JP6300785B2 - インバータシステム - Google Patents

Description

本発明は、インバータシステムに関する。

近年、災害時等の非常時における供給電力量の低下への対策として、分散型の電源システムが検討されている。このような分散型の電源システムは、需用電力量の小さい時間（例えば、夜間等）に直流電力を蓄え、蓄えた直流電力を電力変換装置によって交流電力に変換して使用することが一般的である。例えば、特許文献１には、商用電力供給源、太陽光発電部、燃料電池発電部及び蓄電部の少なくとも一つから電力を供給する電力供給システムであって、商用電力供給源の停電等が発生した場合、スイッチにより商用電力供給源を解列して、蓄電部が自立運転を開始し別スイッチを経由して負荷に電力を供給することが開示されている。

特開２０１１−１８８６０７号公報

しかしながら、従来の技術によれば、分散型の電源システムで宅内負荷を動作させる場合には、直流電圧を昇降圧するＤＣ−ＤＣ変換器と、直流を交流に変換するＤＣ−ＡＣ変換器にて、電力系統と同等の例えば交流１００Ｖなどの電圧を生成した後に、宅内負荷に供給する必要がある。また、冷蔵庫や空気調和機は、近年の消費電力削減の観点からインバータを搭載したものが大多数を占めており、交流を直流に変換するＡＣ−ＤＣ変換器及びＤＣ−ＡＣ変換器を備えているため、計４つの変換器による電力損失が発生してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、商用電源及び分散電源システムによりインバータシステムを動作させる際の電力損失を低減することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のインバータシステムは、交流電源からの交流を直流に変換して出力する第１の交流直流変換部と、直流電源からの直流を交流に変換して誘導性負荷に出力する直流交流変換部と、を備え、前記誘導性負荷には前記交流電源及び前記直流電源の一方または双方から電力の供給が可能であり、前記直流電源には前記交流電源から電力の供給が可能であるインバータシステムであって、前記第１の交流直流変換部は、開閉制御部に制御される交流開閉部を介して前記交流電源に電気的に接続され、前記直流交流変換部は、前記開閉制御部に制御される、前記交流開閉部とは別個に設けられた直流開閉部を介して前記直流電源に電気的に接続され、前記第１の交流直流変換部は、前記直流交流変換部を介して前記誘導性負荷に電気的に接続され、前記開閉制御部は、前記交流開閉部及び前記直流開閉部の双方を閉状態として、前記交流電源から前記第１の交流直流変換部に電力を供給し、前記直流電源から前記直流交流変換部に電力を供給し、前記交流電源から供給される電力が制限値を超えないように制御し、前記交流電源には、電源切替するインバータを非搭載の電源切替インバータ非搭載装置が並列接続され、前記電源切替インバータ非搭載装置は、前記第１の交流直流変換部とは別個に設けられた第２の交流直流変換部を介して、前記直流電源に接続されて前記直流電源からの電力供給が可能である。

本発明によれば、商用電源及び分散電源システムによりインバータシステムを動作させる際の電力損失を低減することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係るインバータシステムを示す図である。 図２は、実施の形態１に係るインバータシステムに含まれるインバータ装置、交流電源及び直流電源の詳細な構成を示す図である。 図３−１は、比較例における通常運転時の電力の供給経路を説明する図である。 図３−２は、実施の形態１に係る構成における通常運転時の電力の供給経路を説明する図である。 図４−１は、比較例における非常時の電力の供給経路を説明する図である。 図４−２は、実施の形態１に係る構成における非常時の電力の供給経路を説明する図である。 図５は、実施の形態１に係る構成における交流電源と直流電源の双方から電力を供給する場合の電力の供給経路を説明する図である。 図６は、実施の形態２に係るインバータシステムを示す図である。 図７は、実施の形態２に係る構成における通常運転時の電力の供給経路を説明する図である。 図８は、実施の形態２に係る構成における非常時の電力の供給経路を説明する図である。 図９は、実施の形態２に係る構成における交流電源と直流電源の双方から電力を供給する場合の電力の供給経路を説明する図である。

以下に、本発明にかかるインバータシステム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。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係るインバータシステムを示す図である。図１に示す電源切替インバータシステム１００は、インバータ装置２００と、開閉部３００と、開閉制御部４００と、を備え、交流電源５００及び直流電源６００に電気的に接続されている。

インバータ装置２００は、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０（交流直流変換部）と、ＤＣ−ＡＣ変換部２２０（直流交流変換部）と、誘導性負荷２３０と、直流開閉部接続端子２４０と、を備える。ＤＣ−ＡＣ変換部２２０には、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０及び誘導性負荷２３０が、それぞれ電気的に接続されている。

開閉部３００は、交流開閉部３１０及び直流開閉部３２０を備える。交流開閉部３１０は、交流電源５００とＡＣ−ＤＣ変換部２１０に電気的に接続されている。また、直流開閉部３２０は、直流電源６００と、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０と、ＤＣ−ＡＣ変換部２２０と、に電気的に接続されている。

交流開閉部３１０及び直流開閉部３２０は、開状態または閉状態のいずれかとなるよう開閉制御部４００によって制御される。すなわち、インバータ装置２００に入力される配線系統には、交流電力が供給される配線系統と直流電力が供給される配線系統があり、電力の供給に際して、どちらの配線系統を用いるかを開閉制御部４００が開閉部３００を制御して決定する。

交流電源５００は、商用電源５１０及びＡＣ−ＤＣ変換部５２０を備える。交流電源５００は、商用電源５１０による交流電圧、または直流電源６００の直流電圧をＡＣ−ＤＣ変換部５２０によって変換した交流電圧を交流開閉部３１０に供給する。

直流電源６００は、直流電圧源６１０（バッテリ等）及びＤＣ−ＤＣ変換部６２０を備える。直流電源６００は、直流電圧源６１０の直流電圧をＤＣ−ＤＣ変換部６２０により所定の直流電圧に変換し、ＡＣ−ＤＣ変換部５２０及び直流開閉部３２０に供給する。なお、直流電圧源６１０は、電気自動車に搭載された蓄電池であってもよい。

図２は、電源切替インバータシステム１００に含まれるインバータ装置２００、交流電源５００及び直流電源６００の詳細な構成を示す図である。ＡＣ−ＤＣ変換部２１０は、リアクトル２１１と、ダイオード２１２ａ〜２１２ｄと、コンデンサ２１３と、を備え、交流電源５００から交流開閉部３１０を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換する。ただし、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０は、図示した構成に限定されず、交流から直流に変換可能な構成であればよい。

また、ＤＣ−ＡＣ変換部２２０は、６つのスイッチング素子２２１ａ〜２２１ｆによって、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０からの直流を所定の電圧値及び周波数の交流に変換する。ただし、ＤＣ−ＡＣ変換部２２０は、図示した構成に限定されず、直流から交流に変換可能な構成であればよい。

さらに、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０とＤＣ−ＡＣ変換部２２０の間は、直流開閉部接続端子２４０（端子２４１及び端子２４２）に電気的に接続されている。直流開閉部接続端子２４０は、直流開閉部３２０を介して直流電源６００に電気的に接続されている。直流電源６００は、特定の構成に限定されず、直流電圧を供給可能なものであればよい。直流電源６００としては、ニッケル水素電池及びリチウムイオン電池等の蓄電池、太陽電池並びに燃料電池を例示することができる。

また、誘導性負荷２３０は、例えば電動機である。誘導性負荷２３０が電動機である場合には、誘導性負荷２３０は、固定子（ステータ）２３１と、回転子（ロータ）２３２と、負荷２３３と、を備え、ＤＣ−ＡＣ変換部２２０からの交流によって固定子２３１の巻線にて回転磁界を発生させることで、回転子２３２を回転させて負荷２３３を駆動する。なお、ここでは、誘導性負荷２３０として電動機を例示しているが、これに限定されない。誘導性負荷２３０としては、誘導加熱用のコイルを例示することができる。

交流電源５００のＡＣ−ＤＣ変換部５２０は、４つのスイッチング素子５２１ａ〜５２１ｄと、フィルタ部５２２と、を備える。ＡＣ−ＤＣ変換部５２０は、直流電源６００からの直流を４つのスイッチング素子５２１ａ〜５２１ｄとフィルタ部５２２によって商用電源５１０と同等の振幅及び同等の周波数の交流に変換する。

なお、ＡＣ−ＤＣ変換部５２０は、交流電源５００の交流を４つのスイッチング素子５２１ａ〜５２１ｄによって構成されたダイオードにて整流することで、直流に変換することも可能である。

直流電源６００のＤＣ−ＤＣ変換部６２０は、４つのスイッチング素子６２１ａ〜６２１ｄと、トランス６２２と、４つのスイッチング素子６２３ａ〜６２３ｄと、平滑コンデンサ６２４と、を備える。ＤＣ−ＤＣ変換部６２０では、４つのスイッチング素子６２１ａ〜６２１ｄの開閉状態を制御することで、直流電圧源６１０の直流を交流に変換し、トランス６２２の１次側から２次側に交流電力が伝達される。伝達された交流電力は、４つのスイッチング素子６２３ａ〜６２３ｄによって構成されたダイオードにて整流され、平滑コンデンサ６２４にて平滑されて所定の電圧の直流に変換される。

また、逆にＤＣ−ＤＣ変換部６２０では、４つのスイッチング素子６２３ａ〜６２３ｄの開閉状態を制御することで、ＡＣ−ＤＣ変換部５２０から供給される直流を交流に変換し、トランス６２２の２次側から１次側に交流電力を伝達することも可能である。伝達された交流電力は、４つのスイッチング素子６２１ａ〜６２１ｄによって構成されたダイオードにて整流され、直流電圧源６１０に供給される。このようにして、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０は、双方向型として動作させることもできるため、直流電圧源６１０が例えば蓄電池である場合には、交流開閉部３１０及び直流開閉部３２０の双方を開状態として充電を行うことも可能である。

なお、ここではＤＣ−ＤＣ変換部６２０は双方向型に限定されず、昇圧型、降圧型または昇降圧型であってもよく、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０は、直流電圧を調整することが可能であれば、特定の構成に限定されない。

ここで、インバータ装置２００の動作について説明する。まず、交流電源５００を電源としてインバータ装置２００を動作させる場合について、比較例の構成と本実施の形態の構成を対比させて説明する（通常運転時）。

図３−１は、比較例の構成における通常運転時の電力の供給経路を説明する図である。通常運転時には、交流電源５００の交流電力は、交流開閉部３１０を介して、インバータ装置２００に供給される（図３−１中の太矢印）。インバータ装置２００に供給された交流電力は、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０及びＤＣ−ＡＣ変換部２２０を介して、誘導性負荷２３０に供給される。このような経路を辿ることで、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０及びＤＣ−ＡＣ変換部２２０において電力損失が発生する。

図３−２は、本実施の形態の構成における通常運転時の電力の供給経路を説明する図である。通常運転時には、交流開閉部３１０を閉状態とし、直流開閉部３２０は開状態とする。このとき、交流電源５００の交流電力は、交流開閉部３１０を介して、インバータ装置２００に供給される（図３−２中の太矢印）。インバータ装置２００に供給された交流電力は、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０及びＤＣ−ＡＣ変換部２２０を介して、誘導性負荷２３０に供給される。このような経路を辿ることで、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０及びＤＣ−ＡＣ変換部２２０において電力損失が発生する。

すなわち、交流電源５００からの電力は、本実施の形態の構成においても、比較例の構成においても、同じ経路を辿ることになる。

次に、交流電源５００の商用電源５１０からの電力の供給が停止（停電）した場合について、説明する（非常時）。

図４−１は、比較例の構成における非常時の電力の供給経路について説明する図である。非常時には、直流電源６００を電源とし、ＡＣ−ＤＣ変換部５２０により直流を交流に変換する。このとき、直流電圧源６１０からの電力には、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０、ＡＣ−ＤＣ変換部５２０、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０及びＤＣ−ＡＣ変換部２２０において電力損失が発生するため、通常運転時と比較して消費電力が大きいという問題がある。

そこで、本実施の形態では、非常時には直流開閉部３２０を閉じて、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０が直流開閉部３２０を介してＤＣ−ＡＣ変換部２２０に電気的に接続されるため、電力損失発生箇所をＤＣ−ＤＣ変換部６２０とＤＣ−ＡＣ変換部２２０のみとすることができる。このように、消費電力を抑えることができるため、例えば、直流電圧源６１０が蓄電池の場合には、電池残容量の低下を抑制することができ、インバータ装置２００の長時間の駆動が可能となる。また、バッテリの劣化も抑制することができる。

図４−２は、本実施の形態の構成における非常時の電力の供給経路について説明する図である。非常時には、交流開閉部３１０を開状態とし、直流開閉部３２０は閉状態とする。このとき、直流電源６００の直流電力は、直流開閉部３２０を介して、インバータ装置２００に供給される（図４−２中の実線の太矢印）。インバータ装置２００に供給された交流電力は、ＤＣ−ＡＣ変換部２２０を介して、誘導性負荷２３０に供給される。このような経路を辿ることで、直流電圧源６１０からの電力には、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０及びＤＣ−ＡＣ変換部２２０において電力損失が発生するが、比較例の構成と比較して電力損失が小さく、消費電力を抑えることができる。なお、比較例の構成における経路を点線で示す。

以上説明したように、本実施の形態の構成によれば、非常時において比較例よりも電力損失を抑えることができる。

なお、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０が出力する直流の電圧を、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０が出力する直流の電圧よりも高くしてＤＣ−ＡＣ変換部２２０に供給すると、誘導性負荷２３０に供給する電圧を高くすることができ、誘導性負荷２３０の駆動能力を高くすることもできる。

また、交流電源５００の商用電源５１０のみによってインバータ装置２００を動作させると、商用電源５１０の消費電力が増大し、電流の増加により配電盤のブレーカ（図示せず）が遮断されることがある。また、商用電源５１０の電力供給能力が低下した場合には、周辺地域において同時に大電力を消費した場合に、需用電力が供給電力を上回り、大規模な停電等を引き起こす恐れがある。

そこで、本実施の形態の構成のインバータシステムでは、非常時でなくとも、直流電源６００を補助電源として動作させてもよい。すなわち、交流電源５００と直流電源６００の双方から給電し、交流電源５００の交流電圧は交流開閉部３１０を介して供給するとともに、直流電源６００からの直流電圧は直流開閉部３２０を介して供給して誘導性負荷２３０を駆動すると、商用電源５１０で消費する電力が抑えられ、上記の問題を解決することが可能となる。

図５は、このように、交流電源５００と直流電源６００の双方から給電する場合の電力の供給経路について説明する図である。交流電源５００と直流電源６００の双方から給電する場合には、図５に示すように交流開閉部３１０及び直流開閉部３２０の双方が閉状態となる。

なお、商用電源５１０の電力供給能力が低下した場合でなくとも、図５の構成とすると、交流電源５００と直流電源６００の最大電力でインバータ装置２００を駆動して、誘導性負荷２３０が出力する能力（回転数等）を高くして動作させることが可能である。

なお、図５のように動作させる場合にも、直流電圧源６１０からの電力損失は図４−２と同様に低く抑えられる。

以上説明したように、本実施の形態の構成によれば、非常時でなくても、補助電源として動作する直流電源の電力損失を抑えることができる。

なお、本実施の形態の開閉部３００が備える交流開閉部３１０及び直流開閉部３２０としては、リレーまたはコンタクタなどの一般的なものを用いればよく、例えば開閉制御部４００により励磁コイルを制御して開閉部３００の開閉状態を切り替えることが可能である。

開閉制御部４００は、例えばマイクロコンピュータ（マイコン）などで構成すればよい。開閉制御部４００は、例えば外部からの入力信号（電流、電圧または温度等）や外部コントローラ（図示せず）によって動作させる構成とすればよい。

また、開閉制御部４００は、停電等によって交流電源５００からの電力の供給が停止したことを電圧値等から検知する構成を備え、交流電源５００からの電力の供給が停止したことを検知した場合には、交流開閉部３１０を開状態とし、直流開閉部３２０を閉状態とすることで、上記の効果を得ることが可能となる。

なお、交流電源５００は、交流電力を供給可能であれば発電機等であってもよく、特定の構成に限定されない。また、直流電源６００についても、直流電力を供給可能であれば直流給電コンセント等であってもよく、特定の構成に限定されない。ただし、交流電源５００と直流電源６００の電力系統は異なるものとする。

また、開閉部３００及び開閉制御部４００は、図示したようにインバータ装置２００と同一の筐体内に搭載されていなくてもよい。開閉部３００及び開閉制御部４００は、例えば配電盤や分電盤に搭載されていてもよいし、交流電源５００または直流電源６００に搭載されていてもよい。

なお、ＡＣ−ＤＣ変換部２１０を構成する４つのダイオード２１２ａ〜２１２ｄ、ＤＣ−ＡＣ変換部２２０を構成する６つのスイッチング素子２２１ａ〜２２１ｆ、ＡＣ−ＤＣ変換部５２０を構成する４つのスイッチング素子５２１ａ〜５２１ｄ、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０を構成する４つのスイッチング素子６２１ａ〜６２１ｄ及び４つのスイッチング素子６２３ａ〜６２３ｄは、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）またはダイヤモンドを材料とするワイドギャップ半導体によって形成されていてもよい。

このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子及びダイオードは、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、素子自体の小型化が可能であり、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化も可能となる。

また、耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化が可能であるため、半導体モジュールのさらなる小型化が可能となる。

さらに、電力損失が低いため、スイッチング素子及びダイオードの高効率化が可能であり、半導体モジュールの高効率化も可能になる。

または、高効率なスイッチング素子として知られているスーパージャンクション構造のＭＯＳＦＥＴを用いることでも同様の効果を得ることが可能である。

実施の形態２．
図６は、本実施の形態に係るインバータシステムを示す図である。図６には、複数台の電源切替インバータシステム１００ａ（１台目），１００ｂ（２台目）、電源切替インバータ非搭載装置７００及び外部コントローラ８００が示されており、複数台の電源切替インバータシステム１００ａ，１００ｂ及び電源切替インバータ非搭載装置７００は、交流電源５００及び直流電源６００に電気的に接続されている。複数台の電源切替インバータシステム１００ａ，１００ｂは、それぞれインバータ装置２００ａ，２００ｂ、開閉部３００ａ，３００ｂ、及び開閉制御部４００ａ，４００ｂを備える。

まず、図６に示す構成において、交流電源５００を電源としてインバータ装置２００ａ，２００ｂを動作させる場合について説明する（通常運転時）。

図７は、図６に示す構成の通常運転時の電力の供給経路について説明する図である。通常運転時には、インバータ装置２００ａ，２００ｂは、交流開閉部３１０ａ，３１０ｂを閉状態として交流電源５００と電気的に接続され、直流開閉部３２０ａ，３２０ｂは開状態として直流電源６００とは非接続とされる。

交流電源５００の交流電力は、図７中の矢印に示す経路で交流開閉部３１０ａ，３１０ｂを介して、インバータ装置２００ａ，２００ｂに供給される。また、交流電源５００から電源切替インバータ非搭載装置７００にも交流電力が供給される。

次に、非常時について説明する。図８は、図６に示す構成の非常時の電力の供給経路について説明する図である。商用電源５１０から電力の供給が行われない非常時には、インバータ装置２００ａ，２００ｂは、交流開閉部３１０ａ，３１０ｂを開状態として交流電源５００と非接続とされ、直流開閉部３２０ａ，３２０ｂは閉状態として直流電源６００と電気的に接続される。

直流電源６００の電力は、図８中の矢印に示す経路で、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０及び直流開閉部３２０ａ，３２０ｂを介して、インバータ装置２００ａ，２００ｂに供給される。また、電源切替インバータ非搭載装置７００には、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０及びＡＣ−ＤＣ変換部５２０を介して直流電源６００から電力が供給される。

図８に示すように、非常時にも電源切替インバータ非搭載装置７００の動作を停止することなく、インバータ装置２００ａ，２００ｂに直流電圧を供給可能である。図８に示す構成においても、実施の形態１と同様に電力損失を抑制することが可能であり、直流電圧源６１０から供給される直流電力の消費電力を抑えることができる。このように、消費電力を抑えることができるため、例えば、直流電圧源６１０が蓄電池の場合には、電池残容量の低下を抑制することができ、長時間の駆動を行うことが可能となるだけでなく、バッテリの劣化も抑制することが可能となる。

また、実施の形態１の図５と同様に、本実施の形態の構成においても交流電源５００と直流電源６００の双方を用いることが可能である。

図９は、交流電源５００と直流電源６００の双方から給電する場合の電力の供給経路について説明する図である。

図９において、交流開閉部３１０ａ，３１０ｂ及び直流開閉部３２０ａ，３２０ｂの双方を閉状態とすると、交流電源５００及び直流電源６００の双方より給電が可能となる。ただし、直流電源６００の直流をＡＣ−ＤＣ変換部５２０で交流に変換すると、交流開閉部３１０ａ，３１０ｂから電力が供給されるため、ＡＣ−ＤＣ変換部５２０による電力損失が発生する。そのため、ＡＣ−ＤＣ変換部５２０のスイッチング素子５２１ａ〜５２１ｄの動作を停止させると、ＡＣ−ＤＣ変換部５２０による電力損失を抑制することができる。

図９において、インバータ装置２００ａ，２００ｂは、交流電源５００及び直流電源６００の双方から電力供給されるため、実施の形態１にて説明したように、交流電源５００の負担が抑えられ、交流電源５００を構成する商用電源５１０の需用電力を低下させることができ、電力不足による大規模停電などを回避することが可能である。

また、外部コントローラ８００は、交流電源５００、直流電源６００、電源切替インバータシステム１００ａ，１００ｂ及び電源切替インバータ非搭載装置７００の電力、電圧、電流の状況を検出する構成（図示せず）を備えているとよく、交流電源５００の電力使用量が過度に多い場合には、非常時でなくとも、交流開閉部３１０ａ，３１０ｂの一方または双方を開状態として、直流電源６００のみから電力を供給するように動作させてもよい。

また、逆に、直流電源６００の電力使用量が多く、例えば直流電圧源６１０を構成する蓄電池の残容量が少ない場合には、直流開閉部３２０ａ，３２０ｂの一方または双方を開状態として、交流電源５００のみから電力を供給するように動作させてもよい。

さらには、交流開閉部３１０ａ，３１０ｂ及び直流開閉部３２０ａ，３２０ｂを開状態とし、ＡＣ−ＤＣ変換部５２０及びＤＣ−ＤＣ変換部６２０を介して、直流電圧源６１０を充電してもよい。

なお、図示していないが、本実施の形態のインバータ装置２００ａ，２００ｂにも、直流開閉部３２０ａ，３２０ｂに電気的に接続される直流開閉部接続端子が設けられていてもよい。

以上、実施の形態１，２で説明したインバータシステムは、交流電圧を直流電圧に変換し、再度振幅及び周波数の異なる交流電圧に変換するインバータ装置全般に適用することができる。一般家庭用としては、インバータを搭載している空気調和機、冷蔵庫、電磁調理器、ヒートポンプ式の給湯器、換気及び送風ファン等を例示することができ、消費電力が特に大きい空気調和機や電磁調理器に適用することが特に好ましい。

なお、空気調和機に適用する場合には、直流電源６００のＤＣ−ＤＣ変換部６２０の出力電圧を高めて供給すると、空気調和機内の誘導性負荷２３０である圧縮機モータの運転周波数を高めることができ、短時間で冷房や暖房効果を得ることも可能となる。

また、室内温度が安定すると運転周波数が低下して高い直流電圧が不要となるため、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０が出力する電圧を低下させて、ＤＣ−ＡＣ変換部２２０を構成するスイッチング素子２２１ａ〜２２１ｆのスイッチングによる電力損失を低下させることが可能となるため、消費電力を削減して省エネルギー化が可能となる。

また、ＩＨクッキングヒータなどの電磁調理器に適用する場合には、直流電源６００のＤＣ−ＤＣ変換部６２０の出力電圧を高めて供給すると、電磁調理器内の誘導性負荷である加熱用コイルによる鍋等の発熱量が増加し、調理時間の短縮をすることも可能となる。

また、保温時や低温での調理の場合には、高い直流電圧が不要であるため、ＤＣ−ＤＣ変換部６２０が出力する電圧を低下させると、ＤＣ−ＡＣ変換部２２０を構成するスイッチング素子２２１ａ〜２２１ｆのスイッチングによる電力損失を抑制することができるため、消費電力を削減して省エネルギー化が可能となる。

１００ 電源切替インバータシステム、２００，２００ａ，２００ｂ インバータ装置、２１０ ＡＣ−ＤＣ変換部、２１１ リアクトル、２１２ａ〜２１２ｄ ダイオード、２１３ コンデンサ、２２０ ＤＣ−ＡＣ変換部、２２１ａ〜２２１ｆ スイッチング素子、２３０ 誘導性負荷、２３１ 固定子、２３２ 回転子、２３３ 負荷、２４０ 直流開閉部接続端子、２４１，２４２ 端子、３００ 開閉部、３１０ 交流開閉部、３２０ 直流開閉部、４００ 開閉制御部、５００ 交流電源、５１０ 商用電源、５２０ ＡＣ−ＤＣ変換部、５２１ａ〜５２１ｄ スイッチング素子、５２２ フィルタ部、６００ 直流電源、６１０ 直流電圧源、６２０ ＤＣ−ＤＣ変換部、６２１ａ〜６２１ｄ スイッチング素子、６２２ トランス、６２３ａ〜６２３ｄ スイッチング素子、６２４ 平滑コンデンサ、７００ 電源切替インバータ非搭載装置、８００ 外部コントローラ。

Claims (7)

1. 交流電源からの交流を直流に変換して出力する第１の交流直流変換部と、直流電源からの直流を交流に変換して誘導性負荷に出力する直流交流変換部と、を備え、前記誘導性負荷には前記交流電源及び前記直流電源の一方または双方から電力の供給が可能であり、前記直流電源には前記交流電源から電力の供給が可能であるインバータシステムであって、
   前記第１の交流直流変換部は、開閉制御部に制御される交流開閉部を介して前記交流電源に電気的に接続され、
   前記直流交流変換部は、前記開閉制御部に制御される、前記交流開閉部とは別個に設けられた直流開閉部を介して前記直流電源に電気的に接続され、
   前記第１の交流直流変換部は、前記直流交流変換部を介して前記誘導性負荷に電気的に接続され、
   前記開閉制御部は、前記交流開閉部及び前記直流開閉部の双方を閉状態として、前記交流電源から前記第１の交流直流変換部に電力を供給し、前記直流電源から前記直流交流変換部に電力を供給し、前記交流電源から供給される電力が制限値を超えないように制御し、
   前記交流電源には、電源切替するインバータを非搭載の電源切替インバータ非搭載装置が並列接続され、
   前記電源切替インバータ非搭載装置は、前記第１の交流直流変換部とは別個に設けられた第２の交流直流変換部を介して、前記直流電源に接続されて前記直流電源からの電力供給が可能である電源切替インバータシステム。
2. 前記誘導性負荷に前記直流電源から出力される直流電力の損失は、前記交流電源から出力される交流電力の損失よりも小さくする請求項１に記載の電源切替インバータシステム。
3. 前記交流電源から電力が供給されている場合には、
   前記開閉制御部が、前記交流開閉部を閉状態とし、前記直流開閉部を開状態とし、前記交流電源から前記第１の交流直流変換部に電力を供給し、
   前記交流電源から電力が供給されていない場合には、
   前記開閉制御部が、前記交流開閉部を開状態とし、前記直流開閉部を閉状態とし、前記直流電源から前記直流交流変換部に電力を供給する請求項１または請求項２に記載の電源
   切替インバータシステム。
4. 前記直流電源は、蓄電池または蓄電池を搭載した電気自動車である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源切替インバータシステム。
5. 前記開閉制御部は、前記交流開閉部及び前記直流開閉部の双方を開状態として前記蓄電池を充電する請求項４に記載の電源切替インバータシステム。
6. 前記第１の交流直流変換部と前記直流交流変換部を構成する半導体素子はワイドバンドギャップ半導体により形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電源切替インバータシステム。
7. 前記開閉制御部は、外部コントローラにより操作される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電源切替インバータシステム。

Images