JP2014033552A - Power circuit and power conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源回路およびこの電源回路を備えた太陽光発電用のパワーコンディショナに関するものである。 The present invention relates to a power supply circuit and a power conditioner for photovoltaic power generation provided with the power supply circuit.
近年、地球温暖化の原因となるCO2の排出量削減問題や、いずれ枯渇が予想される化石燃料に対する代替エネルギーへの関心が高まってきている中で、クリーンでかつ無尽蔵のエネルギー源である太陽光による太陽光発電システムが注目を集めている。 In recent years, there has been an increasing interest in reducing CO2 emissions that cause global warming, and alternative energy for fossil fuels that are expected to be depleted. Solar energy is a clean and inexhaustible energy source. The solar power generation system by is attracting attention.
太陽光発電システムにおいては、太陽電池モジュールによって発電された直流電力を一般の電気機器で使用可能な交流電力に変換するパワーコンディショナが重要な構成機器となっている。このパワーコンディショナには、住宅用に適した単相出力タイプ、公共施設・業務用に適した三相出力タイプ、また屋内用、屋外用など設置場所に応じた種類などがある。 In a photovoltaic power generation system, a power conditioner that converts direct-current power generated by a solar cell module into alternating-current power that can be used by a general electric device is an important component. This power conditioner includes a single-phase output type suitable for residential use, a three-phase output type suitable for public facilities and business use, and types according to installation locations such as indoor use and outdoor use.
上記のようなパワーコンディショナには、直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路が搭載されている。インバータ回路としては、特許文献1に示されるように、IGBTなどのスイッチング素子をブリッジ構成にしたものが知られており、ブリッジ内のそれぞれのスイッチング素子が所定のパターンでON/OFFされることにより交流出力波形が生成されている。このスイッチング素子のON/OFFは、スイッチング素子のゲートへの制御信号と、スイッチング素子のゲートを駆動するための電源の供給とによって行われる。
In the power conditioner as described above, an inverter circuit for converting DC power into AC power is mounted. As an inverter circuit, as shown in
上記特許文献1に示される従来技術は、スイッチング素子のゲートの個数分だけゲート電源回路を必要とする。これは、各スイッチング素子の電位が異なるためゲート電源を独立に構成する必要があるからである。なお、電位が共通な部分に関しては1つの電源でまとめるなどの工夫ができるものの、基本的にはゲートの個数分だけゲート電源回路が必要となる。そして、従来技術では、電源トランスの一次側に系統あるいは太陽電池出力などの電源が供給され、この電源トランスの二次側には複数のゲート電源回路が設けられている。さらに、この電源トランスの二次側には、他の制御電源(例えばインバータ回路の動作を制御するための制御回路の電源など)も設けられている。
The prior art disclosed in
ここで、ゲート電源回路は、上述したように複数個必要であるため、電源トランスの二次側巻線の種類(二次側巻線の数)もそれに応じて増えることになる。また、これらの二次側巻線の電位は主回路のスイッチング素子部分の電位となるため、巻線絶縁性能と電源トランスの出力端子の絶縁距離の確保が必要となる。従って電源トランスにはある程度の大きさが必要となるため、電源トランスによってゲート電源回路の配置位置の自由度が制約されるという課題があった。 Here, since a plurality of gate power supply circuits are necessary as described above, the types of secondary windings (the number of secondary windings) of the power transformer increase accordingly. Further, since the potential of these secondary windings becomes the potential of the switching element portion of the main circuit, it is necessary to ensure the winding insulation performance and the insulation distance of the output terminal of the power transformer. Accordingly, since the power transformer needs to have a certain size, the power transformer has a problem that the degree of freedom of the arrangement position of the gate power circuit is restricted.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電源トランスの更なる小型化を図ることが可能な電源回路およびパワーコンディショナを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a power supply circuit and a power conditioner that can further reduce the size of a power transformer.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、主回路に含まれる複数のスイッチング素子を駆動するゲート電源を少なくとも供給する電源回路であって、一次側巻線と複数の二次側巻線とを有する電源トランスと、前記各二次側巻線の中の1つの二次側巻線に接続され、この二次側巻線からの交流電源を直流電源に変換する第1の電力変換回路と、前記第1の電力変換回路からの直流電源をスイッチングするスイッチング回路と、前記スイッチング回路の出力側に並列に接続され、かつ、前記各スイッチング素子に対応する数だけ設けられ、前記スイッチング回路で変換された高周波電力を絶縁して出力する複数のパルストランスと、前記各パルストランスの二次側に接続され、前記各パルストランスからの交流電源を直流電源に変換し、この直流電源を前記ゲート電源として出力する複数の第2の電力変換回路と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a power supply circuit that supplies at least a gate power supply that drives a plurality of switching elements included in a main circuit, and includes a primary side winding and a plurality of secondary power supplies. A power transformer having a secondary winding and a first transformer which is connected to one secondary winding in each of the secondary windings and converts an AC power supply from the secondary winding into a DC power supply. Power switching circuit, a switching circuit for switching a DC power source from the first power conversion circuit, connected in parallel to the output side of the switching circuit, and provided in a number corresponding to each switching element, A plurality of pulse transformers that insulate and output the high-frequency power converted by the switching circuit, and connected to the secondary side of each pulse transformer, and an AC power source from each pulse transformer is a DC power source Conversion, characterized in that the DC power source and a plurality of second power conversion circuit to output as the gate power supply.
この発明によれば、電源トランスに設けられた複数の二次側巻線内の1つの二次側巻線の出力側に複数のゲート電源を設けるようにしたので、電源トランスの更なる小型化を図ることができる、という効果を奏する。 According to this invention, since the plurality of gate power supplies are provided on the output side of one secondary winding in the plurality of secondary windings provided in the power transformer, further miniaturization of the power transformer is achieved. There is an effect that can be achieved.
以下に、本発明に係る電源回路およびパワーコンディショナの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a power supply circuit and a power conditioner according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態.
図1は、実施の形態に係るパワーコンディショナ1を含む太陽光発電システム100の構成を示す図であり、図2は、図1に示される電源回路10の内部構成を示す図であり、図3は、電源回路等が実装された基板を模式的に示す図である。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a photovoltaic
まず、図1を用いて太陽光発電システム100の全体構成を説明する。太陽光発電システム100は、太陽電池モジュール11,12,13,14,15およびパワーコンディショナ1を有して構成されている。またパワーコンディショナ1は、DC開閉器31,32,33、一括DC開閉器35、ノイズフィルタ2、昇圧回路4、バランス回路6、インバータ回路7、フィルタ回路8、ノイズフィルタ9、連系MC51、自立MC52、電源回路10、制御回路20、ゲート回路30、および表示ユニット40を有して構成されている。
First, the whole structure of the solar
屋根上に設置された太陽電池モジュール11〜15は、太陽光を受けて直流電力を発電するが、その一枚あたりの電圧値が20、30V程度であり、そのままでは使用しにくいため、モジュール数枚〜十数枚程度が直列接続され、その直列単位(ストリングス)あたりの直流電圧を高くしている。各ストリングスからの出力ケーブルは、パワーコンディショナ1に設けられた複数の入力端子台21,22,23,24,25に接続される。
The solar cell modules 11 to 15 installed on the roof generate direct current power by receiving sunlight, but the voltage value per one is about 20 or 30 V, and it is difficult to use as it is, so the number of modules About 10 to a dozen or more sheets are connected in series, and the DC voltage per series unit (strings) is increased. The output cable from each string is connected to a plurality of
これらの出力ケーブルは、入力端子台1組(1ストリングス)あるいは入力端子台2組(2ストリングス)単位でDC開閉器31〜33に接続される。また、入力端子台21〜25とDC開閉器31〜33との間には、入力端子台単位(ストリングス単位)で逆流防止ダイオード41,42,43,44,45が挿入されている。逆流防止ダイオード41〜45は太陽電池モジュール11〜15の出力が低下したときに入力コンデンサ3に蓄えられた電力が逆流しないようにするものであり、またストリングスの逆接続による破損を防止するためのものである。さらに、これらのDC開閉器31〜33の出力側は一組にまとめられ、一括DC開閉器35の入力に接続される。
These output cables are connected to the
一括DC開閉器35の出力側には、順番にノイズフィルタ2、入力コンデンサ3、昇圧回路4、母線コンデンサ5が接続される。昇圧回路4は、インダクタンス、スイッチ素子、ダイオード、コンデンサなどから構成されている。昇圧回路4には、一例としてマルチレベルチョッパ方式が採用されている。また、母線コンデンサ5は2個のコンデンサを直列接続した構成であり、昇圧回路4と母線コンデンサ5との間には、スイッチ素子とリアクトルとから成るバランス回路6が接続されている。
On the output side of the
母線コンデンサ5の次段には、順番にインバータ回路7、フィルタ回路8、ノイズフィルタ9が接続される。インバータ回路7は、例えば3レベルインバータであり、フィルタ回路8はリアクトル、コンデンサから構成される。ノイズフィルタ9の出力側は2系統に別れ、一方は連系MC51、他方は自立MC52に接続される。連系MC51の出力は連系端子台53を経由して電力系統(この実施の形態では三相)に接続され、自立MC52の出力は自立端子台54を経由して負荷に接続される。
The
電源回路10は、入力側が直流電圧部(入力コンデンサ3の両端など)に接続され、出力側が制御回路20、ゲート回路30、および表示ユニット40など各種回路に接続され、これらの各種回路に供給される電源を生成する。制御回路20では、バランス回路6、インバータ回路7、連系MC51、および自立MC52を制御するための制御指令が生成され、ゲート回路30は、制御回路20からの制御指令に基づいて、昇圧回路4およびインバータ回路7の各スイッチング素子のゲートを駆動するゲート信号を生成する。これらの各種回路はパワーコンディショナ1内の関連する箇所に接続されている。表示ユニット40は、太陽光発電システム100で発電している発電電力の瞬時値や積算電力量を表示する。使用者は、表示ユニット40に表示されたこれらの情報によって、太陽光発電システム100の運転状況を把握することができる。
The
次に太陽光発電システム100の動作を説明する。太陽電池モジュール11〜15の直流電力はDC開閉器31〜33、一括DC開閉器35を経由して、入力コンデンサ3に一旦蓄えられる。ここでDC開閉器31〜33は1ストリングスあるいは2ストリングス単位で太陽電池モジュール11〜15からの直流電力を接続あるいは遮断可能な接続箱機能を有することになる。
Next, the operation of the photovoltaic
入力コンデンサ3に蓄えられた直流電力は、昇圧回路4により昇圧されて次段の母線コンデンサ5に蓄えられる。この昇圧後の電圧は次段のインバータ回路7が交流に変換するのに適した電圧値となるように制御される。この昇圧の動作は、制御回路20からの制御指令に従ったゲート回路30からのゲート信号により、昇圧回路4が実行する。
The DC power stored in the
母線コンデンサ5は2個のコンデンサが直列に接続されているが、この各コンデンサの電圧バランスが崩れた場合、インバータ回路7による交流出力にひずみが生じ、あるいは各素子の耐電圧を超える恐れが生じる。そのためパワーコンディショナ1は、バランス回路6によって各コンデンサの電圧バランスを取るように構成されている。このバランス回路6の制御は制御回路20によって行われる。
The bus capacitor 5 has two capacitors connected in series. If the voltage balance of each capacitor is lost, the AC output from the
ゲート回路30では、制御回路20からの制御指令に基づいてゲート信号が生成され、インバータ回路7では、ゲート回路30からのゲート信号に基づいて母線コンデンサ5に蓄えられた直流電力が交流電力に変換される。インバータ回路7の出力には階段状の不連続な成分が残っているため、インバータ回路7の出力は、次段のフィルタ回路8により、滑らかな正弦波に整えられ、この正弦波出力は、ノイズフィルタ9によってノイズが除去された後、連系MC51および自立MC52に入力される。
The
この正弦波出力は、連系運転モードの場合には連系MC51を介して電力系統に連系され、例えば施設内の三相負荷で消費され、余剰分に関しては電力系統に逆潮流(売電)される。また、この正弦波出力は、自立運転モードの場合には自立MC52を介して、自立端子台54に接続された負荷に供給される。連系運転モードと自立運転モードの切り換えは、使用者の操作により実行され、あるいは自動的に制御回路20によって実行される。
This sine wave output is connected to the power system via the
次に、図2を用いて電源回路10の構成を説明する。図2に示される電源回路10は、主たる構成として、電源トランス60と、複数の電源回路群とを有して構成されている。電源トランス60の一次側巻線67には、系統電源からの交流電力、あるいは太陽電池からの直流電力をスイッチングして得られた交流電力が入力される。
Next, the configuration of the
電源トランス60には複数の二次巻線が設けられ、これらの二次側巻線の内、例えば図2の上側2つの二次側巻線61,62は、例えば制御回路20の電源用巻線、連系MC51や自立MC52のリレーを駆動させる電源用巻線、表示ユニット40の電源用巻線などである。また、これらの二次側巻線の内、例えば図2の下側の二次側巻線63は、ゲート電源用巻線である。
The
これらの二次側巻線61〜63には、それぞれ整流回路、平滑回路、さらにはレギュレータなどによって構成される電源回路が接続されている。例えばゲート電源用巻線である二次側巻線63には、ダイオードで構成された第1の整流回路68とコンデンサで構成された第1の平滑回路69とが接続されている。第1の整流回路68と第1の平滑回路69は、電源トランス60の二次側巻線63からの交流電力を直流電力に変換する電力変換回路(第1の電力変換回路)として機能し、以下の説明ではこの電力変換回路を第1のゲート電源回路64と称する。
These
第1のゲート電源回路64の出力部65には、スイッチング回路71が設けられ、スイッチング回路71の出力側には複数のパルストランス72−1〜72−nが並列に接続されている。これらのパルストランス72−1〜72−nは、必要なゲート電源の個数分、すなわち図1に示される昇圧回路4およびインバータ回路7を構成するスイッチング素子に対応する数だけ設けられている。
The
各パルストランス72−1〜72−nの二次側には、ダイオードで構成された第2の整流回路73−1〜73−nと、コンデンサで構成された第2の平滑回路74−1〜74−nとが接続されている。第2の整流回路73−1〜73−nと第2の平滑回路74−1〜74−nは、パルストランス72−1〜72−nからの交流電源を直流電源に変換する電力変換回路(第2の電力変換回路)として機能する。以下の説明では、スイッチング回路71と各パルストランス72−1〜72−nと各第2の整流回路73−1〜73−nと各第2の平滑回路74−1〜74−nとを、第2のゲート電源回路70と称する。
On the secondary side of each of the pulse transformers 72-1 to 72-n, second rectifier circuits 73-1 to 73-n made of diodes and second smoothing circuits 74-1 to 74-1 made of capacitors are provided. 74-n is connected. The second rectifier circuits 73-1 to 73-n and the second smoothing circuits 74-1 to 74-n are power conversion circuits that convert AC power from the pulse transformers 72-1 to 72-n into DC power ( 2nd power converter circuit). In the following description, the switching
このように本実施の形態に係る電源回路10では、電源トランス60に設けられた複数の二次側巻線内の1つの二次側巻線63の出力部65にスイッチング回路71が設けられ、このスイッチング回路71には複数のスイッチング電源(ゲート電源)が設けられている。
As described above, in the
なお、スイッチング回路の方式としては、単純なフライバック方式でもいいし、ハーフブリッジ方式やフルブリッジ方式でもいいが、フルブリッジ方式であれば耐圧の低いスイッチング素子で効率のよい電源が可能である。また、スイッチング周波数を例えば100kHz程度の高周波とするので、パルストランスは小型のサイズのものを使用することができる。 The switching circuit system may be a simple flyback system, a half-bridge system or a full-bridge system. However, if the full-bridge system is used, an efficient power supply is possible with a switching element having a low withstand voltage. Further, since the switching frequency is set to a high frequency of about 100 kHz, for example, a pulse transformer having a small size can be used.
次に、電源回路10の動作を説明する。電源トランス60の一次側に印加された交流電圧は、一次側巻線67と二次側巻線63との巻線比に対応した交流電圧として二次側に出力され、第1の整流回路68、第1の平滑回路69を経て直流電圧に変換される。この直流電圧は、スイッチング回路71により再び交流化(パルス化)されて各パルストランス72−1〜72−nの一次側に入力される。各パルストランス72−1〜72−nの二次側では、一次側に印加された交流電圧に対応した交流電圧が発生し、これらの交流電圧は、それぞれ第2の整流回路73−1〜73−n、第2の平滑回路74−1〜74−nを経て直流電圧に変換される。
Next, the operation of the
このように第1のゲート電源回路64および第2のゲート電源回路70では、昇圧回路4のスイッチング素子やインバータ回路7のスイッチング素子のゲートを駆動するための直流電源が生成され、生成された直流電源は、ゲート回路30に供給される。
As described above, in the first gate
次に、図3を用いて本実施の形態に係る電源回路10の効果を説明する。図3には、パワーコンディショナ1に内蔵される回路基板の一例として、例えば第1のゲート電源回路64が実装された電源基板80と、第2のゲート電源回路70とゲート回路30とが実装されたゲート基板81と、昇圧回路4とインバータ回路7とが実装されたパワー基板82とが示されている。
Next, the effect of the
第1のゲート電源回路64は、前述したように、複数の二次側巻線内の1つの二次側巻線63と、二次側巻線63に接続された第1の整流回路68および第1の平滑回路69とで構成されている。そして、第1のゲート電源回路64では、昇圧回路4およびインバータ回路7の各スイッチング素子を駆動するゲート電源が一括して生成される。
As described above, the first gate
上記特許文献1に記される従来技術の電源トランスには、ゲート電源回路用の二次側巻線がゲート電源回路に対応する数だけ必要であり、また巻線絶縁性能を確保する必要がある。そのため、電源トランスにはある程度の大きさが必要となる。
The power transformer of the prior art described in
本発明の実施の形態では、ゲート電源回路用の二次側巻線が1つでよいため、従来技術よりも電源トランス60の二次側巻線の種類(数)が削減され、電源トランス60の小型化を図ることが可能である。
In the embodiment of the present invention, since only one secondary winding for the gate power supply circuit is required, the type (number) of secondary windings of the
また、本発明の実施の形態では、第1のゲート電源回路64と第2のゲート電源回路70とが一組のリード線66によって電気的に接続され、第1のゲート電源回路64からの直流電圧が第2のゲート電源回路70に印加される。このように構成することで、電源基板80とゲート基板81とを一組のリード線66だけで接続することができ、配線数を低減することができる。
In the embodiment of the present invention, the first gate
また、本発明の実施の形態では、ゲート回路30と、このゲート回路30との関わりが高い第2のゲート電源回路70とが1つの基板に実装されるため、ゲート基板81の製造が容易化され、コスト低減を図ることができると共に、検査やメンテナンス等の効率を向上させることができる。
In the embodiment of the present invention, since the
また、本発明の実施の形態では、第2のゲート電源回路70に小型のパルストランス72−1〜72−nが用いられており、パルストランス72−1〜72−nを用いることにより、第2のゲート電源回路70の配置位置の自由度を高めることができる。
In the embodiment of the present invention, small pulse transformers 72-1 to 72-n are used for the second gate
また、本発明の実施の形態に係る電源回路をパワーコンディショナ1に用いた場合、より大きな効果が期待できる。一般的にパワーコンディショナ1では、昇圧回路4とインバータ回路7が必須となるため、これらの回路で必要となるゲート電源の回路数が多くなり、それに伴い電源トランス60が大型化することとなる。従って、電源トランス60を設けるためのスペースをパワーコンディショナ1内に確保する必要があり、相対的にパワーコンディショナ1の筐体を大きくする必要がある。本発明の実施の形態に係る電源回路10によれば、電源トランス60の小型化を図ることができるため、パワーコンディショナ1内の空きスペースに電源トランス60を設けることができ、パワーコンディショナ1の小型化を図ることができる。特に、本実施の形態で示したマルチレベルチョッパや3レベルインバータを採用する場合にはゲート数が多いため、上記効果がより顕著になる。
Further, when the power supply circuit according to the embodiment of the present invention is used for the
また、太陽光発電システムのパワーコンディショナ1の主回路90には、各種のセンサ(直流電圧、直流電流、交流電圧、交流電流等を検出するセンサ群)が搭載されている。これらセンサで検出された検出データは、制御基板(図示せず)に入力され、制御基板内のCPUなどで分析、演算等されてパワーコンディショナの各種制御(昇圧回路制御やインバータ制御など)に使用される。ただし、これらの検出データはそれぞれ電位が異なるため、直接制御基板に取り込むことはできず、アイソレーションする必要がある。すなわち、アイソレーションアンプ等の回路が必要となり、そのための独立電源を要することになる。本実施の形態に係る電源回路10では、電源トランス60を大きくすることなく(巻線を増やすことなく)、レイアウトフリーでこれらの独立電源を設けることができる。特に太陽光発電システムのパワーコンディショナ1では、その効果がより顕著になる。
The
なお、本実施の形態では、一例として3つの二次側巻線61,62,63を備えた電源トランス60が用いられているが、電源トランス60の二次側巻線の数はこれに限定されるものではなく、電源トランス60は少なくも2つの二次側巻線を備えているものとする。また、本実施の形態では、電源回路10を太陽光発電システムのパワーコンディショナ1に適用した構成例を説明したが、電源回路10は、自己消弧型スイッチング素子を用いた電力変換装置などにも適用可能である。
In this embodiment, the
以上に説明したように本実施の形態に係る電源回路10は、主回路90に含まれる複数のスイッチング素子を駆動するゲート電源を少なくとも供給する電源回路10であって、一次側巻線67と複数の二次側巻線(61〜63)とを有する電源トランス60と、各二次側巻線(61〜63)の中の1つの二次側巻線63に接続され、この二次側巻線63からの交流電源を直流電源に変換する第1の電力変換回路(第1の整流回路68および第1の平滑回路69)と、前記第1の電力変換回路からの直流電源をスイッチングするスイッチング回路71と、スイッチング回路71の出力側に並列に接続され、かつ、前記各スイッチング素子に対応する数だけ設けられ、スイッチング回路71で変換された高周波電力を絶縁して出力する複数のパルストランス72−1〜72−nと、各パルストランス72−1〜72−nの二次側に接続され、各パルストランス72−1〜72−nからの交流電源を直流電源に変換し、この直流電源を前記ゲート電源として出力する複数の第2の電力変換回路(第2の整流回路73−1〜73−nおよび第2の平滑回路74−1〜74−n)と、を備えるように構成したので、スイッチング素子の数に対応したゲート電源を得るための二次側巻線が1つで済むため、電源トランス60の小型化を図ることができる。
As described above, the
また本実施の形態にかかるパワーコンディショナ1は、電源回路10と、電源回路10からのゲート電源で駆動される複数のスイッチング素子を有すると共に直流電力を昇圧して出力する昇圧回路4と、電源回路10からのゲート電源で駆動される複数のスイッチング素子を有すると共に昇圧回路4からの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路7と、各スイッチング素子のゲート信号を生成するゲート回路30とを備えるようにしたので、パワーコンディショナ1内の空きスペースに、小型化された電源トランス60を設けることができ、パワーコンディショナ1の小型化を図ることができる。
The
また本実施の形態にかかるパワーコンディショナ1では、電源回路10が、主回路90に接続された複数のセンサ(図示せず)を電位の異なる制御基板に取り込む際にアイソレーションするためのアイソレーションアンプの電源として用いられるようにしたので、電源トランス60を各センサの独立電源として設けることができ、パワーコンディショナ1の小型化を図ることができる。
Further, in the
また本実施の形態にかかるパワーコンディショナ1では、電源トランス60および第1の電力変換回路が電源基板80に実装され、スイッチング回路71、各パルストランス72−1〜72−n、第2の電力変換回路、およびゲート回路30が第1の基板(電源基板80)とは異なる第2の基板(ゲート基板81)に実装されるように構成されているため、ゲート回路30と第2のゲート電源回路70とが1つの基板に実装され、ゲート基板81の製造が容易化され、コスト低減を図ることができると共に、検査やメンテナンス等の効率を向上させることができる。
In the
なお、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、上記実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent requirements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the above embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. In the case where a certain effect can be obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
以上のように、本発明に係るパワーコンディショナおよびその制御装置は、電源回路およびパワーコンディショナに適用可能であり、特に、電源トランスの更なる小型化を図ることができる発明として有用である。 As described above, the power conditioner and the control device thereof according to the present invention can be applied to the power supply circuit and the power conditioner, and are particularly useful as an invention capable of further reducing the size of the power transformer.
1 パワーコンディショナ、2,9 ノイズフィルタ、3 入力コンデンサ、4 昇圧回路、5 母線コンデンサ、6 バランス回路、7 インバータ回路、8 フィルタ回路、10 電源回路、11,12,13,14,15 太陽電池モジュール、20 制御回路、21,22,23,24,25 入力端子台、30 ゲート回路、31,32,33 DC開閉器、35 一括DC開閉器、40 表示ユニット、41,42,43,44,45 逆流防止ダイオード、51 連系MC、52 自立MC、53 連系端子台、54 自立端子台、60 電源トランス、61,62,63 二次側巻線、64 第1のゲート電源回路、65 出力部、66 リード線、67 一次側巻線、68 第1の整流回路、69 第1の平滑回路、70 第2のゲート電源回路、71 スイッチング回路、72−1、72−2、72−3、72−4、72−n パルストランス、73−1、73−2、73−3、73−4、73−n 第2の整流回路、74−1、74−2、74−3、74−4、74−n 第2の平滑回路、80 電源基板、81 ゲート基板、82 パワー基板、90 主回路、100 太陽光発電システム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power conditioner, 2, 9 Noise filter, 3 Input capacitor, 4 Booster circuit, 5 Bus capacitor, 6 Balance circuit, 7 Inverter circuit, 8 Filter circuit, 10 Power supply circuit, 11, 12, 13, 14, 15 Solar cell Module, 20 Control circuit, 21, 22, 23, 24, 25 Input terminal block, 30 Gate circuit, 31, 32, 33 DC switch, 35 Collective DC switch, 40 Display unit, 41, 42, 43, 44, 45 Backflow prevention diode, 51 Linked MC, 52 Freestanding MC, 53 Linked terminal block, 54 Freestanding terminal block, 60 Power transformer, 61, 62, 63 Secondary winding, 64 First gate power circuit, 65 Output Part, 66 lead wire, 67 primary winding, 68 first rectifier circuit, 69 first smoothing circuit, 70 second gate power supply circuit , 71 switching circuit, 72-1, 72-2, 72-3, 72-4, 72-n pulse transformer, 73-1, 73-2, 73-3, 73-4, 73-n second rectification Circuit, 74-1, 74-2, 74-3, 74-4, 74-n Second smoothing circuit, 80 power supply substrate, 81 gate substrate, 82 power substrate, 90 main circuit, 100 solar power generation system.
Claims (4)
一次側巻線と複数の二次側巻線とを有する電源トランスと、
前記各二次側巻線の中の1つの二次側巻線に接続され、この二次側巻線からの交流電源を直流電源に変換する第1の電力変換回路と、
前記第1の電力変換回路からの直流電源をスイッチングするスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の出力側に並列に接続され、かつ、前記各スイッチング素子に対応する数だけ設けられ、前記スイッチング回路で変換された高周波電力を絶縁して出力する複数のパルストランスと、
前記各パルストランスの二次側に接続され、前記各パルストランスからの交流電源を直流電源に変換し、この直流電源を前記ゲート電源として出力する複数の第2の電力変換回路と、
を備えることを特徴とする電源回路。 A power supply circuit for supplying at least a gate power supply for driving a plurality of switching elements included in a main circuit,
A power transformer having a primary winding and a plurality of secondary windings;
A first power conversion circuit which is connected to one secondary winding in each of the secondary windings and converts an AC power supply from the secondary winding to a DC power supply;
A switching circuit for switching a DC power source from the first power conversion circuit;
A plurality of pulse transformers connected in parallel to the output side of the switching circuit, and provided in a number corresponding to each switching element, and insulating and outputting high-frequency power converted by the switching circuit;
A plurality of second power conversion circuits connected to the secondary side of each of the pulse transformers, converting AC power from each of the pulse transformers to DC power, and outputting the DC power as the gate power;
A power supply circuit comprising:
前記電源回路からのゲート電源で駆動される複数のスイッチング素子を有すると共に、直流電力を昇圧して出力する昇圧回路と、
前記電源回路からのゲート電源で駆動される複数のスイッチング素子を有すると共に、前記昇圧回路からの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
前記各スイッチング素子のゲート信号を生成するゲート回路と、
を備えたパワーコンディショナ。 The power supply circuit according to claim 1;
A booster circuit having a plurality of switching elements driven by a gate power supply from the power supply circuit and boosting and outputting DC power;
An inverter circuit having a plurality of switching elements driven by a gate power supply from the power supply circuit, and converting DC power from the booster circuit to AC power;
A gate circuit for generating a gate signal of each switching element;
Power conditioner with
前記スイッチング回路、前記各パルストランス、前記各第2の電力変換回路、および前記ゲート回路は、前記第1の基板とは異なる第2の基板に実装されていることを特徴とする請求項2または3に記載のパワーコンディショナ。 The power transformer and the first power conversion circuit are mounted on a first substrate,
The switching circuit, the pulse transformers, the second power conversion circuits, and the gate circuit are mounted on a second substrate different from the first substrate. The power conditioner described in 3.
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