further, the fourth switching circuit is controlled to output the DC power generated by the power generator to the first power converter.
このような構成により、蓄電池の充電量を自動的に監視し、第1電源ノードへの電力供給元を適切に切り替えることができる。 With such a configuration, the charge amount of the storage battery can be automatically monitored, and the power supply source to the first power supply node can be appropriately switched.
(33)好ましくは、上記第1の電力変換装置は、上記第2の電力変換装置との電気的接続の有無を監視し、上記電気的接続を検出すると、上記第2の電力変換装置における上記第1の切り替え回路ないし上記第3の切り替え回路を制御することにより、上記第2の電力変換装置の上記第1電力変換動作を開始する。 (33) Preferably, the first power conversion device monitors the presence or absence of an electrical connection with the second power conversion device, and detects the electrical connection, the above-described second power conversion device The first power conversion operation of the second power converter is started by controlling the first switching circuit or the third switching circuit.
このような構成により、第1の電力変換装置に第2の電力変換装置が接続されたことを自動的に認識し、第1電源ノードへの電力供給を適切に開始することができる。 With such a configuration, it is possible to automatically recognize that the second power conversion device is connected to the first power conversion device, and appropriately start power supply to the first power supply node.
本発明によれば、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。 According to the present invention, bidirectional power conversion can be performed with a simple configuration.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[構成および基本動作]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
[Configuration and basic operation]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power conversion device according to the first embodiment of the present invention.
図1を参照して、電力変換装置101は、整流/インバータ回路51と、切り替え回路52A,52Bと、昇降圧回路53と、電力伝達用絶縁回路54と、制御部14とを備える。
Referring to FIG. 1,
整流/インバータ回路51は、トランジスタTR1〜TR4と、ダイオードD1〜D4とを含む。切り替え回路52Aは、スイッチSWP1,SWP2と、スイッチSWM1,SWM2とを含む。切り替え回路52Bは、スイッチSWP3,SWP4と、スイッチSWM3,SWM4とを含む。昇降圧回路53は、キャパシタC11,C12と、インダクタL11と、トランジスタTR11と、ダイオードD15とを含む。電力伝達用絶縁回路54は、キャパシタC0〜C2と、ダイオードD9〜D12と、入力スイッチ部21と、出力スイッチ部22とを含む。入力スイッチ部21は、スイッチ素子としてのトランジスタTR21,TR22と、ダイオードD5,D6とを含む。出力スイッチ部22は、スイッチ素子としてのトランジスタTR23,TR24と、ダイオードD7,D8とを含む。電力変換装置101における各トランジスタは、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。なお、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置において、「インダクタ」は、リアクトルのような大型の部品も含むものとする。
Rectification /
整流/インバータ回路51において、トランジスタTR1は、制御部14からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードD1のカソードに接続されたコレクタと、ダイオードD1のアノードおよび電源ノードNP1に接続されたエミッタとを有する。トランジスタTR2は、制御部14からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードD2のカソードおよび電源ノードNP1に接続されたコレクタと、ダイオードD2のアノードに接続されたエミッタとを有する。トランジスタTR3は、制御部14からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードD3のカソードに接続されたコレクタと、ダイオードD3のアノードおよび電源ノードNM1に接続されたエミッタとを有する。トランジスタTR4は、制御部14からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードD4のカソードおよび電源ノードNM1に接続されたコレクタと、ダイオードD4のアノードに接続されたエミッタとを有する。
In rectification /
切り替え回路52Aにおいて、スイッチSWP1は、整流/インバータ回路51のトランジスタTR1,TR3のコレクタに接続された端子T1と、端子T2と、端子T3とを有する。スイッチSWM1は、整流/インバータ回路51のトランジスタTR2,TR4のエミッタに接続された端子T21と、端子T22と、端子T23とを有する。スイッチSWP2は、スイッチSWP1の端子T2に接続された端子T4と、昇降圧回路53の入力側に電気的に接続された端子T5と、端子T6とを有する。スイッチSWM2は、スイッチSWM1の端子T22に接続された端子T24と、昇降圧回路53の入力側に電気的に接続された端子T25と、端子T26とを有する。
In the
昇降圧回路53において、トランジスタTR11は、制御部14からの制御信号を受けるゲートと、スイッチSWP2の端子T5およびキャパシタC11の第1端に接続されたコレクタと、ダイオードD15のカソードおよびインダクタL11の第1端に接続されたエミッタとを有する。ダイオードD15のアノードとキャパシタC12の第1端とが接続されている。キャパシタC11の第2端と、インダクタL11の第2端と、キャパシタC12の第2端と、スイッチSWM2の端子T25とが接続されている。
In the step-up / step-
電力伝達用絶縁回路54において、キャパシタC0は、ダイオードD9のアノードおよび昇降圧回路53のキャパシタC12の第2端に接続された第1端と、ダイオードD10のカソードおよび昇降圧回路53のキャパシタC12の第1端に接続された第2端とを有する。トランジスタTR21は、制御部14からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードD5のカソードおよびダイオードD9のアノードに接続されたコレクタと、ダイオードD5のアノード、キャパシタC1の第1端およびダイオードD11のアノードに接続されたエミッタとを有する。トランジスタTR22は、制御部14からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードD6のカソード、ダイオードD12のカソードおよびキャパシタC1の第2端に接続されたコレクタと、ダイオードD6のアノードおよびダイオードD10のアノードに接続されたエミッタとを有する。トランジスタTR23は、制御部14からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードD7のカソードおよびダイオードD11のカソードに接続されたコレクタと、ダイオードD7のアノードおよびキャパシタC2の第1端に接続されたエミッタとを有する。トランジスタTR24は、制御部14からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードD8のカソードおよびキャパシタC2の第2端に接続されたコレクタと、ダイオードD8のアノードおよびダイオードD12のアノードに接続されたエミッタとを有する。
In the power
切り替え回路52Bにおいて、スイッチSWP3は、電力伝達用絶縁回路54の出力側に電気的に接続された、すなわち電力伝達用絶縁回路54のトランジスタTR23のエミッタに接続された端子T7と、端子T8と、スイッチSWP1の端子T3に接続された端子T9とを有する。スイッチSWM3は、電力伝達用絶縁回路54の出力側に電気的に接続された、すなわち電力伝達用絶縁回路54のトランジスタTR24のコレクタに接続された端子T27と、端子T28と、スイッチSWM1の端子T23に接続された端子T29とを有する。スイッチSWP4は、スイッチSWP3の端子T8に接続された端子T10と、正側電源ノードNP2に接続された端子T11と、スイッチSWP2の端子T6に接続された端子T12とを有する。スイッチSWM4は、スイッチSWM3の端子T28に接続された端子T30と、電源ノードNM2に接続されたT31と、スイッチSWM2の端子T26に接続された端子T32とを有する。
In the
電力変換装置101は、交流電源201から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷202に供給する。また、電力変換装置101は、負荷202から供給された直流電力を交流電力に変換して交流電源201に供給する。すなわち、電力変換装置101は、電源ノードNP1,NM1から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードNP2,NM2に供給する第1電力変換動作、および電源ノードNP2,NM2から供給された直流電力を交流電力に変換して電源ノードNP1,NM1に供給する第2電力変換動作を行う。ここで、負荷202は、たとえば、EVおよびプラグイン方式のHV等の駆動用の主電池である。
The
整流/インバータ回路51は、電源ノードNP1,NM1から供給された交流電力を整流する動作、および受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードNP1,NM1に供給する動作を行うことが可能である。
The rectifying /
より詳細には、整流/インバータ回路51は、ダイオードD1〜D4で構成されるダイオードブリッジと、ダイオードD1〜D4にそれぞれ並列接続されたトランジスタTR1〜TR4とを含む。
More specifically, rectification /
制御部14は、制御信号をトランジスタTR1〜TR4に出力することにより、トランジスタTR1〜TR4をオフする。これにより、整流/インバータ回路51は、交流電源201から受けた交流電力を全波整流して切り替え回路52Aへ出力する。
The
また、制御部14は、制御信号をトランジスタTR1〜TR4に出力することにより、トランジスタTR1〜TR4をたとえばPWM(Pulse Width Modulation)制御する。これにより、整流/インバータ回路51は、切り替え回路52Aから受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードNP1,NM1経由で交流電源201へ出力する。
In addition, the
昇降圧回路53において、トランジスタTR11は、キャパシタC11と電気的に接続され、キャパシタC11との接続ノード経由で受けた電圧すなわち切り替え回路52Aから受けた電圧をスイッチングする。インダクタL11は、トランジスタTR11によってスイッチングされた電圧を受ける。キャパシタC11は、インダクタL11に誘起された電圧を蓄える。ダイオードD15は、インダクタL11からキャパシタC11への電流を阻止する。
In the step-up / down
制御部14は、制御信号をトランジスタTR11に出力することにより、トランジスタTR11のスイッチングを制御する。これにより、昇降圧回路53は、切り替え回路52Aから受けた電力を直流電力に変換するとともに昇圧または降圧する。
The
より詳細には、昇降圧回路53の入力電圧をViとし、出力電圧をVaとし、トランジスタTR11のオンデューティ比をDとすると、出力電圧Vaは以下のように表される。
Va=−{D/(1−D)}×Vi
More specifically, when the input voltage of the step-up / down
Va = − {D / (1-D)} × Vi
この式から分かるように、昇降圧回路53は、デューティ比の設定次第で、入力電圧よりも高い出力電圧および低い出力電圧のいずれを得ることも可能である。すなわち、Vi<VaおよびVi>Vaの両方を実現することができる。なお、昇降圧回路53の出力電圧は入力電圧に対して極性が反転するので、電力伝達用絶縁回路54との電気的接続の極性は反転されている。
As can be seen from this equation, the step-up / step-
また、昇降圧回路53は、力率改善回路としての機能も有している。すなわち、トランジスタTR11は、制御部14により、昇降圧回路53の入力電圧の位相と入力電流の位相とを合わせるように制御される。
The step-up / down
電力伝達用絶縁回路54は、入力側および出力側間を絶縁しながら、昇降圧回路53から受けた電力を伝達する。
The power
より詳細には、キャパシタC0は、昇降圧回路53から受けた電力を蓄える。入力スイッチ部21は、トランジスタTR21のコレクタおよびトランジスタTR22のエミッタにおいて昇降圧回路53から受けた電力すなわちキャパシタC0に蓄えられた電力をキャパシタC1に供給する。出力スイッチ部22は、キャパシタC1に蓄えられた電力をキャパシタC2に供給する。キャパシタC2に蓄えられた電力は、放電されて切り替え回路52Bへ出力される。
More specifically, capacitor C 0 stores the electric power received from step-up / down
また、キャパシタC0により、昇降圧回路53によって昇圧または降圧された電力が平滑化される。また、キャパシタC0を設けることにより、電力伝達用絶縁回路54への入力電流のリップルを防ぎ、回路動作の安定化を図るという効果が得られる。
Also, the power boosted or stepped down by the step-up / down
制御部14は、制御信号をトランジスタTR21〜TR24に出力することにより、トランジスタTR21〜TR24のオンおよびオフをそれぞれ切り替える。電力伝達用絶縁回路54は、制御部14のスイッチ制御により、昇降圧回路53および切り替え回路52Bを絶縁しながら、昇降圧回路53から受けた電力を切り替え回路52Bに伝達する。
The
切り替え回路52A,52Bは、整流/インバータ回路51によって整流された交流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を電源ノードNP2,NM2経由で負荷202へ出力するか、電源ノードNP2,NM2経由で負荷202から供給された直流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を整流/インバータ回路51へ出力するかを切り替える。
The switching
ここで、スイッチSWP1,SWP2,SWP3,SWP4およびスイッチSWM1,SWM2,SWM3,SWM4は、たとえばリレー等のメカスイッチである。メカスイッチを用いることにより、低コスト化を図ることができる。 Here, the switches SWP1, SWP2, SWP3, SWP4 and the switches SWM1, SWM2, SWM3, SWM4 are mechanical switches such as relays, for example. By using a mechanical switch, the cost can be reduced.
また、メカスイッチの代わりに半導体スイッチを用いてもよい。但し、半導体スイッチではスイッチング損失が大きくなるため、半導体スイッチではなくメカスイッチを用いることにより、電力変換装置101における電力効率を高めることができる。
A semiconductor switch may be used instead of the mechanical switch. However, since the semiconductor switch has a large switching loss, the power efficiency in the
[動作]
次に、本発明の第1の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路が電力伝達を行う際の動作について図面を用いて説明する。
[Operation]
Next, an operation when the power transmission insulating circuit according to the first embodiment of the present invention performs power transmission will be described with reference to the drawings.
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路によるスイッチング動作を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a switching operation by the power transmission insulating circuit according to the first embodiment of the present invention.
図2を参照して、まず、制御部14は、期間T1において、トランジスタTR21をオンし、トランジスタTR22をオンし、トランジスタTR23をオフし、トランジスタTR24をオフする。これにより、キャパシタC0に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタC1に蓄えられる。トランジスタTR23およびTR24がオフされていることにより、昇降圧回路53および切り替え回路52B間の絶縁が確保される。
Referring to FIG. 2, first, in period T1,
次に、制御部14は、期間T2において、トランジスタTR21〜TR24をオフする。これにより、電力伝達用絶縁回路54の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。すなわち、入力スイッチ部21における各スイッチおよび出力スイッチ部22における各スイッチを介して電力伝達用絶縁回路54の入力側および出力側間、すなわち昇降圧回路53および切り替え回路52B間が短絡することを防ぐことができる。
Next, the
次に、制御部14は、期間T3において、トランジスタTR21をオフし、トランジスタTR22をオフし、トランジスタTR23をオンし、トランジスタTR24をオンする。これにより、キャパシタC1に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタC2に蓄えられる。トランジスタTR21およびTR22がオフされていることにより、昇降圧回路53および切り替え回路52B間の絶縁が確保される。
Next, in the period T3, the
次に、制御部14は、期間T4において、トランジスタTR21〜TR24をオフする。これにより、期間T2と同様に、電力伝達用絶縁回路54の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。
Next, the
ここで、期間T1〜T4において、キャパシタC0は昇降圧回路53からの電力により充電されており、また、キャパシタC2に蓄えられた電力は放電されて切り替え回路52Bへ出力されている。また、期間T2およびT4においては、キャパシタC1における電荷の移動はない。
Here, in the period T1 to T4, the capacitor C0 is charged with the electric power from the step-up / down
そして、制御部14は、これら期間T1、期間T2、期間T3および期間T4をこの順番で繰り返すことにより、電力伝達用絶縁回路54の入力側および出力側間を絶縁しながら、昇降圧回路53からの電力を切り替え回路52Bに伝達する。
The
次に、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置が双方向の電力変換を行う際の動作について図面を用いて説明する。 Next, an operation when the power conversion device according to the first embodiment of the present invention performs bidirectional power conversion will be described with reference to the drawings.
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ(家)側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。図3における点線の矢印は、電流の流れを示している。 FIG. 3 is a diagram illustrating an operation in which the power conversion device according to the first embodiment of the present invention supplies power from the infrastructure (house) side to the automobile side. The dotted arrows in FIG. 3 indicate the current flow.
図3を参照して、制御部14は、トランジスタTR1〜TR4へ制御信号を出力してトランジスタTR1〜TR4をオフする。これにより、整流/インバータ回路51は、交流電源201から受けた交流電力を全波整流して切り替え回路52Aへ出力する。
Referring to FIG. 3,
また、制御部14は、スイッチSWP1,SWP2,SWP3,SWP4およびスイッチSWM1,SWM2,SWM3,SWM4へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP1の端子T1および端子T2、スイッチSWP2の端子T4および端子T5、スイッチSWP3の端子T7および端子T8、スイッチSWP4の端子T10および端子T11、スイッチSWM1の端子T21および端子T22、スイッチSWM2の端子T24および端子T25、スイッチSWM3の端子T27および端子T28、スイッチSWM4の端子T30および端子T31をそれぞれ接続する。
Further, the
すなわち、切り替え回路52A,52Bは、整流/インバータ回路51と昇降圧回路53の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側と電源ノードNP2,NM2とを電気的に接続する。
That is, switching
これにより、整流/インバータ回路51によって整流された交流電力が昇降圧回路53へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力が電源ノードNP2,NM2経由で負荷202に供給される。
Thereby, the AC power rectified by the rectification /
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ(家)側に電力を供給する動作を示す図である。図4における点線の矢印は、電流の流れを示している。 FIG. 4 is a diagram illustrating an operation in which the power conversion device according to the first embodiment of the present invention supplies power from the automobile side to the infrastructure (house) side. The dotted arrows in FIG. 4 indicate the flow of current.
図4を参照して、制御部14は、スイッチSWP1,SWP2,SWP3,SWP4およびスイッチSWM1,SWM2,SWM3,SWM4へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP1の端子T1および端子T3、スイッチSWP2の端子T5および端子T6、スイッチSWP3の端子T7および端子T9、スイッチSWP4の端子T11および端子T12、スイッチSWM1の端子T21および端子T23、スイッチSWM2の端子T25および端子T26、スイッチSWM3の端子T27および端子T29、スイッチSWM4の端子T31および端子T32をそれぞれ接続する。
Referring to FIG. 4,
すなわち、切り替え回路52A,52Bは、電源ノードNP2,NM2と昇降圧回路53の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側と整流/インバータ回路51とを電気的に接続する。
That is, switching
これにより、負荷202から電源ノードNP2,NM2経由で供給された直流電力が昇降圧回路53へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力が整流/インバータ回路51へ出力される。
As a result, the DC power supplied from the
また、制御部14は、トランジスタTR1〜TR4へ制御信号を出力してトランジスタTR1〜TR4をPWM制御する。これにより、整流/インバータ回路51は、切り替え回路52Bから受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードNP1,NM1経由で交流電源201へ出力する。
The
制御部14は、電力変換装置101への給電が停止された状態において、図3および図4に示す切り替え回路52A,52Bの各スイッチの切り替えを行う。このような構成により、各スイッチの切り替えにおいてアークが発生することを防ぐことができるため、アーク対策を講じる必要がなくなり、電力変換装置101の構成の簡易化および低コスト化を図ることができる。このような制御部14によるスイッチの切り替え動作のタイミングは、たとえばタイマーによって制御される。たとえば、電力料金が高い昼間はバッテリの放電によって自動車側からインフラ側へ電力を供給し、電力料金が安い夜間はインフラ側から自動車側へ電力を供給してバッテリを充電することが考えられる。
The
なお、切り替え回路52A,52Bにおける各スイッチの切り替えは、手動で行ってもよい。
Note that switching of the switches in the
ところで、特許文献1に記載の電源装置用絶縁回路を双方向型の電力変換装置に変更する場合には、たとえば特許文献2に記載の構成のように昇降圧回路を双方向化し、かつ絶縁回路を双方向化するためにスイッチの数を増やす必要があるため、回路構成が複雑になってしまう。
By the way, when the insulating circuit for a power supply device described in
これに対して、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路52A,52Bは、整流/インバータ回路51によって整流された交流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を電源ノードNP2,NM2経由で負荷202へ出力するか、電源ノードNP2,NM2経由で負荷202から供給された直流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を整流/インバータ回路51へ出力するかを切り替える。
In contrast, in the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, the switching
すなわち、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路52A,52Bにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
That is, in the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, bidirectional power conversion is performed without switching the step-up / down
したがって、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置では、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。 Therefore, the power conversion device according to the first embodiment of the present invention can perform bidirectional power conversion with a simple configuration.
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路52A,52Bは、整流/インバータ回路51と昇降圧回路53の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側と電源ノードNP2,NM2とを電気的に接続するか、電源ノードNP2,NM2と昇降圧回路53の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側と整流/インバータ回路51とを電気的に接続するかを切り替える。
In the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, the switching
このように、切り替え回路52A,52Bによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
In this way, by changing the circuit connection by the switching
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路52A,52Bは、スイッチSWP1,SWP2,SWP3,SWP4およびスイッチSWM1,SWM2,SWM3,SWM4を含む。
In the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, switching
このように、切り替え回路52A,52Bにおける各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
In this way, by changing the circuit connection by switching the switches in the
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置では、インフラ(家)側から自動車側に電力を供給する動作において、スイッチSWP1の端子T1および端子T2、スイッチSWP2の端子T4および端子T5、スイッチSWP3の端子T7および端子T8、スイッチSWP4の端子T10および端子T11、スイッチSWM1の端子T21および端子T22、スイッチSWM2の端子T24および端子T25、スイッチSWM3の端子T27および端子T28、スイッチSWM4の端子T30および端子T31がそれぞれ接続される。また、自動車側からインフラ(家)側に電力を供給する動作において、スイッチSWP1の端子T1および端子T3、スイッチSWP2の端子T5および端子T6、スイッチSWP3の端子T7および端子T9、スイッチSWP4の端子T11および端子T12、スイッチSWM1の端子T21および端子T23、スイッチSWM2の端子T25および端子T26、スイッチSWM3の端子T27および端子T29、スイッチSWM4の端子T31および端子T32がそれぞれ接続される。 In the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, in the operation of supplying power from the infrastructure (house) side to the vehicle side, the terminal T1 and terminal T2 of the switch SWP1, the terminal T4 and terminal of the switch SWP2 T5, terminal T7 and terminal T8 of switch SWP3, terminal T10 and terminal T11 of switch SWP4, terminal T21 and terminal T22 of switch SWM1, terminal T24 and terminal T25 of switch SWM2, terminal T27 and terminal T28 of switch SWM3, switch SWM4 Terminals T30 and T31 are connected to each other. In the operation of supplying power from the automobile side to the infrastructure (house) side, the terminal T1 and terminal T3 of the switch SWP1, the terminal T5 and terminal T6 of the switch SWP2, the terminal T7 and terminal T9 of the switch SWP3, and the terminal T11 of the switch SWP4. And terminal T12, terminal T21 and terminal T23 of switch SWM1, terminal T25 and terminal T26 of switch SWM2, terminal T27 and terminal T29 of switch SWM3, and terminal T31 and terminal T32 of switch SWM4, respectively.
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
By such switch control, a bidirectional power converter can be realized without making the step-up / step-
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置は、図1に示すような電力伝達用絶縁回路54を備えることにより、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ電源ノードNP1,NM1と電源ノードNP2,NM2とを電気的に絶縁することができる。
In addition, the power conversion device according to the first embodiment of the present invention includes the power
なお、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置は、制御部14を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部14が電力変換装置101の外部に設けられる構成であってもよい。
In addition, although the power converter device which concerns on the 1st Embodiment of this invention was set as the structure provided with the
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路は、キャパシタC0〜C2を備える構成であるとしたが、キャパシタに限らず、コイル(インダクタ)等の他の蓄電素子を備える構成であってもよい。 Further, the power transmission insulating circuit according to the first embodiment of the present invention is configured to include the capacitors C0 to C2, but is not limited to the capacitor and includes other power storage elements such as a coil (inductor). It may be a configuration.
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第2の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る電力変換装置と比べて回路接続を変更した電力変換装置に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る電力変換装置と同様である。
<Second Embodiment>
The present embodiment relates to a power conversion device in which circuit connection is changed as compared with the power conversion device according to the first embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the power conversion apparatus according to the first embodiment.
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a power conversion device according to the second embodiment of the present invention.
図5を参照して、電力変換装置102は、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置と比べて、切り替え回路52A,52Bの代わりに切り替え回路62A,62Bを備え、昇降圧回路53の代わりに昇降圧回路63を備え、電力伝達用絶縁回路54の代わりに電力伝達用絶縁回路64を備える。
Referring to FIG. 5,
切り替え回路62Aは、スイッチSWP11と、スイッチSWM11とを含む。切り替え回路62Bは、スイッチSWP12と、スイッチSWM12とを含む。電力伝達用絶縁回路64は、キャパシタC0〜C2と、ダイオードD9〜D12と、第1電力伝達スイッチ部31と、第2電力伝達スイッチ部32とを含む。第1電力伝達スイッチ部31は、スイッチ素子としてのトランジスタTR21,TR22と、ダイオードD5,D6とを含む。第2電力伝達スイッチ部32は、スイッチ素子としてのトランジスタTR23,TR24と、ダイオードD7,D8とを含む。
The
昇降圧回路63は、整流/インバータ回路51と電気的に接続された正側ノードNP10,負側ノードNM10および切り替え回路62Aと電気的に接続された正側ノードNP11,負側ノードNM11を有する。
The step-up / step-
電力伝達用絶縁回路64は、昇降圧回路63に切り替え回路62Aを介して電気的に接続された正側ノードNP12,負側ノードNM12、および電源ノードNP2,NM2に切り替え回路62Bを介して電気的に接続されたノードNP13,NM13を有する。
The power
切り替え回路62Aにおいて、スイッチSWP11は、昇降圧回路63の負側ノードNM11に接続された端子T1と、電力伝達用絶縁回路64のキャパシタC0の第1端すなわち正側ノードNP12に接続された端子T2と、電力伝達用絶縁回路64のキャパシタC0の第2端すなわち負側ノードNM12に接続された端子T3とを有する。スイッチSWM11は、昇降圧回路63の正側ノードNP11に接続された端子T7と、電力伝達用絶縁回路64の負側ノードNM12に接続された端子T8と、電力伝達用絶縁回路64の正側ノードNP12に接続された端子T9とを有する。
In the
切り替え回路62Bにおいて、スイッチSWP12は、電力伝達用絶縁回路64のキャパシタC2の第1端すなわち正側ノードNP13に接続された端子T4と、正側電源ノードNP2に接続された端子T5と、負側電源ノードNM2に接続された端子T6とを有する。スイッチSWM12は、電力伝達用絶縁回路64のキャパシタC2の第2端すなわち負側ノードNM13に接続された端子T10と、負側電源ノードNM2に接続された端子T11と、正側電源ノードNP2に接続された端子T12とを有する。
In the
昇降圧回路63は、整流/インバータ回路51と電気的に接続され、受けた電力を昇圧または降圧する。より詳細には、昇降圧回路63は、ノードNP10,NM10において整流/インバータ回路51から受けた交流電力を直流電力に変換するとともに昇圧または降圧してノードNP11,NM11から出力する動作、およびノードNP11,NM11において切り替え回路62Aから受けた電力を直流電力に変換するとともに昇圧または降圧してノードNP10,NM10から出力する動作を行うことが可能である。たとえば、昇降圧回路63は、特許文献2に記載の昇降圧回路と同様の構成である。
The step-up / down
電力伝達用絶縁回路64は、ノードNP12,NM12およびノードNP13,NM13間を絶縁しながらノードNP12,NM12およびノードNP13,NM13間で電力を伝達する。
The power
切り替え回路62Aは、昇降圧回路63のノードNP11,NM11と、電力伝達用絶縁回路64のノードNP12,NM12との間の電気的接続の極性を切り替える。
The
切り替え回路62Bは、電力伝達用絶縁回路64のノードNP13,NM13と、電源ノードNP2,NM2との間の電気的接続の極性を切り替える。
The
[動作]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置が双方向の電力変換を行う際の動作について図面を用いて説明する。
[Operation]
Next, an operation when the power conversion device according to the second embodiment of the present invention performs bidirectional power conversion will be described with reference to the drawings.
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ(家)側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。図6における点線の矢印は、電流の流れを示している。 FIG. 6 is a diagram illustrating an operation in which the power conversion apparatus according to the second embodiment of the present invention supplies power from the infrastructure (house) side to the automobile side. A dotted arrow in FIG. 6 indicates a current flow.
図6を参照して、制御部14は、トランジスタTR1〜TR4へ制御信号を出力してトランジスタTR1〜TR4をオフする。これにより、整流/インバータ回路51は、交流電源201から受けた交流電力を全波整流して昇降圧回路63へ出力する。
Referring to FIG. 6,
また、制御部14は、スイッチSWP11,SWP12およびスイッチSWM11,SWM12へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP11の端子T1および端子T3、スイッチSWP12の端子T4および端子T5、スイッチSWM11の端子T7および端子T9、スイッチSWP12の端子T10および端子T11をそれぞれ接続する。
Further, the
すなわち、切り替え回路62Aは、昇降圧回路63の正側ノードNP11および電力伝達用絶縁回路64の正側ノードNP12を接続し、昇降圧回路63の負側ノードNM11および電力伝達用絶縁回路64の負側ノードNM12を接続する。また、切り替え回路62Bは、電力伝達用絶縁回路64の正側ノードNP13および正側電源ノードNP2を接続し、電力伝達用絶縁回路64の負側ノードNM13および負側電源ノードNM2を接続する。
That is, the switching
これにより、昇降圧回路63によって昇圧または降圧された電力が電力伝達用絶縁回路64へ出力され、この直流電力が電力伝達用絶縁回路64によって電源ノードNP2,NM2経由で負荷202に供給される。
As a result, the power boosted or stepped down by the step-up / step-
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ(家)側に電力を供給する動作を示す図である。図7における点線の矢印は、電流の流れを示している。 FIG. 7 is a diagram illustrating an operation in which the power conversion device according to the second embodiment of the present invention supplies power from the automobile side to the infrastructure (house) side. A dotted arrow in FIG. 7 indicates a current flow.
図7を参照して、制御部14は、スイッチSWP11,SWP12およびスイッチSWM11,SWM12へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP11の端子T1および端子T2、スイッチSWP12の端子T4および端子T6、スイッチSWM11の端子T7および端子T8、スイッチSWP12の端子T10および端子T12をそれぞれ接続する。
Referring to FIG. 7,
すなわち、切り替え回路62Aは、昇降圧回路63の正側ノードNP11および電力伝達用絶縁回路64の負側ノードNM12を接続し、昇降圧回路63の負側ノードNM11および電力伝達用絶縁回路64の正側ノードNP12を接続する。また、切り替え回路62Bは、電力伝達用絶縁回路64の正側ノードNP13および負側電源ノードNM2を接続し、電力伝達用絶縁回路64の負側ノードNM13および正側電源ノードNP2を接続する。
That is, the switching
これにより、負荷202から電源ノードNP2,NM2経由で直流電力が電力伝達用絶縁回路64に供給され、この電力が電力伝達用絶縁回路64によって昇降圧回路63へ伝達され、伝達された電力が昇降圧回路63によって昇圧または降圧されて整流/インバータ回路51へ出力される。
As a result, DC power is supplied from the
また、制御部14は、トランジスタTR1〜TR4へ制御信号を出力してトランジスタTR1〜TR4をPWM制御する。これにより、整流/インバータ回路51は、切り替え回路62Bから受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードNP1,NM1経由で交流電源201へ出力する。
The
また、制御部14は、電力変換装置102への給電が停止された状態において、図6および図7に示す切り替え回路62A,62Bにおける各スイッチの切り替えを行う。このような構成により、各スイッチの切り替えにおいてアークが発生することを防ぐことができるため、アーク対策を講じる必要がなくなり、構成の簡易化および低コスト化を図ることができる。このような制御部14によるスイッチの切り替え動作のタイミングは、たとえばタイマーによって制御される。たとえば、電力料金が高い昼間はバッテリの放電によって自動車側からインフラ側へ電力を供給し、電力料金が安い夜間はインフラ側から自動車側へ電力を供給してバッテリを充電することが考えられる。
In addition, the
なお、切り替え回路62A,62Bにおける各スイッチの切り替えは、手動で行ってもよい。
Note that switching of the switches in the
次に、本発明の第2の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路が電力伝達を行う際の動作について図面を用いて説明する。 Next, an operation when the power transmission insulating circuit according to the second embodiment of the present invention performs power transmission will be described with reference to the drawings.
まず、第1電力変換動作において本発明の第2の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路が電力伝達を行う際の動作について図面を用いて説明する。 First, the operation when the power transmission insulating circuit according to the second embodiment of the present invention performs power transmission in the first power conversion operation will be described with reference to the drawings.
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路によるスイッチング動作を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a switching operation by the power transmission insulating circuit according to the second embodiment of the present invention.
図8を参照して、第1電力変換動作すなわちインフラ(家)側から自動車側への電力供給動作において、まず、制御部14は、期間T1において、トランジスタTR21をオンし、トランジスタTR22をオンし、トランジスタTR23をオフし、トランジスタTR24をオフする。これにより、キャパシタC0に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタC1に蓄えられる。トランジスタTR23およびTR24がオフされていることにより、切り替え回路62Aおよび切り替え回路62B間の絶縁が確保される。
Referring to FIG. 8, in the first power conversion operation, that is, the power supply operation from the infrastructure (house) side to the vehicle side, first,
次に、制御部14は、期間T2において、トランジスタTR21〜TR24をオフする。これにより、電力伝達用絶縁回路64の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。すなわち、第1電力伝達スイッチ部31における各スイッチおよび第2電力伝達スイッチ部32における各スイッチを介して電力伝達用絶縁回路64の入力側および出力側間、すなわち切り替え回路62Aおよび切り替え回路62B間が短絡することを防ぐことができる。
Next, the
次に、制御部14は、期間T3において、トランジスタTR21をオフし、トランジスタTR22をオフし、トランジスタTR23をオンし、トランジスタTR24をオンする。これにより、キャパシタC1に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタC2に蓄えられる。トランジスタTR21およびTR22がオフされていることにより、切り替え回路62Aおよび切り替え回路62B間の絶縁が確保される。
Next, in the period T3, the
次に、制御部14は、期間T4において、トランジスタTR21〜TR24をオフする。これにより、期間T2と同様に、電力伝達用絶縁回路64の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。
Next, the
ここで、期間T1〜T4において、キャパシタC0は昇降圧回路63からの電力により充電されており、また、キャパシタC2に蓄えられた電力は放電されて切り替え回路62Bへ出力されている。また、期間T2およびT4においては、キャパシタC1における電荷の移動はない。
Here, in the period T1 to T4, the capacitor C0 is charged with the electric power from the step-up / down
そして、制御部14は、これら期間T1、期間T2、期間T3および期間T4をこの順番で繰り返すことにより、電力伝達用絶縁回路64の入力側および出力側間を絶縁しながら、切り替え回路62Aからの電力を切り替え回路62Bに伝達する。
The
また、第2電力変換動作すなわち自動車側からインフラ(家)側への電力供給動作において、まず、制御部14は、期間T11において、トランジスタTR21をオフし、トランジスタTR22をオフし、トランジスタTR23をオンし、トランジスタTR24をオンする。これにより、キャパシタC2に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタC1に蓄えられる。トランジスタTR21およびTR22がオフされていることにより、切り替え回路62Aおよび切り替え回路62B間の絶縁が確保される。
In the second power conversion operation, that is, the power supply operation from the automobile side to the infrastructure (house) side, first, in the period T11, the
次に、制御部14は、期間T12において、トランジスタTR21〜TR24をオフする。これにより、電力伝達用絶縁回路64の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。すなわち、第1電力伝達スイッチ部31における各スイッチおよび第2電力伝達スイッチ部32における各スイッチを介して電力伝達用絶縁回路64の入力側および出力側間、すなわち切り替え回路62Bおよび切り替え回路62A間が短絡することを防ぐことができる。
Next, the
次に、制御部14は、期間T13において、トランジスタTR21をオンし、トランジスタTR22をオンし、トランジスタTR23をオフし、トランジスタTR24をオフする。これにより、キャパシタC1に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタC0に蓄えられる。トランジスタTR23およびTR24がオフされていることにより、切り替え回路62Aおよび切り替え回路62B間の絶縁が確保される。
Next, in the period T13, the
次に、制御部14は、期間T14において、トランジスタTR21〜TR24をオフする。これにより、期間T12と同様に、電力伝達用絶縁回路64の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。
Next, the
ここで、期間T11〜T14において、キャパシタC2は負荷202からの電力により充電されており、また、キャパシタC0に蓄えられた電力は放電されて切り替え回路62Aへ出力されている。また、期間T12およびT14においては、キャパシタC1における電荷の移動はない。
Here, in the periods T11 to T14, the capacitor C2 is charged by the power from the
そして、制御部14は、これら期間T11、期間T12、期間T13および期間T14をこの順番で繰り返すことにより、電力伝達用絶縁回路64の入力側および出力側間を絶縁しながら、切り替え回路62Bからの電力を切り替え回路62Aに伝達する。
The
ところで、特許文献1に記載の電源装置用絶縁回路を双方向型の電力変換装置に変更する場合には、絶縁回路を双方向化するためにスイッチの数を増やす必要があるため、回路構成が複雑になってしまう。
By the way, when the insulation circuit for power supply devices described in
これに対して、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路62Aは、昇降圧回路63のノードNP11,NM11と、電力伝達用絶縁回路64のノードNP12,NM12との間の電気的接続の極性を切り替える。切り替え回路62Bは、電力伝達用絶縁回路64のノードNP13,NM13と、電源ノードNP2,NM2との間の電気的接続の極性を切り替える。
On the other hand, in the power conversion device according to the second embodiment of the present invention, the switching
すなわち、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路62A,62Bによって回路接続を変更することにより、電力伝達用絶縁回路64を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
In other words, in the power conversion device according to the second embodiment of the present invention, the circuit connection is changed by the switching
したがって、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置では、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置と同様に、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。 Therefore, in the power conversion device according to the second embodiment of the present invention, bidirectional power conversion can be performed with a simple configuration, similarly to the power conversion device according to the first embodiment of the present invention. .
また、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置では、昇降圧回路63は、整流/インバータ回路51と電気的に接続された正側ノードNP10,負側ノードNM10および切り替え回路62Aと電気的に接続された正側ノードNP11,負側ノードNM11を有し、正側ノードNP10,負側ノードNM10において受けた電力を昇圧または降圧して正側ノードNP11,負側ノードNM11から出力する動作、および正側ノードNP11,負側ノードNM11において受けた電力を昇圧または降圧して正側ノードNP10,負側ノードNM10から出力する動作を行うことが可能である。
In the power converter according to the second embodiment of the present invention, the step-up / step-
このように、双方向の昇降圧回路を用いることにより、切り替え回路62A,62Bの構成を簡易化することができる。
Thus, the configuration of the switching
また、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路62A,62Bは、スイッチSWP11,SWP12およびスイッチSWM11,SWM12を含む。
In addition, in the power conversion device according to the second embodiment of the present invention, switching
このように、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置では、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置と比べて、昇降圧回路を双方向化する必要はあるが、切り替え回路62A,62Bにおけるスイッチの合計数を8個から4個に削減することができる。また、切り替え回路62A,62B間の配線が不要となるため、配線が複雑になることを防ぐことができる。また、電力変換装置101,102では、ある程度大きな電力を伝達するために、配線としてたとえばハーネスが用いられるが、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置では、このようなハーネスの長さを短くすることが可能となる。
As described above, in the power conversion device according to the second embodiment of the present invention, it is necessary to make the step-up / step-down circuit bidirectional, as compared with the power conversion device according to the first embodiment of the present invention. The total number of switches in the
また、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置では、インフラ(家)側から自動車側に電力を供給する動作において、スイッチSWP11の端子T1および端子T3、スイッチSWP12の端子T4および端子T5、スイッチSWM11の端子T7および端子T9、スイッチSWP12の端子T10および端子T11がそれぞれ接続される。また、自動車側からインフラ(家)側に電力を供給する動作において、スイッチSWP11の端子T1および端子T2、スイッチSWP12の端子T4および端子T6、スイッチSWM11の端子T7および端子T8、スイッチSWP12の端子T10および端子T12がそれぞれ接続される。 Further, in the power conversion device according to the second embodiment of the present invention, in the operation of supplying power from the infrastructure (house) side to the automobile side, the terminal T1 and terminal T3 of the switch SWP11, the terminal T4 and terminal of the switch SWP12 T5, terminal T7 and terminal T9 of switch SWM11, and terminal T10 and terminal T11 of switch SWP12 are connected to each other. Further, in the operation of supplying electric power from the automobile side to the infrastructure (house) side, the terminals T1 and T2 of the switch SWP11, the terminals T4 and T6 of the switch SWP12, the terminals T7 and T8 of the switch SWM11, and the terminal T10 of the switch SWP12. And the terminal T12 are connected to each other.
このようなスイッチ制御により、電力伝達用絶縁回路64を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
Such switch control makes it possible to realize a bidirectional power converter without making the power
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置は、図5に示すような電力伝達用絶縁回路64を備えることにより、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ電源ノードNP1,NM1と電源ノードNP2,NM2とを電気的に絶縁することができる。
In addition, the power conversion device according to the first embodiment of the present invention includes the power
その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る電力変換装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 Since other configurations and operations are the same as those of the power conversion device according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第3の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る電力変換装置と比べてインバータ回路を外部に設けた電力変換装置に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る電力変換装置と同様である。
<Third Embodiment>
The present embodiment relates to a power conversion device in which an inverter circuit is provided outside as compared with the power conversion device according to the first embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the power conversion apparatus according to the first embodiment.
図9は、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a power conversion system according to the third embodiment of the present invention.
図9を参照して、電力変換システム301は、電力変換装置103と、インフラ側装置150と、交流電源201と、バッテリ202と、太陽光発電モジュール205と、交流外部端子TP1,TM1と、直流外部端子TP2,TM2とを備える。
Referring to FIG. 9, a
電力変換装置103は、整流回路61と、切り替え回路72A,52Bと、昇降圧回路53と、電力伝達用絶縁回路54と、制御部14とを含む。整流回路61は、ダイオードD1〜D4を含む。切り替え回路72Aは、スイッチSWP2と、スイッチSWM2とを含む。
The
インフラ側装置150は、パワーコンディショナ(インバータ回路)204と、切り替え回路72Cと、交流外部端子TP11,TM11と、直流外部端子TP12,TM12とを含む。切り替え回路72Cは、スイッチSWP21,SWM21を含む。
The
整流回路61において、ダイオードD1のアノードおよびダイオードD2のカソードが交流外部端子TP1,TP11を介して電源ノードNP1に接続され、ダイオードD3のアノードおよびダイオードD4のカソードが交流外部端子TM1,TM11を介して電源ノードNM1に接続され、ダイオードD1のカソードおよびダイオードD3のカソードが接続され、ダイオードD2のアノードおよびダイオードD4のアノードが接続されている。
In the
切り替え回路72Aにおいて、スイッチSWP2は、整流回路61のダイオードD1,D3のカソードに接続された端子T4と、昇降圧回路53の入力側に電気的に接続された端子T5と、端子T6とを有する。スイッチSWM2は、整流回路61のダイオードD2,D4のアノードに接続された端子T24と、昇降圧回路53の入力側に電気的に接続された端子T25と、端子T26とを有する。
In the
切り替え回路52Bにおいて、スイッチSWP3は、電力伝達用絶縁回路54の出力側に電気的に接続された端子T7と、端子T8と、直流外部端子TP2に電気的に接続された端子T9とを有する。スイッチSWM3は、電力伝達用絶縁回路54の出力側に電気的に接続された端子T27と、端子T28と、直流外部端子TM2に電気的に接続された端子T29とを有する。スイッチSWP4は、スイッチSWP3の端子T8に接続された端子T10と、正側電源ノードNP2に電気的に接続された端子T11と、スイッチSWP2の端子T6に接続された端子T12とを有する。スイッチSWM4は、スイッチSWM3の端子T28に接続された端子T30と、電源ノードNM2に電気的に接続されたT31と、スイッチSWM2の端子T26に接続された端子T32とを有する。
In the
インフラ側装置150の切り替え回路72Cにおいて、スイッチSWP21は、パワーコンディショナ204に電気的に接続された端子T41と、直流外部端子TP12に電気的に接続された端子T42と、太陽光発電モジュール205に電気的に接続された端子T43とを有する。スイッチSWM21は、パワーコンディショナ204に電気的に接続された端子T44と、直流外部端子TM12に電気的に接続された端子T45と、太陽光発電モジュール205に電気的に接続された端子T46とを有する。
In the
たとえば、交流外部端子TP1,TM1および直流外部端子TP2,TM2を含むコネクタと、交流外部端子TP11,TM11および直流外部端子TP12,TM12を含むコネクタとが勘合することにより、交流外部端子TP1,TM1および直流外部端子TP2,TM2と交流外部端子TP11,TM11および直流外部端子TP12,TM12とがそれぞれ接続され、電力変換装置103とインフラ側装置150とが電気的に接続される。
For example, when the connector including the AC external terminals TP1, TM1 and the DC external terminals TP2, TM2 and the connector including the AC external terminals TP11, TM11 and the DC external terminals TP12, TM12 are fitted together, the AC external terminals TP1, TM1 and DC external terminals TP2 and TM2, AC external terminals TP11 and TM11, and DC external terminals TP12 and TM12 are connected to each other, and
電力変換装置103は、交流外部端子TP1,TM1経由で交流電源201から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷202に供給する。また、電力変換装置103は、負荷202から供給された直流電力を直流外部端子TP2,TM2経由でインフラ側装置150に供給する。
The
すなわち、電力変換装置103は、電源ノードNP1,NM1から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードNP2,NM2に供給する第1電力変換動作、および電源ノードNP2,NM2から供給された直流電力を昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54経由でパワーコンディショナ204へ出力する第2電力変換動作を行う。
That is, the
太陽光発電モジュール205は、太陽光によって直流電力を生成し、スイッチSWP21,SWM21へ出力する。
The photovoltaic
スイッチSWP21,SWM21は、直流外部端子TP12,TM12を介して電力変換装置103から受けた直流電力をパワーコンディショナ204へ出力するか、太陽光発電モジュール205から受けた直流電力をパワーコンディショナ204へ出力するかを切り替える。
The switches SWP21 and SWM21 output the DC power received from the
パワーコンディショナ204は、スイッチSWP21,SWM21経由で受けた直流電力を交流電力に変換し、電源ノードNP1,NM1を介して交流電源201に供給する。
The
整流回路61は、たとえば、ダイオードD1〜D4で構成されるダイオードブリッジを含み、電源ノードNP1,NM1および交流外部端子TP1,TP11,TM1,TM11経由で交流電源201から供給された交流電力を全波整流して切り替え回路72Aへ出力する。
切り替え回路72A,52Bは、整流回路61によって整流された交流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を電源ノードNP2,NM2経由で負荷202へ出力するか、電源ノードNP2,NM2経由で負荷202から供給された直流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力をパワーコンディショナ204へ出力するかを切り替える。
The switching
[動作]
次に、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置が双方向の電力変換を行う際の動作について図面を用いて説明する。
[Operation]
Next, an operation when the power conversion device according to the third embodiment of the present invention performs bidirectional power conversion will be described with reference to the drawings.
図10は、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ(家)側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。図10における点線の矢印は、電流の流れを示している。 FIG. 10 is a diagram illustrating an operation in which the power conversion device according to the third embodiment of the present invention supplies power from the infrastructure (house) side to the automobile side. A dotted arrow in FIG. 10 indicates a current flow.
図10を参照して、たとえば、インフラ側装置150の切り替え回路72Cにおいて、スイッチSWP21の端子T41および端子T43が接続され、スイッチSWM21の端子T44および端子T46が接続される。このスイッチSWP21,SWM21の制御は、たとえばパワーコンディショナ204が行う。
Referring to FIG. 10, for example, in switching
これにより、太陽光発電モジュール205によって生成された直流電力がパワーコンディショナ204へ出力される。
Thereby, the DC power generated by the photovoltaic
電力変換装置103において、制御部14は、スイッチSWP2,SWP3,SWP4およびスイッチSWM2,SWM3,SWM4へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP2の端子T4および端子T5、スイッチSWP3の端子T7および端子T8、スイッチSWP4の端子T10および端子T11、スイッチSWM2の端子T24および端子T25、スイッチSWM3の端子T27および端子T28、スイッチSWM4の端子T30および端子T31をそれぞれ接続する。
In the
すなわち、切り替え回路72A,52Bは、整流回路61と昇降圧回路53の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側と電源ノードNP2,NM2とを電気的に接続する。
That is, switching
これにより、整流回路61によって整流された交流電力が昇降圧回路53へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力が電源ノードNP2,NM2経由で負荷202に供給される。
Thereby, the AC power rectified by the
ここで、たとえば、インフラ側装置150は、電力変換装置103との電気的接続の有無を監視し、電気的接続を検出すると、電力変換装置103における制御部14に第1電力変換動作の開始を指示する。たとえば、インフラ側装置150におけるパワーコンディショナ204が、有線通信または無線通信によって制御部14に第1電力変換動作の開始を指示する。
Here, for example, the
そして、制御部14は、この指示を受けて、切り替え回路72A,52Bを上記のように制御することにより、電力変換装置103の第1電力変換動作すなわちインフラ(家)側から自動車側への電力供給動作を開始する。
And the
このような構成により、インフラ側装置150に電力変換装置103が接続されたことを自動的に認識し、負荷202への電力供給を適切に開始することができる。
With such a configuration, it is possible to automatically recognize that the
図11は、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ(家)側に電力を供給する動作を示す図である。図11における点線の矢印は、電流の流れを示している。 FIG. 11 is a diagram illustrating an operation in which the power conversion device according to the third embodiment of the present invention supplies power from the automobile side to the infrastructure (house) side. The dotted arrows in FIG. 11 indicate the flow of current.
図11を参照して、インフラ側装置150の切り替え回路72Cにおいて、スイッチSWP21の端子T41および端子T42が接続され、スイッチSWM21の端子T44および端子T45が接続される。このスイッチSWP21,SWM21の制御は、たとえばパワーコンディショナ204が行う。
Referring to FIG. 11, in switching
電力変換装置103において、制御部14は、スイッチSWP2,SWP3,SWP4およびスイッチSWM2,SWM3,SWM4へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP2の端子T5および端子T6、スイッチSWP3の端子T7および端子T9、スイッチSWP4の端子T11および端子T12、スイッチSWM2の端子T25および端子T26、スイッチSWM3の端子T27および端子T29、スイッチSWM4の端子T31および端子T32をそれぞれ接続する。
In the
すなわち、切り替え回路72A,52Bは、電源ノードNP2,NM2と昇降圧回路53の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側と直流外部端子TP2,TM2とを電気的に接続する。
That is, switching
これにより、負荷202から電源ノードNP2,NM2経由で供給された直流電力が昇降圧回路53へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力がパワーコンディショナ204へ出力される。
As a result, the DC power supplied from the
また、インフラ側装置150は、電力変換装置103が第2電力変換動作すなわち自動車側からインフラ(家)側への電力供給動作を行っている状態において、たとえば蓄電池である負荷202の蓄電量を監視する。そして、インフラ側装置150は、蓄電量が所定値以下になると、電力変換装置103における制御部14に第2電力変換動作の停止を指示する。
In addition, the
そして、制御部14は、この指示を受けて、切り替え回路72A,52Bにおける各スイッチを開放状態へ制御することにより、電力変換装置103の第2電力変換動作を停止する。
And the
さらに、インフラ側装置150は、切り替え回路72Cを制御することにより、太陽光発電モジュール205によって生成された直流電力をインフラ側装置150へ出力する。
Furthermore, the
たとえば、電力変換装置103における制御部14が、蓄電池である負荷202の充電量を監視し、有線通信または無線通信によってインフラ側装置150におけるパワーコンディショナ204へ当該充電量を定期的に通知する。そして、パワーコンディショナ204が、通知された充電量に基づいて、切り替え回路72Cを制御し、かつ制御部14を介して切り替え回路72A,52Bを制御する。
For example, the
このような構成により、蓄電池である負荷202の充電量を自動的に監視し、交流電源201の充電元を適切に切り替えることができる。
With such a configuration, the charge amount of the
以上のように、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路72A,52Bは、整流回路61によって整流された交流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を電源ノードNP2,NM2経由で負荷202へ出力するか、電源ノードNP2,NM2経由で負荷202から供給された直流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力をパワーコンディショナ204へ出力するかを切り替える。
As described above, in the power conversion device according to the third embodiment of the present invention, the switching
すなわち、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路72A,52Bにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
That is, in the power conversion device according to the third embodiment of the present invention, bidirectional power conversion is performed by switching
したがって、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置では、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。 Therefore, the power conversion device according to the third embodiment of the present invention can perform bidirectional power conversion with a simple configuration.
また、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路72A,52Bは、整流回路61と昇降圧回路53の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側と電源ノードNP2,NM2とを電気的に接続するか、電源ノードNP2,NM2と昇降圧回路53の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側とパワーコンディショナ204とを電気的に接続するかを切り替える。
Further, in the power conversion device according to the third embodiment of the present invention, the switching
このように、切り替え回路72A,52Bによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
As described above, by changing the circuit connection by the switching
また、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路72A,52Bは、スイッチSWP2,SWP3,SWP4およびスイッチSWM2,SWM3,SWM4を含む。
In the power conversion device according to the third embodiment of the present invention, switching
このように、切り替え回路72A,52Bにおける各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
In this way, by changing the circuit connection by switching the switches in the
また、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置では、インフラ(家)側から自動車側に電力を供給する動作において、スイッチSWP2の端子T4および端子T5、スイッチSWP3の端子T7および端子T8、スイッチSWP4の端子T10および端子T11、スイッチSWM2の端子T24および端子T25、スイッチSWM3の端子T27および端子T28、スイッチSWM4の端子T30および端子T31がそれぞれ接続される。また、自動車側からインフラ(家)側に電力を供給する動作において、スイッチSWP2の端子T5および端子T6、スイッチSWP3の端子T7および端子T9、スイッチSWP4の端子T11および端子T12、スイッチSWM2の端子T25および端子T26、スイッチSWM3の端子T27および端子T29、スイッチSWM4の端子T31および端子T32がそれぞれ接続される。 Further, in the power conversion device according to the third embodiment of the present invention, in the operation of supplying power from the infrastructure (house) side to the vehicle side, the terminal T4 and terminal T5 of the switch SWP2, the terminal T7 and terminal of the switch SWP3 T8, terminal T10 and terminal T11 of switch SWP4, terminal T24 and terminal T25 of switch SWM2, terminal T27 and terminal T28 of switch SWM3, and terminal T30 and terminal T31 of switch SWM4 are connected to each other. Further, in the operation of supplying electric power from the automobile side to the infrastructure (house) side, the terminals T5 and T6 of the switch SWP2, the terminals T7 and T9 of the switch SWP3, the terminals T11 and T12 of the switch SWP4, and the terminal T25 of the switch SWM2 And a terminal T26, a terminal T27 and a terminal T29 of the switch SWM3, and a terminal T31 and a terminal T32 of the switch SWM4, respectively.
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
By such switch control, a bidirectional power converter can be realized without making the step-up / step-
また、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置では、電源ノードNP1,NM1から供給される交流電力を受けるための交流外部端子TP1,TM1と、パワーコンディショナ204へ直流電力を出力するための直流外部端子TP2,TM2とを備える。
Further, in the power conversion device according to the third embodiment of the present invention, DC power is output to AC external terminals TP1 and TM1 for receiving AC power supplied from power supply nodes NP1 and NM1, and to
このように、交流電源201用の端子に加えて、パワーコンディショナ204用の端子を備える構成により、電力変換装置103からインフラ側装置150への直流電力の供給経路を確保することが可能となる。
Thus, in addition to the terminal for alternating
また、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換システムでは、電力変換装置103は、電源ノードNP1,NM1から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードNP2,NM2に供給する第1電力変換動作、および電源ノードNP2,NM2から供給された直流電力をインフラ側装置150へ出力する第2電力変換動作を行う。そして、電力変換装置103における切り替え回路72A,52Bは、整流回路61によって整流された交流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を電源ノードNP2,NM2へ出力するか、電源ノードNP2,NM2から供給された直流電力を昇降圧回路53へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力をインフラ側装置150へ出力するかを切り替える。そして、インフラ側装置150は、受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードNP1,NM1に供給する。
Further, in the power conversion system according to the third embodiment of the present invention,
このような構成により、電力変換装置103において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置と比べて、構成の簡易化を図ることができる。
With such a configuration, it is not necessary to provide an inverter circuit for converting DC power to AC power in the
また、本発明の第3の実施の形態に係る電力変換システムでは、切り替え回路72Cは、太陽光発電モジュール205によって生成された直流電力をインフラ側装置150へ出力するか、電力変換装置103から受けた直流電力をインフラ側装置150へ出力するかを切り替える。
In the power conversion system according to the third embodiment of the present invention, the switching
このような構成により、電力変換装置103から出力される直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路として太陽光発電モジュール205用のパワーコンディショナ204を流用することができるため、低コストで電力変換システムを構築することができる。
With such a configuration, the
その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る電力変換装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 Since other configurations and operations are the same as those of the power conversion device according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第4の実施の形態>
本実施の形態は、第3の実施の形態に係る電力変換装置と比べて外部のインバータ回路の昇圧機能または降圧機能を利用する電力変換装置に関する。以下で説明する内容以外は第3の実施の形態に係る電力変換システムと同様である。
<Fourth embodiment>
The present embodiment relates to a power conversion device that uses a step-up function or a step-down function of an external inverter circuit as compared with the power conversion device according to the third embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the power conversion system according to the third embodiment.
図12は、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a power conversion system according to the fourth embodiment of the present invention.
図12を参照して、電力変換システム302は、電力変換装置104と、インフラ側装置150と、交流電源201と、バッテリ202と、太陽光発電モジュール205と、交流外部端子TP1,TM1と、直流外部端子TP2,TM2とを備える。
12,
電力変換装置104は、整流回路61と、切り替え回路82A,52Bと、昇降圧回路53と、電力伝達用絶縁回路54と、制御部14とを含む。切り替え回路82Aは、スイッチSWP2と、スイッチSWM2とを含む。
The
昇降圧回路53において、トランジスタTR11は、制御部14からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードD1,D3のカソードおよびキャパシタC11の第1端に接続されたコレクタと、ダイオードD15のカソードおよびインダクタL11の第1端に接続されたエミッタとを有する。ダイオードD15のアノードとキャパシタC12の第1端とが接続されている。キャパシタC11の第2端と、インダクタL11の第2端と、キャパシタC12の第2端と、ダイオードD2,D4のアノードとが接続されている。
In the step-up / down
切り替え回路82Aにおいて、スイッチSWP2は、昇降圧回路53の出力側に電気的に接続された、すなわちダイオードD15のアノードおよびキャパシタC12の第1端に接続された端子T4と、電力伝達用絶縁回路54の入力側に電気的に接続された、すなわち電力伝達用絶縁回路54のキャパシタC0の第2端およびダイオードD10のカソードに接続された端子T5と、スイッチSWP4の端子T12に接続された端子T6とを有する。スイッチSWM2は、昇降圧回路53の出力側に電気的に接続された、すなわちキャパシタC12の第2端に接続された端子T24と、電力伝達用絶縁回路54の入力側に電気的に接続された、すなわち電力伝達用絶縁回路54のキャパシタC0の第1端およびダイオードD9のアノードに接続された端子T25と、スイッチSWM4の端子T32に接続された端子T26とを有する。
In the
電力伝達用絶縁回路54において、キャパシタC0は、ダイオードD9のアノードおよびスイッチSWM2の端子T25に接続された第1端と、ダイオードD10のカソードおよびスイッチSWP2の端子T5に接続された第2端とを有する。
In the power
電力変換装置104は、交流外部端子TP1,TM1経由で交流電源201から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷202に供給する。また、電力変換装置104は、負荷202から供給された直流電力を直流外部端子TP2,TM2経由でインフラ側装置150へ出力する。
The
すなわち、電力変換装置104は、電源ノードNP1,NM1から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードNP2,NM2に供給する第1電力変換動作、および電源ノードNP2,NM2から供給された直流電力を電力伝達用絶縁回路54経由でパワーコンディショナ204へ出力する第2電力変換動作を行う。
That is, the
パワーコンディショナ204は、スイッチSWP21,SWM21経由で受けた直流電力を昇圧または降圧するとともに交流電力に変換して電源ノードNP1,NM1経由で交流電源201に供給する。
The
整流回路61は、たとえば、ダイオードD1〜D4で構成されるダイオードブリッジを含み、電源ノードNP1,NM1および交流外部端子TP1,TP11,TM1,TM11経由で交流電源201から供給された交流電力を全波整流して昇降圧回路53へ出力する。
切り替え回路82A,52Bは、昇降圧回路53によって昇圧または降圧された電力を電力伝達用絶縁回路54へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を電源ノードNP2,NM2経由で負荷202へ出力するか、電源ノードNP2,NM2経由で負荷202から供給された直流電力を電力伝達用絶縁回路54へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力をパワーコンディショナ204へ出力するかを切り替える。
[動作]
次に、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置が双方向の電力変換を行う際の動作について図面を用いて説明する。
[Operation]
Next, an operation when the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention performs bidirectional power conversion will be described with reference to the drawings.
図13は、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ(家)側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。図13における点線の矢印は、電流の流れを示している。 FIG. 13: is a figure which shows the operation | movement in which the power converter device which concerns on the 4th Embodiment of this invention supplies electric power from the infrastructure (house) side to the motor vehicle side. Dotted arrows in FIG. 13 indicate the flow of current.
図13を参照して、たとえば、インフラ側装置150の切り替え回路72Cにおいて、スイッチSWP21の端子T41および端子T43が接続され、スイッチSWM21の端子T44および端子T46が接続される。このスイッチSWP21,SWM21の制御は、たとえばパワーコンディショナ204が行う。
Referring to FIG. 13, for example, in switching
これにより、太陽光発電モジュール205によって生成された直流電力がパワーコンディショナ204へ出力される。
Thereby, the DC power generated by the photovoltaic
電力変換装置104において、制御部14は、スイッチSWP2,SWP3,SWP4およびスイッチSWM2,SWM3,SWM4へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP2の端子T4および端子T5、スイッチSWP3の端子T7および端子T8、スイッチSWP4の端子T10および端子T11、スイッチSWM2の端子T24および端子T25、スイッチSWM3の端子T27および端子T28、スイッチSWM4の端子T30および端子T31をそれぞれ接続する。
In the
すなわち、切り替え回路82A,52Bは、昇降圧回路53の出力側と電力伝達用絶縁回路54の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側と電源ノードNP2,NM2とを電気的に接続する。
That is, switching
これにより、昇降圧回路53によって昇圧または降圧された電力が電力伝達用絶縁回路54へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力が電源ノードNP2,NM2経由で負荷202に供給される。
As a result, the power boosted or stepped down by the step-up / down
図14は、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ(家)側に電力を供給する動作を示す図である。図14における点線の矢印は、電流の流れを示している。 FIG. 14: is a figure which shows the operation | movement in which the power converter device which concerns on the 4th Embodiment of this invention supplies electric power from the motor vehicle side to the infrastructure (house) side. The dotted arrows in FIG. 14 indicate the flow of current.
図14を参照して、インフラ側装置150の切り替え回路72Cにおいて、スイッチSWP21の端子T41および端子T42が接続され、スイッチSWM21の端子T44および端子T45が接続される。このスイッチSWP21,SWM21の制御は、たとえばパワーコンディショナ204が行う。
Referring to FIG. 14, in switching
電力変換装置104において、制御部14は、スイッチSWP2,SWP3,SWP4およびスイッチSWM2,SWM3,SWM4へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP2の端子T5および端子T6、スイッチSWP3の端子T7および端子T9、スイッチSWP4の端子T11および端子T12、スイッチSWM2の端子T25および端子T26、スイッチSWM3の端子T27および端子T29、スイッチSWM4の端子T31および端子T32をそれぞれ接続する。
In the
すなわち、切り替え回路82A,52Bは、電源ノードNP2,NM2と電力伝達用絶縁回路54の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側と直流外部端子TP2,TM2とを電気的に接続する。
That is, switching
これにより、負荷202から電源ノードNP2,NM2経由で供給された直流電力が電力伝達用絶縁回路54へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力がパワーコンディショナ204へ出力される。
As a result, the DC power supplied from the
そして、パワーコンディショナ204は、電力変換装置104から受けた直流電力を昇圧または降圧するとともに交流電力に変換し、交流電源201に供給する。
The
以上のように、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路82A,52Bは、昇降圧回路53によって昇圧または降圧された電力を電力伝達用絶縁回路54へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を電源ノードNP2,NM2経由で負荷202へ出力するか、電源ノードNP2,NM2経由で負荷202から供給された直流電力を電力伝達用絶縁回路54へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力をパワーコンディショナ204へ出力するかを切り替える。
As described above, in the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention, the switching
すなわち、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路82A,52Bにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
That is, in the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention, bidirectional power conversion is performed without switching the step-up / down
したがって、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置では、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。 Therefore, the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention can perform bidirectional power conversion with a simple configuration.
また、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路82A,52Bは、昇降圧回路53の出力側と電力伝達用絶縁回路54の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側と電源ノードNP2,NM2とを電気的に接続するか、電源ノードNP2,NM2と電力伝達用絶縁回路54の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路54の出力側とパワーコンディショナ204とを電気的に接続するかを切り替える。
In the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention, the switching
このように、切り替え回路82A,52Bによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
In this way, by changing the circuit connection by the switching
また、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路82A,52Bは、スイッチSWP2,SWP3,SWP4およびスイッチSWM2,SWM3,SWM4を含む。
In the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention, switching
このように、切り替え回路82A,52Bにおける各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
In this way, by changing the circuit connection by switching the switches in the
また、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置では、インフラ(家)側から自動車側に電力を供給する動作において、スイッチSWP2の端子T4および端子T5、スイッチSWP3の端子T7および端子T8、スイッチSWP4の端子T10および端子T11、スイッチSWM2の端子T24および端子T25、スイッチSWM3の端子T27および端子T28、スイッチSWM4の端子T30および端子T31がそれぞれ接続される。また、自動車側からインフラ(家)側に電力を供給する動作において、スイッチSWP2の端子T5および端子T6、スイッチSWP3の端子T7および端子T9、スイッチSWP4の端子T11および端子T12、スイッチSWM2の端子T25および端子T26、スイッチSWM3の端子T27および端子T29、スイッチSWM4の端子T31および端子T32がそれぞれ接続される。 Further, in the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention, in the operation of supplying power from the infrastructure (house) side to the vehicle side, the terminal T4 and terminal T5 of the switch SWP2, the terminal T7 and terminal of the switch SWP3 T8, terminal T10 and terminal T11 of switch SWP4, terminal T24 and terminal T25 of switch SWM2, terminal T27 and terminal T28 of switch SWM3, and terminal T30 and terminal T31 of switch SWM4 are connected to each other. Further, in the operation of supplying electric power from the automobile side to the infrastructure (house) side, the terminals T5 and T6 of the switch SWP2, the terminals T7 and T9 of the switch SWP3, the terminals T11 and T12 of the switch SWP4, and the terminal T25 of the switch SWM2 And a terminal T26, a terminal T27 and a terminal T29 of the switch SWM3, and a terminal T31 and a terminal T32 of the switch SWM4, respectively.
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路54を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
By such switch control, a bidirectional power converter can be realized without making the step-up / step-
また、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換システムでは、電力変換装置104は、電源ノードNP1,NM1から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードNP2,NM2に供給する第1電力変換動作、および電源ノードNP2,NM2から供給された直流電力をインフラ側装置150へ出力する第2電力変換動作を行う。電力変換装置104において、切り替え回路82A,52Bは、昇降圧回路53によって昇圧または降圧された電力を電力伝達用絶縁回路54へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力を電源ノードNP2,NM2へ出力するか、電源ノードNP2,NM2から供給された直流電力を電力伝達用絶縁回路54へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路54によって伝達された電力をインフラ側装置150へ出力するかを切り替える。そして、インフラ側装置150は、受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードNP1,NM1に供給する。
Further, in the power conversion system according to the fourth embodiment of the present invention,
このような構成により、電力変換装置104において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置と比べて、構成の簡易化を図ることができる。また、負荷202から供給された直流電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路として太陽光発電モジュール205用のパワーコンディショナ204を流用することができる。
With such a configuration, it is not necessary to provide an inverter circuit for converting DC power to AC power in the
また、本発明の第4の実施の形態に係る電力変換システムでは、切り替え回路72Cは、太陽光発電モジュール205によって生成された直流電力をインフラ側装置150へ出力するか、電力変換装置103から受けた直流電力をインフラ側装置150へ出力するかを切り替える。
In the power conversion system according to the fourth embodiment of the present invention, the switching
このような構成により、電力変換装置104から出力される直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路として太陽光発電モジュール205用のパワーコンディショナ204を流用することができるため、低コストで電力変換システムを構築することができる。
With such a configuration, the
その他の構成および動作は第3の実施の形態に係る電力変換装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 Since other configurations and operations are the same as those of the power conversion device according to the third embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第5の実施の形態>
本実施の形態は、第2の実施の形態に係る電力変換装置と比べてインバータ回路を外部に設け、かつ当該インバータ回路の昇圧機能または降圧機能を利用する電力変換装置に関する。以下で説明する内容以外は第2の実施の形態に係る電力変換装置および第4の実施の形態に係る電力変換システムと同様である。
<Fifth embodiment>
The present embodiment relates to a power conversion device that is provided with an inverter circuit outside as compared with the power conversion device according to the second embodiment and uses the boosting function or the step-down function of the inverter circuit. The contents other than those described below are the same as those of the power conversion device according to the second embodiment and the power conversion system according to the fourth embodiment.
図15は、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a power conversion system according to the fifth embodiment of the present invention.
図15を参照して、電力変換システム303は、電力変換装置105と、インフラ側装置150と、交流電源201と、バッテリ202と、太陽光発電モジュール205と、交流外部端子TP1,TM1と、直流外部端子TP2,TM2とを備える。
Referring to FIG. 15, a
電力変換装置105は、整流回路61と、切り替え回路62A,62B,62Cと、昇降圧回路53と、電力伝達用絶縁回路64と、制御部14とを含む。整流回路61は、ダイオードD1〜D4を含む。切り替え回路62Cは、スイッチSWP31と、スイッチSWM31とを含む。
The
昇降圧回路53は、整流回路61と電気的に接続された正側ノードNP10,負側ノードNM10および切り替え回路62Cと電気的に接続された正側ノードNP11,負側ノードNM11を有する。パワーコンディショナ204は、正側ノードNP21と、負側ノードNM21とを有する。
The step-up / down
切り替え回路62Cにおいて、スイッチSWP31は、昇降圧回路53の負側ノードNM11に電気的に接続された端子T21と、スイッチSWP11の端子T1に接続された端子T22と、直流外部端子TP2に電気的に接続された端子T23とを有する。スイッチSWM31は、昇降圧回路53の正側ノードNP11に電気的に接続された端子T24と、スイッチSWM11の端子T7に接続された端子T25と、直流外部端子TM2に電気的に接続された端子T26とを有する。
In the
切り替え回路62Aにおいて、スイッチSWP11は、スイッチSWP31の端子T22に接続された端子T1と、電力伝達用絶縁回路64のキャパシタC0の第1端すなわち正側ノードNP12に電気的に接続された端子T2と、電力伝達用絶縁回路64のキャパシタC0の第2端すなわち負側ノードNM12に電気的に接続された端子T3とを有する。スイッチSWM11は、スイッチSWM31の端子T25に接続された端子T7と、電力伝達用絶縁回路64の負側ノードNM12に接続された端子T8と、電力伝達用絶縁回路64の正側ノードNP12に電気的に接続された端子T9とを有する。
In the
切り替え回路62Aは、昇降圧回路53のノードNP11,NM11と、電力伝達用絶縁回路64のノードNP12,NM12との間の電気的接続の極性を切り替える。
The
切り替え回路62Bは、電力伝達用絶縁回路64のノードNP13,NM13と、電源ノードNP2,NM2との間の電気的接続の極性を切り替える。
The
インフラ側装置150の切り替え回路72Cにおいて、スイッチSWP21は、パワーコンディショナ204の負側ノードNM21に電気的に接続された端子T41と、直流外部端子TP12に電気的に接続された端子T42と、太陽光発電モジュール205に電気的に接続された端子T43とを有する。スイッチSWM21は、パワーコンディショナ204の正側ノードNP21に電気的に接続された端子T44と、直流外部端子TM12に電気的に接続された端子T45と、太陽光発電モジュール205に電気的に接続された端子T46とを有する。
In the
[動作]
次に、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置が双方向の電力変換を行う際の動作について図面を用いて説明する。
[Operation]
Next, an operation when the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention performs bidirectional power conversion will be described with reference to the drawings.
図16は、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ(家)側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。図16における点線の矢印は、電流の流れを示している。 FIG. 16: is a figure which shows the operation | movement in which the power converter device which concerns on the 5th Embodiment of this invention supplies electric power from the infrastructure (house) side to the motor vehicle side. The dotted arrows in FIG. 16 indicate the flow of current.
図16を参照して、たとえば、インフラ側装置150の切り替え回路72Cにおいて、スイッチSWP21の端子T41および端子T43が接続され、スイッチSWM21の端子T44および端子T46が接続される。このスイッチSWP21,SWM21の制御は、たとえばパワーコンディショナ204が行う。
Referring to FIG. 16, for example, in switching
これにより、太陽光発電モジュール205によって生成された直流電力がパワーコンディショナ204へ出力される。
Thereby, the DC power generated by the photovoltaic
電力変換装置105において、制御部14は、スイッチSWP11,SWP12およびスイッチSWM11,SWM12へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP11の端子T1および端子T3、スイッチSWP12の端子T4および端子T5、スイッチSWM11の端子T7および端子T9、スイッチSWP12の端子T10および端子T11をそれぞれ接続する。また、制御部14は、スイッチSWP31およびスイッチSWM31へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP31の端子T21および端子T22、スイッチSWM31の端子T24および端子T25をそれぞれ接続する。
In the
すなわち、切り替え回路62Cは、昇降圧回路53によって昇圧または降圧された電力を切り替え回路62Aへ出力する。
That is, the switching
そして、切り替え回路62Aは、昇降圧回路53の正側ノードNP11および電力伝達用絶縁回路64の正側ノードNP12を接続し、昇降圧回路53の負側ノードNM11および電力伝達用絶縁回路64の負側ノードNM12を接続する。また、切り替え回路62Bは、電力伝達用絶縁回路64の正側ノードNP13および正側電源ノードNP2を接続し、電力伝達用絶縁回路64の負側ノードNM13および負側電源ノードNM2を接続する。
The
これにより、昇降圧回路53によって昇圧または降圧された電力が電力伝達用絶縁回路64へ出力され、この直流電力が電力伝達用絶縁回路64によって電源ノードNP2,NM2経由で負荷202に供給される。
As a result, the power boosted or stepped down by the step-up / down
ここで、たとえば、インフラ側装置150は、電力変換装置105との電気的接続の有無を監視し、電気的接続を検出すると、電力変換装置105における制御部14に第1電力変換動作の開始を指示する。たとえば、インフラ側装置150におけるパワーコンディショナ204が、有線通信または無線通信によって制御部14に第1電力変換動作の開始を指示する。
Here, for example, the
そして、制御部14は、この指示を受けて、切り替え回路62A,62B,62Cを上記のように制御することにより、電力変換装置105の第1電力変換動作すなわちインフラ(家)側から自動車側への電力供給動作を開始する。
In response to this instruction, the
このような構成により、インフラ側装置150に電力変換装置105が接続されたことを自動的に認識し、負荷202への電力供給を適切に開始することができる。
With such a configuration, it is possible to automatically recognize that the
図17は、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ(家)側に電力を供給する動作を示す図である。図17における点線の矢印は、電流の流れを示している。 FIG. 17 is a diagram illustrating an operation in which the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention supplies power from the automobile side to the infrastructure (house) side. The dotted arrows in FIG. 17 indicate the flow of current.
図17を参照して、インフラ側装置150の切り替え回路72Cにおいて、スイッチSWP21の端子T41および端子T42が接続され、スイッチSWM21の端子T44および端子T45が接続される。このスイッチSWP21,SWM21の制御は、たとえばパワーコンディショナ204が行う。
Referring to FIG. 17, in switching
電力変換装置105において、制御部14は、スイッチSWP11,SWP12およびスイッチSWM11,SWM12へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP11の端子T1および端子T2、スイッチSWP12の端子T4および端子T6、スイッチSWM11の端子T7および端子T8、スイッチSWP12の端子T10および端子T12をそれぞれ接続する。また、制御部14は、スイッチSWP31およびスイッチSWM31へ制御信号を出力することにより、スイッチSWP31の端子T22および端子T23、スイッチSWM31の端子T25および端子T26をそれぞれ接続する。
In the
すなわち、切り替え回路62Cは、切り替え回路62A経由で電力伝達用絶縁回路64から伝達された直流電力をパワーコンディショナ204へ出力する。
That is, the switching
そして、切り替え回路62Aは、パワーコンディショナ204の正側ノードNP21および電力伝達用絶縁回路64の負側ノードNM12を接続し、パワーコンディショナ204の負側ノードNM21および電力伝達用絶縁回路64の正側ノードNP12を接続する。また、切り替え回路62Bは、電力伝達用絶縁回路64の正側ノードNP13および負側電源ノードNM2を接続し、電力伝達用絶縁回路64の負側ノードNM13および正側電源ノードNP2を接続する。
The
これにより、負荷202から電源ノードNP2,NM2経由で直流電力が電力伝達用絶縁回路64に供給され、この電力が電力伝達用絶縁回路64によってパワーコンディショナ204へ伝達され、伝達された電力がパワーコンディショナ204によって昇圧または降圧されるとともに交流電力に変換されて交流電源201に供給される。
As a result, DC power is supplied from the
また、インフラ側装置150は、電力変換装置105が第2電力変換動作すなわち自動車側からインフラ(家)側への電力供給動作を行っている状態において、たとえば蓄電池である負荷202の蓄電量を監視する。そして、インフラ側装置150は、蓄電量が所定値以下になると、電力変換装置105における制御部14に第2電力変換動作の停止を指示する。
In addition, the
そして、制御部14は、この指示を受けて、切り替え回路62A,62B,62Cにおける各スイッチを開放状態へ制御することにより、電力変換装置105の第2電力変換動作を停止する。
And the
さらに、インフラ側装置150は、切り替え回路72Cを制御することにより、太陽光発電モジュール205によって生成された直流電力をインフラ側装置150へ出力する。
Furthermore, the
たとえば、電力変換装置105における制御部14が、蓄電池である負荷202の充電量を監視し、有線通信または無線通信によってインフラ側装置150におけるパワーコンディショナ204へ当該充電量を定期的に通知する。そして、パワーコンディショナ204が、通知された充電量に基づいて、切り替え回路72Cを制御し、かつ制御部14を介して切り替え回路62A,62B,62Cを制御する。
For example, the
このような構成により、蓄電池である負荷202の充電量を自動的に監視し、交流電源201の充電元を適切に切り替えることができる。
With such a configuration, the charge amount of the
以上のように、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路62Cは、昇降圧回路53によって昇圧または降圧された電力を切り替え回路62Aへ出力するか、切り替え回路62A経由で電力伝達用絶縁回路64から伝達された直流電力をパワーコンディショナ204へ出力するかを切り替える。そして、切り替え回路62Aは、昇降圧回路53のノードNP11,NM11と、電力伝達用絶縁回路64のノードNP12,NM12との間の電気的接続の極性を切り替える。切り替え回路62Bは、電力伝達用絶縁回路64のノードNP13,NM13と、電源ノードNP2,NM2との間の電気的接続の極性を切り替える。
As described above, in the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention, the switching
すなわち、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路62A,62B,62Cによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路64を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
That is, in the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention, the step-up / down
したがって、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置では、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。 Therefore, the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention can perform bidirectional power conversion with a simple configuration.
また、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路62A,62Bは、スイッチSWP11,SWP12およびスイッチSWM11,SWM12を含む。切り替え回路62Cは、スイッチSWP31,SWM31を含む。
In the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention, switching
このように、切り替え回路62A,62B,62Cにおける各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路64を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
In this way, by changing the circuit connection by switching each switch in the
また、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置では、インフラ(家)側から自動車側に電力を供給する動作において、スイッチSWP11の端子T1および端子T3、スイッチSWP12の端子T4および端子T5、スイッチSWM11の端子T7および端子T9、スイッチSWP12の端子T10および端子T11がそれぞれ接続され、スイッチSWP31の端子T21および端子T22、スイッチSWM31の端子T24および端子T25がそれぞれ接続される。また、自動車側からインフラ(家)側に電力を供給する動作において、スイッチSWP11の端子T1および端子T2、スイッチSWP12の端子T4および端子T6、スイッチSWM11の端子T7および端子T8、スイッチSWP12の端子T10および端子T12がそれぞれ接続され、スイッチSWP31の端子T22および端子T23、スイッチSWM31の端子T25および端子T26がそれぞれ接続される。 Further, in the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention, in the operation of supplying power from the infrastructure (house) side to the vehicle side, the terminal T1 and terminal T3 of the switch SWP11, the terminal T4 and terminal of the switch SWP12 T5, terminal T7 and terminal T9 of switch SWM11, terminal T10 and terminal T11 of switch SWP12 are respectively connected, terminal T21 and terminal T22 of switch SWP31, and terminal T24 and terminal T25 of switch SWM31 are respectively connected. Further, in the operation of supplying electric power from the automobile side to the infrastructure (house) side, the terminals T1 and T2 of the switch SWP11, the terminals T4 and T6 of the switch SWP12, the terminals T7 and T8 of the switch SWM11, and the terminal T10 of the switch SWP12. And the terminal T12 are connected to each other, and the terminals T22 and T23 of the switch SWP31 and the terminals T25 and T26 of the switch SWM31 are connected to each other.
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路53および電力伝達用絶縁回路64を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
By such switch control, it is possible to realize a bidirectional power converter without making the step-up / step-
また、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置では、電源ノードNP1,NM1から供給される交流電力を受けるための交流外部端子TP1,TM1と、パワーコンディショナ204へ直流電力を出力するための直流外部端子TP2,TM2とを備える。
Moreover, in the power converter device according to the fifth embodiment of the present invention, the DC power is output to the AC external terminals TP1 and TM1 for receiving the AC power supplied from the power supply nodes NP1 and NM1 and the
このように、交流電源201用の端子に加えて、パワーコンディショナ204用の端子を備える構成により、電力変換装置105からインフラ側装置150への直流電力の供給経路を確保することが可能となる。
Thus, in addition to the terminal for
また、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換システムでは、電力変換装置105は、電源ノードNP1,NM1から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードNP2,NM2に供給する第1電力変換動作、および電源ノードNP2,NM2から供給された直流電力をインフラ側装置150へ出力する第2電力変換動作を行う。電力変換装置105における切り替え回路62Cは、昇降圧回路53によって昇圧または降圧された電力を切り替え回路62Aへ出力するか、切り替え回路62A経由で電力伝達用絶縁回路64から伝達された直流電力をインフラ側装置150へ出力するかを切り替える。そして、インフラ側装置150は、受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードNP1,NM1に供給する。
In the power conversion system according to the fifth embodiment of the present invention,
このような構成により、電力変換装置105において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置と比べて、構成の簡易化を図ることができる。また、負荷202から供給された直流電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路として太陽光発電モジュール205用のパワーコンディショナ204を流用することができる。
With such a configuration, it is not necessary to provide an inverter circuit for converting DC power to AC power in the
また、本発明の第5の実施の形態に係る電力変換システムでは、切り替え回路72Cは、太陽光発電モジュール205によって生成された直流電力をインフラ側装置150へ出力するか、電力変換装置103から受けた直流電力をインフラ側装置150へ出力するかを切り替える。
In the power conversion system according to the fifth embodiment of the present invention, the switching
このような構成により、電力変換装置105から出力される直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路として太陽光発電モジュール205用のパワーコンディショナ204を流用することができるため、低コストで電力変換システムを構築することができる。
With such a configuration, the
その他の構成および動作は第2の実施の形態に係る電力変換装置および第4の実施の形態に係る電力変換システムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 Since other configurations and operations are the same as those of the power conversion device according to the second embodiment and the power conversion system according to the fourth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
上記実施の形態は、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、上記説明ではなく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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
14 制御部
21 入力スイッチ部
22 出力スイッチ部
51 整流/インバータ回路
52A,52B,62A,62B,62C,72A、72C,82A 切り替え回路
53,63 昇降圧回路
54,64 電力伝達用絶縁回路
61 整流回路
101〜105 電力変換装置
150 インフラ側装置
201 交流電源
202 負荷
204 パワーコンディショナ(インバータ回路)
205 太陽光発電モジュール
301,302,303 電力変換システム
TR1〜TR4,TR11,TR21,TR22,TR23,TR24 トランジスタ
D1〜D12,D15 ダイオード
SWP1,SWP2,SWM1,SWM2,SWP3,SWP4,SWM3,SWM4,SWP21,SWM21,SWP31,SWM31 スイッチ
C0〜C2,C11,C12 キャパシタ
L11 インダクタ
TP1,TM1,TP11,TM11 交流外部端子
TP2,TM2,TP12,TM12 直流外部端子
DESCRIPTION OF
205
Claims (33)
前記第1電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、
受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、
入力側および出力側間を絶縁しながら、前記昇降圧回路から受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記整流回路によって整流された交流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第2電源ノードへ出力するか、前記第2電源ノードから供給された直流電力を前記電力伝達用絶縁回路経由で前記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための切り替え回路とを備える、電力変換装置。 An inverter circuit for converting the received DC power into AC power and supplying it to the first power supply node is provided inside or outside, and the AC power supplied from the first power supply node is converted into DC power to be converted into the second power. A power conversion device for performing a first power conversion operation for supplying power to a power supply node and a second power conversion operation for outputting DC power supplied from the second power supply node to the inverter circuit,
A rectifier circuit for rectifying AC power supplied from the first power supply node;
A step-up / step-down circuit for boosting or stepping down the received power and outputting it;
An insulation circuit for power transmission for transmitting power received from the step-up / down circuit while insulating between the input side and the output side;
The AC power rectified by the rectifier circuit is output to the step-up / down circuit, and the power transmitted by the power transmission insulating circuit is output to the second power supply node or supplied from the second power supply node. And a switching circuit for switching whether to output DC power to the inverter circuit via the power transmission insulating circuit.
前記整流回路および前記インバータ回路として、前記第1電源ノードから供給された交流電力を整流する動作、および受けた直流電力を交流電力に変換して前記第1電源ノードに供給する動作を行うことが可能な整流/インバータ回路を備え、
前記切り替え回路は、前記整流/インバータ回路によって整流された交流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第2電源ノードへ出力するか、前記第2電源ノードから供給された直流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記整流/インバータ回路へ出力するかを切り替える、請求項1に記載の電力変換装置。 The power conversion device further includes:
As the rectifier circuit and the inverter circuit, an operation of rectifying AC power supplied from the first power supply node and an operation of converting the received DC power into AC power and supplying the AC power to the first power supply node are performed. With possible rectifier / inverter circuit,
The switching circuit outputs the AC power rectified by the rectification / inverter circuit to the step-up / down circuit and outputs the power transmitted by the power transmission insulating circuit to the second power supply node, or 2. The power according to claim 1, wherein DC power supplied from two power supply nodes is output to the step-up / down circuit and the power transmitted by the power transmission insulating circuit is switched to the rectifier / inverter circuit. Conversion device.
前記整流/インバータ回路に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、第3端子とを有する第1のスイッチと、
前記第1のスイッチの第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記昇降圧回路の入力側に電気的に接続された第2端子と、第3端子とを有する第2のスイッチと、
前記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、前記第1のスイッチの第3端子に電気的に接続された第3端子とを有する第3のスイッチと、
前記第3のスイッチの第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第2電源ノードに電気的に接続された第2端子と、前記第2のスイッチの第3端子に電気的に接続された第3端子とを有する第4のスイッチとを含む、請求項3に記載の電力変換装置。 The switching circuit is
A first switch having a first terminal electrically connected to the rectifier / inverter circuit, a second terminal, and a third terminal;
A second switch having a first terminal electrically connected to a second terminal of the first switch, a second terminal electrically connected to an input side of the step-up / down circuit, and a third terminal When,
A third terminal having a first terminal electrically connected to the output side of the power transmission insulating circuit, a second terminal, and a third terminal electrically connected to the third terminal of the first switch. And the switch
Electrically connected to a first terminal electrically connected to a second terminal of the third switch, a second terminal electrically connected to the second power supply node, and a third terminal of the second switch The power converter of Claim 3 containing the 4th switch which has the 3rd terminal connected to.
前記切り替え回路は、前記整流回路によって整流された交流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第2電源ノードへ出力するか、前記第2電源ノードから供給された直流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記インバータ回路へ出力するかを切り替える、請求項1に記載の電力変換装置。 The inverter circuit is provided outside the power converter,
The switching circuit outputs the AC power rectified by the rectifier circuit to the step-up / down circuit and outputs the power transmitted by the power transmission insulating circuit to the second power supply node or the second power supply. The power conversion device according to claim 1, wherein switching between whether to output DC power supplied from a node to the step-up / down circuit and to output power transmitted by the power transmission insulating circuit to the inverter circuit is performed.
前記整流回路に電気的に接続された第1端子と、前記昇降圧回路の入力側に電気的に接続された第2端子と、第3端子とを有する第1のスイッチと、
前記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、前記インバータ回路に電気的に接続された第3端子とを有する第2のスイッチと、
前記第2のスイッチの第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第2電源ノードに電気的に接続された第2端子と、前記第1のスイッチの第3端子に電気的に接続された第3端子とを有する第3のスイッチとを含む、請求項7に記載の電力変換装置。 The switching circuit is
A first switch having a first terminal electrically connected to the rectifier circuit, a second terminal electrically connected to an input side of the buck-boost circuit, and a third terminal;
A second switch having a first terminal electrically connected to the output side of the power transmission insulating circuit, a second terminal, and a third terminal electrically connected to the inverter circuit;
Electrically connected to a first terminal electrically connected to a second terminal of the second switch, a second terminal electrically connected to the second power supply node, and a third terminal of the first switch The power converter of Claim 7 containing the 3rd switch which has a 3rd terminal connected to.
前記第1電源ノードから供給された交流電力を整流して出力するための整流回路と、
前記整流回路から受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、
入力側および出力側間を絶縁しながら、受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を前記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第2電源ノードへ出力するか、前記第2電源ノードから供給された直流電力を前記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための切り替え回路とを備える、電力変換装置。 An inverter circuit for boosting the received DC power and converting it to AC power and supplying it to the first power supply node is provided outside, and the AC power supplied from the first power supply node is converted to DC power and converted into DC power. A power conversion device for performing a first power conversion operation for supplying power to two power supply nodes and a second power conversion operation for outputting DC power supplied from the second power supply node to the inverter circuit;
A rectifier circuit for rectifying and outputting AC power supplied from the first power supply node;
A step-up / step-down circuit for boosting or stepping down the power received from the rectifier circuit;
An insulation circuit for power transmission for transmitting received power while insulating between the input side and the output side;
The power boosted or stepped down by the step-up / down circuit is output to the power transmission insulating circuit, and the power transmitted by the power transmission insulating circuit is output to the second power supply node, or the second power supply node And a switching circuit for switching whether to output the DC power supplied from the power transmission insulating circuit to the inverter circuit and to output the power transmitted by the power transmission insulating circuit to the inverter circuit. .
前記昇降圧回路の出力側に電気的に接続された第1端子と、前記電力伝達用絶縁回路の入力側に電気的に接続された第2端子と、第3端子とを有する第1のスイッチと、
前記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、前記インバータ回路に電気的に接続された第3端子とを有する第2のスイッチと、
前記第2のスイッチの第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第2電源ノードに電気的に接続された第2端子と、前記第1のスイッチの第3端子に電気的に接続された第3端子とを有する第3のスイッチとを含む、請求項11に記載の電力変換装置。 The switching circuit is
A first switch having a first terminal electrically connected to the output side of the step-up / down circuit, a second terminal electrically connected to the input side of the power transmission insulating circuit, and a third terminal When,
A second switch having a first terminal electrically connected to the output side of the power transmission insulating circuit, a second terminal, and a third terminal electrically connected to the inverter circuit;
Electrically connected to a first terminal electrically connected to a second terminal of the second switch, a second terminal electrically connected to the second power supply node, and a third terminal of the first switch The power converter of Claim 11 containing the 3rd switch which has a 3rd terminal connected to.
第1端および第2端を有する第1の蓄電素子と、
第1端および第2端を有する第2の蓄電素子と、
第1端および第2端を有する第3の蓄電素子と、
前記第1の蓄電素子の第1端と前記第2の蓄電素子の第1端との間に接続された第1のスイッチ素子および前記第1の蓄電素子の第2端と前記第2の蓄電素子の第2端との間に接続された第2のスイッチ素子を含み、前記第1のスイッチ素子の第1端および前記第2のスイッチ素子の第1端において受けた電力を前記第2の蓄電素子に供給するための入力スイッチ部と、
前記第2の蓄電素子の第1端と前記第3の蓄電素子の第1端との間に接続された第3のスイッチ素子および前記第2の蓄電素子の第2端と前記第3の蓄電素子の第2端との間に接続された第4のスイッチ素子を含み、前記第2の蓄電素子に蓄えられた電力を前記第3の蓄電素子に供給するための出力スイッチ部とを含む、請求項1から13のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The power transmission insulating circuit is:
A first power storage element having a first end and a second end;
A second power storage element having a first end and a second end;
A third power storage element having a first end and a second end;
A first switch element connected between a first end of the first power storage element and a first end of the second power storage element; a second end of the first power storage element; and the second power storage. A second switch element connected between the second end of the element, and the power received at the first end of the first switch element and the first end of the second switch element is the second switch element. An input switch unit for supplying power to the storage element;
A third switch element connected between a first end of the second power storage element and a first end of the third power storage element, and a second end of the second power storage element and the third power storage Including a fourth switch element connected between the second end of the element, and including an output switch unit for supplying power stored in the second power storage element to the third power storage element, The power converter of any one of Claim 1 to 13.
前記第1電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、
前記整流回路と電気的に接続され、受けた電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路と、
前記昇降圧回路に電気的に接続された第1ノード、および前記第2電源ノードに電気的に接続された第2ノードを有し、前記第1ノードおよび前記第2ノード間を絶縁しながら前記第1ノードおよび前記第2ノード間で電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記昇降圧回路と、前記電力伝達用絶縁回路の第1ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第1の切り替え回路と、
前記電力伝達用絶縁回路の第2ノードと、前記第2電源ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第2の切り替え回路とを備える、電力変換装置。 An inverter circuit for converting the received DC power into AC power and supplying it to the first power supply node is provided inside or outside, and the AC power supplied from the first power supply node is converted into DC power to be converted into the second power. A power conversion device for performing a first power conversion operation for supplying power to a power supply node and a second power conversion operation for outputting DC power supplied from the second power supply node to the inverter circuit,
A rectifier circuit for rectifying AC power supplied from the first power supply node;
A step-up / step-down circuit electrically connected to the rectifier circuit for boosting or stepping down received power;
A first node electrically connected to the step-up / step-down circuit; and a second node electrically connected to the second power supply node, while insulating between the first node and the second node. An insulating circuit for power transmission for transmitting power between the first node and the second node;
A first switching circuit for switching a polarity of an electrical connection between the step-up / step-down circuit and a first node of the power transmission insulating circuit;
A power conversion device comprising: a second switching circuit for switching a polarity of an electrical connection between the second node of the power transmission insulating circuit and the second power supply node.
前記整流回路および前記インバータ回路として、前記第1電源ノードから供給された交流電力を整流する動作、および受けた直流電力を交流電力に変換して前記第1電源ノードに供給する動作を行うことが可能な整流/インバータ回路を備える、請求項15に記載の電力変換装置。 The power conversion device further includes:
As the rectifier circuit and the inverter circuit, an operation of rectifying AC power supplied from the first power supply node and an operation of converting the received DC power into AC power and supplying the AC power to the first power supply node are performed. The power conversion device according to claim 15, comprising a possible rectification / inverter circuit.
前記第1の切り替え回路は、
前記昇降圧回路の前記第2ノードの正側ノードに接続された第1端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第1ノードの正側ノードに接続された第2端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第1ノードの負側ノードに接続された第3端子とを有する第1のスイッチと、
前記昇降圧回路の前記第2ノードの負側ノードに接続された第1端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第1ノードの負側ノードに接続された第2端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第1ノードの正側ノードに接続された第3端子とを有する第2のスイッチとを含み、
前記第2の切り替え回路は、
前記電力伝達用絶縁回路の前記第2ノードの正側ノードに接続された第1端子と、前記第2電源ノードの正側ノードに接続された第2端子と、前記第2電源ノードの負側ノードに接続された第3端子とを有する第3のスイッチと、
前記電力伝達用絶縁回路の前記第2ノードの負側ノードに接続された第1端子と、前記第2電源ノードの負側ノードに接続された第2端子と、前記第2電源ノードの正側ノードに接続された第3端子とを有する第4のスイッチとを含む、請求項17に記載の電力変換装置。 The second node of the step-up / step-down circuit includes a positive side node and a negative side node, and each of the first node and the second node of the power transmission insulating circuit includes a positive side node and a negative side node, and the second power source The node includes a positive node and a negative node,
The first switching circuit includes:
A first terminal connected to a positive side node of the second node of the step-up / down circuit; a second terminal connected to a positive side node of the first node of the power transmission insulating circuit; A first switch having a third terminal connected to the negative node of the first node of the isolation circuit;
A first terminal connected to the negative node of the second node of the buck-boost circuit; a second terminal connected to the negative node of the first node of the power transmission insulating circuit; A second switch having a third terminal connected to the positive node of the first node of the isolation circuit;
The second switching circuit includes:
A first terminal connected to a positive side node of the second node of the power transmission insulating circuit; a second terminal connected to a positive side node of the second power supply node; and a negative side of the second power supply node. A third switch having a third terminal connected to the node;
A first terminal connected to a negative node of the second node of the insulating circuit for power transmission; a second terminal connected to a negative node of the second power supply node; and a positive side of the second power supply node The power conversion device according to claim 17, further comprising: a fourth switch having a third terminal connected to the node.
前記電力変換装置は、さらに、
前記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を前記第1の切り替え回路へ出力するか、前記第1の切り替え回路経由で前記電力伝達用絶縁回路から伝達された直流電力を前記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための第3の切り替え回路を備える、請求項15に記載の電力変換装置。 The inverter circuit is provided outside the power converter,
The power conversion device further includes:
The power boosted or stepped down by the step-up / down circuit is output to the first switching circuit, or the DC power transmitted from the power transmission insulating circuit via the first switching circuit is output to the inverter circuit. The power conversion device according to claim 15, further comprising a third switching circuit for switching between the two.
前記第1の切り替え回路は、
第1端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第1ノードの正側ノードに接続された第2端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第1ノードの負側ノードに接続された第3端子とを有する第1のスイッチと、
第1端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第1ノードの負側ノードに接続された第2端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第1ノードの正側ノードに接続された第3端子とを有する第2のスイッチとを含み、
前記第2の切り替え回路は、
前記電力伝達用絶縁回路の前記第2ノードの正側ノードに接続された第1端子と、前記第2電源ノードの正側ノードに接続された第2端子と、前記第2電源ノードの負側ノードに接続された第3端子とを有する第3のスイッチと、
前記電力伝達用絶縁回路の前記第2ノードの負側ノードに接続された第1端子と、前記第2電源ノードの負側ノードに接続された第2端子と、前記第2電源ノードの正側ノードに接続された第3端子とを有する第4のスイッチとを含み、
前記第3の切り替え回路は、
前記昇降圧回路の前記第2ノードの正側ノードに接続された第1端子と、前記第1のスイッチの第1端子に接続された第2端子と、前記インバータ回路の負側ノードに接続された第3端子とを有する第5のスイッチと、
前記昇降圧回路の前記第2ノードの負側ノードに接続された第1端子と、前記第2のスイッチの第1端子に接続された第2端子と、前記インバータ回路の正側ノードに接続された第3端子とを有する第6のスイッチとを含む、請求項20に記載の電力変換装置。 The second node of the step-up / step-down circuit includes a positive side node and a negative side node, and each of the first node and the second node of the power transmission insulating circuit includes a positive side node and a negative side node, and the second power source The node includes a positive node and a negative node, and the inverter circuit includes a positive node and a negative node,
The first switching circuit includes:
A first terminal; a second terminal connected to a positive node of the first node of the power transmission insulating circuit; and a third terminal connected to a negative node of the first node of the power transmission insulating circuit. A first switch having a terminal;
A first terminal; a second terminal connected to the negative node of the first node of the power transmission insulating circuit; and a third terminal connected to the positive node of the first node of the power transmission insulating circuit. A second switch having a terminal,
The second switching circuit includes:
A first terminal connected to a positive side node of the second node of the power transmission insulating circuit; a second terminal connected to a positive side node of the second power supply node; and a negative side of the second power supply node. A third switch having a third terminal connected to the node;
A first terminal connected to a negative node of the second node of the insulating circuit for power transmission; a second terminal connected to a negative node of the second power supply node; and a positive side of the second power supply node A fourth switch having a third terminal connected to the node;
The third switching circuit includes:
A first terminal connected to the positive node of the second node of the step-up / down circuit, a second terminal connected to the first terminal of the first switch, and a negative node of the inverter circuit. A fifth switch having a third terminal;
A first terminal connected to the negative node of the second node of the step-up / down circuit, a second terminal connected to the first terminal of the second switch, and a positive node of the inverter circuit. The power conversion device according to claim 20, further comprising: a sixth switch having a third terminal.
前記第1電源ノードから供給される交流電力を受けるための交流外部端子と、
前記インバータ回路へ直流電力を出力するための直流外部端子とを備える、請求項6から13および20から22のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The power conversion device further includes:
An AC external terminal for receiving AC power supplied from the first power supply node;
The power converter according to any one of claims 6 to 13 and 20 to 22, further comprising a DC external terminal for outputting DC power to the inverter circuit.
前記第1ノードである第1端および第2端を有する第1の蓄電素子と、
第1端および第2端を有する第2の蓄電素子と、
前記第2ノードである第1端および第2端を有する第3の蓄電素子と、
前記第1の蓄電素子の第1端と前記第2の蓄電素子の第1端との間に接続された第1のスイッチ素子および前記第1の蓄電素子の第2端と前記第2の蓄電素子の第2端との間に接続された第2のスイッチ素子を含み、前記第1ノードおよび前記第2の蓄電素子間で電力を伝達するための第1の電力伝達スイッチ部と、
前記第2の蓄電素子の第1端と前記第3の蓄電素子の第1端との間に接続された第3のスイッチ素子および前記第2の蓄電素子の第2端と前記第3の蓄電素子の第2端との間に接続された第4のスイッチ素子を含み、前記第2の蓄電素子および前記第2ノード間で電力を伝達するための第2の電力伝達スイッチ部とを含む、請求項15から23のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The power transmission insulating circuit is:
A first power storage element having a first end and a second end as the first node;
A second power storage element having a first end and a second end;
A third power storage element having a first end and a second end as the second node;
A first switch element connected between a first end of the first power storage element and a first end of the second power storage element; a second end of the first power storage element; and the second power storage. A first power transfer switch unit including a second switch element connected between the second end of the element and transmitting power between the first node and the second power storage element;
A third switch element connected between a first end of the second power storage element and a first end of the third power storage element, and a second end of the second power storage element and the third power storage A fourth switch element connected between the second end of the element, and a second power transfer switch unit for transmitting power between the second power storage element and the second node, The power converter according to any one of claims 15 to 23.
前記第1電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第2電源ノードに供給する第1電力変換動作、および前記第2電源ノードから供給された直流電力を前記第1の電力変換装置へ出力する第2電力変換動作を行うための第2の電力変換装置とを備え、
前記第2の電力変換装置は、
前記第1電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、
受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、
入力側および出力側間を絶縁しながら、前記昇降圧回路から受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記整流回路によって整流された交流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第2電源ノードへ出力するか、前記第2電源ノードから供給された直流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第1の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第1の切り替え回路とを含む、電力変換システム。 A first power conversion device for converting the received DC power into AC power and supplying it to the first power supply node;
A first power conversion operation for converting AC power supplied from the first power supply node into DC power and supplying the power to a second power supply node, and DC power supplied from the second power supply node as the first power conversion A second power conversion device for performing a second power conversion operation to output to the device,
The second power converter is
A rectifier circuit for rectifying AC power supplied from the first power supply node;
A step-up / step-down circuit for boosting or stepping down the received power and outputting it;
An insulation circuit for power transmission for transmitting power received from the step-up / down circuit while insulating between the input side and the output side;
The AC power rectified by the rectifier circuit is output to the step-up / down circuit, and the power transmitted by the power transmission insulating circuit is output to the second power supply node or supplied from the second power supply node. A first switching circuit for switching whether to output DC power to the step-up / step-down circuit and to output power transmitted by the power transmission insulating circuit to the first power converter. system.
前記第1電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第2電源ノードに供給する第1電力変換動作、および前記第2電源ノードから供給された直流電力を前記第1の電力変換装置へ出力する第2電力変換動作を行うための第2の電力変換装置とを備え、
前記第2の電力変換装置は、
前記第1電源ノードから供給された交流電力を整流して出力するための整流回路と、
前記整流回路から受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、
入力側および出力側間を絶縁しながら、受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を前記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第2電源ノードへ出力するか、前記第2電源ノードから供給された直流電力を前記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第1の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第1の切り替え回路とを含む、電力変換システム。 A first power conversion device for converting the received DC power into AC power and supplying it to the first power supply node;
A first power conversion operation for converting AC power supplied from the first power supply node into DC power and supplying the power to a second power supply node, and DC power supplied from the second power supply node as the first power conversion A second power conversion device for performing a second power conversion operation to output to the device,
The second power converter is
A rectifier circuit for rectifying and outputting AC power supplied from the first power supply node;
A step-up / step-down circuit for boosting or stepping down the power received from the rectifier circuit;
An insulation circuit for power transmission for transmitting received power while insulating between the input side and the output side;
The power boosted or stepped down by the step-up / down circuit is output to the power transmission insulating circuit, and the power transmitted by the power transmission insulating circuit is output to the second power supply node, or the second power supply node A first switching circuit for switching whether to output the DC power supplied from the power transmission insulating circuit to the power transmission insulating circuit and to output the power transmitted by the power transmission insulating circuit to the first power converter Including power conversion system.
直流電力を生成するための発電装置と、
前記発電装置によって生成された直流電力を前記第1の電力変換装置へ出力するか、前記第2の電力変換装置から受けた直流電力を前記第1の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第2の切り替え回路とを備える、請求項25または26に記載の電力変換システム。 The power conversion system further includes:
A power generator for generating direct current power;
For switching whether to output the DC power generated by the power generator to the first power converter or to output the DC power received from the second power converter to the first power converter. 27. The power conversion system according to claim 25 or 26, comprising a second switching circuit.
前記第1の電力変換装置は、前記第2の電力変換装置が前記第2電力変換動作を行っている状態において、前記蓄電池の蓄電量を監視し、前記蓄電量が所定値以下になると、前記第2の電力変換装置における前記第1の切り替え回路を制御することにより、前記第2の電力変換装置の前記第2電力変換動作を停止し、さらに、前記第2の切り替え回路を制御することにより、前記発電装置によって生成された直流電力を前記第1の電力変換装置へ出力する、請求項27に記載の電力変換システム。 A storage battery is connected to the second power supply node,
The first power conversion device monitors a storage amount of the storage battery in a state where the second power conversion device performs the second power conversion operation, and when the storage amount becomes a predetermined value or less, By controlling the first switching circuit in the second power conversion device, the second power conversion operation of the second power conversion device is stopped, and further, by controlling the second switching circuit. The power conversion system according to claim 27, wherein DC power generated by the power generation device is output to the first power conversion device.
前記第1電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第2電源ノードに供給する第1電力変換動作、および前記第2電源ノードから供給された直流電力を前記第1の電力変換装置へ出力する第2電力変換動作を行うための第2の電力変換装置とを備え、
前記第2の電力変換装置は、
前記第1電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、
前記整流回路と電気的に接続され、受けた電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路と、
前記昇降圧回路に電気的に接続された第1ノード、および前記第2電源ノードに電気的に接続された第2ノードを有し、前記第1ノードおよび前記第2ノード間を絶縁しながら前記第1ノードおよび前記第2ノード間で電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記昇降圧回路と、前記電力伝達用絶縁回路の第1ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第1の切り替え回路と、
前記電力伝達用絶縁回路の第2ノードと、前記第2電源ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第2の切り替え回路と、
前記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を前記第1の切り替え回路へ出力するか、前記第1の切り替え回路経由で前記電力伝達用絶縁回路から伝達された直流電力を前記第1の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第3の切り替え回路とを含む、電力変換システム。 A first power conversion device for converting the received DC power into AC power and supplying it to the first power supply node;
A first power conversion operation for converting AC power supplied from the first power supply node into DC power and supplying the power to a second power supply node, and DC power supplied from the second power supply node as the first power conversion A second power conversion device for performing a second power conversion operation to output to the device,
The second power converter is
A rectifier circuit for rectifying AC power supplied from the first power supply node;
A step-up / step-down circuit electrically connected to the rectifier circuit for boosting or stepping down received power;
A first node electrically connected to the step-up / step-down circuit; and a second node electrically connected to the second power supply node, while insulating between the first node and the second node. An insulating circuit for power transmission for transmitting power between the first node and the second node;
A first switching circuit for switching a polarity of an electrical connection between the step-up / step-down circuit and a first node of the power transmission insulating circuit;
A second switching circuit for switching the polarity of the electrical connection between the second node of the insulating circuit for power transmission and the second power supply node;
The power boosted or stepped down by the step-up / down circuit is output to the first switching circuit, or the DC power transmitted from the power transmission insulating circuit via the first switching circuit is converted to the first power conversion. And a third switching circuit for switching whether to output to the device.
直流電力を生成するための発電装置と、
前記発電装置によって生成された直流電力を前記第1の電力変換装置へ出力するか、前記第2の電力変換装置から受けた直流電力を前記第1の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第4の切り替え回路とを備える、請求項30に記載の電力変換システム。 The power conversion system further includes:
A power generator for generating direct current power;
For switching whether to output the DC power generated by the power generator to the first power converter or to output the DC power received from the second power converter to the first power converter. The power conversion system according to claim 30, comprising a fourth switching circuit.
前記第1の電力変換装置は、前記第2の電力変換装置が前記第2電力変換動作を行っている状態において、前記蓄電池の蓄電量を監視し、前記蓄電量が所定値以下になると、前記第2の電力変換装置における前記第1の切り替え回路ないし前記第3の切り替え回路を制御することにより、前記第2の電力変換装置の前記第2電力変換動作を停止し、さらに、前記第4の切り替え回路を制御することにより、前記発電装置によって生成された直流電力を前記第1の電力変換装置へ出力する、請求項31に記載の電力変換システム。 A storage battery is connected to the second power supply node,
The first power conversion device monitors a storage amount of the storage battery in a state where the second power conversion device performs the second power conversion operation, and when the storage amount becomes a predetermined value or less, By controlling the first switching circuit to the third switching circuit in the second power converter, the second power conversion operation of the second power converter is stopped, and further, the fourth power converter 32. The power conversion system according to claim 31, wherein a DC power generated by the power generation device is output to the first power conversion device by controlling a switching circuit.
The first power conversion device monitors the presence or absence of an electrical connection with the second power conversion device, and detects the electrical connection, the first switching circuit or the second switching circuit in the second power conversion device. The power conversion system according to any one of claims 30 to 32, wherein the first power conversion operation of the second power conversion device is started by controlling the third switching circuit.
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|---|---|---|---|---|
| CN109672321A (en) * | 2018-11-30 | 2019-04-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | Power supply conversion method, device, equipment and medium |
| WO2021192359A1 (en) * | 2020-03-25 | 2021-09-30 | 株式会社日立製作所 | Bidirectional dc-dc converter |
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2010
- 2010-08-25 JP JP2010187999A patent/JP2012034559A/en active Pending
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