电力转换装置制造方法及图纸

本申请涉及一种电力转换装置。在现有技术中期望降低电力损失。控制部(7)为，使第一开关元件(S5)和第四开关元件(S8)中的至少一方，在二次绕组(21)的电压(变压器电压(V1))为正的第一期间中的第一导通时刻(Ton1)，从截止切换为导通，使第二开关元件(S6)和第三开关元件(S7)中的至少一方，在接着第一期间的、二次绕组(21)的电压为负的第二期间中的第二导通时刻(Ton2)，从截止切换为导通，使第一导通时刻(Ton1)或者第二导通时刻(Ton2)中的至少任一方移位，由此对输出电压(Vo)或者输出电流(io)的至少一方的振幅进行控制。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种将直流电力转换为交流电力的电力转换装置。
技术介绍
近年来，公司或者个人将分散型电源(例如，太阳能电池、燃料电池、蓄电池)的电力卖给电力公司的商业(卖电)正在扩大。卖电能够通过将分散型电源与商用电力系统连接的系统连接体系来执行。在系统连接体系中，使用被称为电力调节器(power conditioner)的电力转换装置，将分散型电源的电力转换为与商用电力系统相适应的电力。在分散型电源为直流电源的情况下，在系统连接体系中利用将直流电力转换为交流电力的电力转换装置。作为这种电力转换装置，例如提出一种系统连接体系逆变器装置，具有：高频变压器；第一逆变器，该第一逆变器配置在上述高频变压器的一次侧，将直流电力转换为高频电力；限流电抗器，该限流电抗器配置在上述高频变压器的二次侧，将上述高频电力转换为商用电力；以及第二逆变器，该第二逆变器由多个开关元件以全桥式构成，上述第二逆变器的开关元件由双向开关构成，该系统连接体系逆变器装置使上述第二逆变器的双向开关根据系统电压的极性来导通截止而将上述高频变压器的电力转换为交流(例如，参照专利文献1)。专利文献1：日本专利第4100125号公报
技术实现思路
在现有技术中，期望降低电力损失。本申请的一个方式的电力转换装置为，具备：变压器，包括一次绕组和与上述一次绕组磁耦合的二次绕组；逆变器电路，将来自直流电源的直流电压转换为交流电压，将转换后的交流电压向上述一次绕组供给；连接部，包括能够与商用电力系统或者负载的至少一方电连接的第一端和第二
端；第一开关元件，插入于上述连接部的第一端与上述二次绕组的第一端之间；第二开关元件，插入于上述连接部的第二端与上述二次绕组的第一端之间；第三开关元件，插入于上述连接部的第一端与上述二次绕组的第二端之间；第四开关元件，插入于上述连接部的第二端与上述二次绕组的第二端之间；以及控制部，对从上述连接部输出的输出电压或者输出电流的至少一方的振幅进行控制，上述控制部为，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的至少一方，在上述二次绕组的电压为正的第一期间中的第一导通时刻，从截止切换为导通，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的至少一方，在接着上述第一期间的、上述二次绕组的电压为负的第二期间中的第二导通时刻，从截止切换为导通，使上述第一导通时刻或者上述第二导通时刻中的至少任一方移位(shift)，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制。根据本申请，能够降低电力损失。附图说明图1是本实施方式的电力转换装置的电路图。图2是对本实施方式的电力转换装置的动作的概要进行说明的说明图。图3是表示相位差为0°的输出电压和输出电流的波形的波形图。图4是表示相位差为180°的输出电压和输出电流的波形的波形图。图5是在进行了非对称控制时，图3所示的期间T10的电力供给模式的时间图。图6是在进行了非对称控制时，图4所示的期间T12的电力再生模式的时间图。图7是对本实施方式的电力转换装置所具备的循环转换器(cycloconverter)的动作进行说明的第一说明图。图8是对本实施方式的电力转换装置所具备的循环转换器的动作进行说明的第二说明图。图9是对本实施方式的电力转换装置所具备的循环转换器的动作进行说明的第三说明图。图10是对本实施方式的电力转换装置所具备的循环转换器的动作进行
说明的第四说明图。图11是对本实施方式的电力转换装置所具备的循环转换器的动作进行说明的第五说明图。图12是对本实施方式的电力转换装置所具备的循环转换器的动作进行说明的第六说明图。图13是对本实施方式的电力转换装置所具备的循环转换器的动作进行说明的第七说明图。图14是对本实施方式的电力转换装置所具备的循环转换器的动作进行说明的第八说明图。图15是进行了非对称控制时，图4所示的期间T12的电力再生模式的其他例子的时间图。图16是进行了对称控制时，图3所示的期间T10的电力供给模式的时间图。图17是进行了对称控制时，图4所示的期间T12的电力再生模式的时间图。图18是表示在图5所示的期间T2，在电力转换装置的电路中流动的电流的电路图。图19是表示在图5所示的期间T9，在电力转换装置的电路中流动的电流的电路图。图20是表示在图3所示的输出电流零交叉的期间T11，图5所示的非对称控制下的正组转换器以及负组转换器的动作的时间图。图21是表示在电力供给期间，在进行从正组转换器向负组转换器切换的控制时，在电力转换装置的电路中流动的电流的电路图。图22是表示在电力非供给期间，在即将从正组转换器向负组转换器切换之前的电力转换装置的电路中流动的电流的电路图。图23是表示在电力非供给期间，在从正组转换器向负组转换器切换中的电力转换装置的电路中流动的电流的电路图。图24是表示在电力非供给期间，在刚从正组转换器向负组转换器切换之后的电力转换装置的电路中流动的电流的电路图。图25是表示在切换控制的其他例子中，在从正组转换器向负组转换器
切换时，对各开关元件施加的控制信号的波形的波形图。图26是在切换控制的其他例子中，期间T21中的控制模式的时间图。图27是在图1所示的电力转换装置中，在图26所示的期间(0)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图28是在图1所示的电力转换装置中，在时刻(1)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图29是在图1所示的电力转换装置中，在时刻(2)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图30是在图1所示的电力转换装置中，在时刻(3)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图31是在图1所示的电力转换装置中，在时刻(4)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图32是在图1所示的电力转换装置中，在期间(5)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图33是在图1所示的电力转换装置中，在时刻(6)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图34是在图1所示的电力转换装置中，在时刻(7)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图35是在图1所示的电力转换装置中，在时刻(8)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图36是在图1所示的电力转换装置中，在时刻(9)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图37是在图1所示的电力转换装置中，在期间(10)时，表示导通状态的开关元件的电力转换装置的电路图。图38是图1所示的电力转换装置的第一变形例的电路图。图39是对电力供给模式和电力再生模式的切换控制进行说明的说明图。图40是图1所示的电力转换装置的第二变形例的电路图。图41是图1所示的电力转换装置的第三变形例的电路图。图42是输出电压和输出电流的极性相同的电力供给模式下的时间图。图43是表示图42所示的P101～P104定时的电流的流动的图。图44是输出电压和输出电流的极性不同的电力再生模式下的时间图。图45是表示图44所示的P201～P204定时的电流的流动的图。图46是表示具备电容器的情况下的结构的一个例子的电路图。图47是表示具备电容器C6和电容器C8的电力转换装置的P101～P104定时的电流的流动的图。图48是表示具备电容器的情况下的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换装置，具备：变压器，包括一次绕组和与上述一次绕组磁耦合的二次绕组；逆变器电路，将来自直流电源的直流电压转换为交流电压，将转换后的交流电压向上述一次绕组供给；连接部，包括能够与商用电力系统或者负载的至少一方电连接的第一端和第二端；第一开关元件，插入于上述连接部的第一端与上述二次绕组的第一端之间；第二开关元件，插入于上述连接部的第二端与上述二次绕组的第一端之间；第三开关元件，插入于上述连接部的第一端与上述二次绕组的第二端之间；第四开关元件，插入于上述连接部的第二端与上述二次绕组的第二端之间；以及控制部，对从上述连接部输出的输出电压或者输出电流的至少一方的振幅进行控制，上述控制部为，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的至少一方，在上述二次绕组的电压为正的第一期间中的第一导通时刻，从截止切换为导通，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的至少一方，在接着上述第一期间的、上述二次绕组的电压为负的第二期间中的第二导通时刻，从截止切换为导通，使上述第一导通时刻或者上述第二导通时刻中的至少任一方移位，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制。

【技术特征摘要】
2014.10.09 JP 2014-208074;2014.11.13 JP 2014-230811.一种电力转换装置，具备：变压器，包括一次绕组和与上述一次绕组磁耦合的二次绕组；逆变器电路，将来自直流电源的直流电压转换为交流电压，将转换后的交流电压向上述一次绕组供给；连接部，包括能够与商用电力系统或者负载的至少一方电连接的第一端和第二端；第一开关元件，插入于上述连接部的第一端与上述二次绕组的第一端之间；第二开关元件，插入于上述连接部的第二端与上述二次绕组的第一端之间；第三开关元件，插入于上述连接部的第一端与上述二次绕组的第二端之间；第四开关元件，插入于上述连接部的第二端与上述二次绕组的第二端之间；以及控制部，对从上述连接部输出的输出电压或者输出电流的至少一方的振幅进行控制，上述控制部为，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的至少一方，在上述二次绕组的电压为正的第一期间中的第一导通时刻，从截止切换为导通，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的至少一方，在接着上述第一期间的、上述二次绕组的电压为负的第二期间中的第二导通时刻，从截止切换为导通，使上述第一导通时刻或者上述第二导通时刻中的至少任一方移位，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制。2.如权利要求1记载的电力转换装置，其中，上述控制部为，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的、在上述第一导通时刻
\t不从截止切换为导通的开关元件，遍及上述第一期间以及上述第二期间为导通状态，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的、在上述第二导通时刻不从截止切换为导通的开关元件，遍及上述第一期间以及上述第二期间为导通状态，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制。3.如权利要求1记载的电力转换装置，其中，上述控制部为，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的、在上述第一导通时刻从截止切换为导通的开关元件，在上述第二期间的第一截止时刻，从导通切换为截止，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的、在上述第二导通时刻从截止切换为导通的开关元件，在接着上述第二期间的、上述二次绕组的电压为正的第三期间中的第二截止时刻，从导通切换为截止，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制。4.如权利要求1记载的电力转换装置，其中，上述控制部为，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的任一方，在与上述第一导通时刻不同的预定的第三导通时刻，从截止切换为导通，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的另一方，在上述第一期间中比上述第三导通时刻靠前的第四导通时刻，从截止切换为导通，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的任一方，在与上述第二导通时刻不同的预定的第五导通时刻，从截止切换为导通，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的另一方，在上述第二期间中比上述第五导通时刻靠前的第六导通时刻，从截止切换为导通，使上述第四导通时刻或者上述第六导通时刻的至少任一方移位，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制。5.如权利要求4记载的电力转换装置，其中，上述控制部在上述第一期间中设定上述第三导通时刻，在上述第二期间中设定上述第五导通时刻。6.如权利要求4记载的电力转换装置，其中，上述控制部为，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的、在上述第三导通时刻从截止切换为导通的开关元件，在上述第二期间中比上述第五导通时刻靠后的第三截止时刻，从导通切换为截止，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的、在上述第四导通时刻从截止切换为导通的开关元件，在比上述第三截止时刻靠后的第四截止时刻，从导通切换为截止，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的、在上述第五导通时刻从截止切换为导通的开关元件，在接着上述第二期间的、上述二次绕组的电压为正的第三期间中的第五截止时刻，从导通切换为截止，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的、在上述第六导通时刻从截止切换为导通的开关元件，在上述第三期间中的第六截止时刻，从导通切换为截止，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制。7.如权利要求1记载的电力转换装置，其中，上述控制部为，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的任一方，在与上述第一导通时刻不同的预定的第三导通时刻，从截止切换为导通，并在上述第三导通时刻后、上述第二期间中的第三截止时刻，从导通切换为截止，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的任一方，在与上述第二导通时刻不同的预定的第五导通时刻，从截止切换为导通，并在比上述第五导通时刻靠前的上述第一期间中的第五截止时刻，从导通切换为截止，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的另一方，在上述第二期间中比上述第三截止时刻靠前的第六导通时刻，从截止切换为导通，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的另一方，在上述第一期间中比上述第五截止时刻靠前的第四导通时刻，从截止切换为导通，使上述第四导通时刻或者上述第六导通时刻的至少任一方移位，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制。8.如权利要求7记载的电力转换装置，其中，使上述第一开关元件和上述第四开关元件中的、在上述第四导通时刻从截止切换为导通的开关元件，在比上述第五导通时刻靠后的第四截止时刻，从导通切换为截止，使上述第二开关元件和上述第三开关元件中的、在上述第六导通时刻从截止切换为导通的开关元件，在比上述第六导通时刻靠前、并且比上述第三导通时刻靠后的第六截止时刻，从导通切换为截止，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制。9.如权利要求1记载的电力转换装置，其中，具备：第五开关元件，与上述第一开关元件并联地插入于上述连接部的第一端与上述二次绕组的第一端之间，该第五开关元件的电流流动的方向与上述第一开关元件为相反方向；第六开关元件，与上述第二开关元件并联地插入于上述连接部的第二端与上述二次绕组的第一端之间，该第六开关元件的电流流动的方向与上述第二开关元件为相反方向；第七开关元件，与上述第三开关元件并联地插入于上述连接部的第一端与上述二次绕组的第二端之间，该第七开关元件的电流流动的方向与上述第三开关元件为相反方向；以及第八开关元件，与上述第四开关元件并联地插入于上述连接部的第二端与上述二次绕组的第二端之间，该第八开关元件的电流流动的方向与上述第四开关元件为相反方向，上述控制部为，在从上述连接部输出的输出电流为正的期间，对上述第一开关元件、上述第二开关元件、上述第三开关元件以及上述第四开关元件进行控制，
\t由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制，在从上述连接部输出的输出电流为负的期间，代替上述第一开关元件而对上述第六开关元件进行控制，代替上述第二开关元件而对上述第五开关元件进行控制，代替上述第三开关元件而对上述第八开关元件进行控制，代替上述第四开关元件而对上述第七开关元件进行控制，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅进行控制。10.如权利要求9记载的电力转换装置，其中，具备：正组转换器，包括上述第一开关元件、上述第二开关元件、上述第三开关元件以及上述第四开关元件；以及负组转换器，包括上述第五开关元件、上述第六开关元件、上述第七开关元件以及上述第八开关元件，上述控制部为，将上述输出电流的极性切换的定时设定在不从上述直流电源向上述商用电力系统或者上述负载供给电力的期间，对上述正组转换器以及上述负组转换器进行在上述电力转换装置的二次侧不产生短路的预定的控制。11.如权利要求10记载的电力转换装置，其中，作为上述预定的控制，上述控制部使上述第一开关元件、上述第二开关元件、上述第五开关元件和上述第六开关元件为截止状态。12.如权利要求10记载的电力转换装置，其中，在上述输出电流为正的期间、上述输出电流为负的期间以及上述输出电流的极性切换的期间，上述控制部使上述第一～第八开关元件中的至少一个为导通状态。13.如权利要求10记载的电力转换装置，其中，具备插入于上述连接部与上述正组转换器以及上述负组转换器之间的交流用电抗器，作为上述预定的控制，上述控制部为，在上述二次绕组的电压为负的第四期间，设为使上述第一开关元件、上述第四开关元件、上述第六开关元件以及上述第七开关元件导通，并且使上述第二开关元件、上述第三开关元件、上述第五开关元件以及上述第八开关元件截止的状态，使上述第三开关元件以及上述第八开关元件，在上述第四期间中的第七导通时刻，从截止切换为导通，由此开始对上述交流用电抗器进行充电，使上述第一开关元件以及上述第六开关元件，在比上述第七导通时刻靠后、并且在向上述二次绕组的电压为正的第五期间切换之前的第七截止时刻，从导通切换为截止，该第五期间接着上述第四期间，使上述第二开关元件以及上述第五开关元件，在上述第五期间中的第八导通时刻，从截止切换为导通，使上述第四开关元件以及上述第七开关元件，在比上述第八导通时刻靠后、并且在上述第五期间中的第八截止时刻，从导通切换为截止，由此使上述交流用电抗器所积蓄的能量释放。14.如权利要求9记载的电力转换装置，其中，上述控制部为，在上述输出电压与上述输出电流的极性相同时，执行从上述直流电源向上述商用电力系统或者上述负载供给电力的电力供给模式，在上述输出电压与上述输出电流的极性不同时，执行从上述商用电力系统或者上述负载向上述直流电源再生电力的电力再生模式。15.如权利要求14记载的电力转换装置，其中，具备斩波电路，该斩波电路与上述逆变器电路连接，在上述电力供给模式中进行升压动作，在上述电力再生模式中进行降压动作，上述控制部通过对上述斩波电路和上述第一～第八开关元件进行控制，由此对上述输出电压或者上述输出电流的至少一方的振幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤松庆治，则定孝彰，冈本壮平，福田大祐，山田刚，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP