电力转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电力转换装置，该电力转换装置的电力转换器通过在各桥臂的阀器件彼此的连接点、与直流电源彼此的连接点之间，将交流开关接通或关断，从而能进行三电平运作或两电平运作，该交流开关将由半导体元件及与半导体元件反向并联连接的二极管组成的2个阀器件串联连接从而构成，其中，该电力转换装置包括：比较电路（9），该比较电路（9）将输入到电力转换器的直流电流设为判断要素，并将其与切换基准值进行比较，在两者产生差异时、输出判断指令；判断电路（11），该判断电路（11）在输入有来自比较电路（9）的判断指令时，判断判断要素与切换基准值的大小，在判断要素为切换基准值以上时、输出两电平运作的切换指令；及切换电路（12），该切换电路（12）在输入有来自判断电路（11）的两电平运作的切换指令时，将交流开关关断，并将桥臂的阀器件依次接通，从而使电力转换器为两电平运作状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种太阳能发电系统、燃料电池发电系统、充电电池能量储蓄系统等中的、从直流电力输出交流电力的电力转换装置及从交流电力输出直流电力的电力转换装置。
技术介绍
一般在太阳能发电系统中，利用电力转换装置将由太阳能电池发电得到的直流电力转换成交流电力，并连接到电力系统、配电系统，或提供给负载。由于太阳能电池的特性因日照、温度条件而发生变化，因此，通常为了得到最大电力而采用最大功率点跟踪控制(Maximum Power Point Tracking)方式。例如如专利文献5所揭示的那样,将太阳能电池的电压及电流控制在随日照、温度条件而变化的最佳点。另一方面，对于电力转换装置的电路形式，如专利文献1、3、4所示那样，通过采用以三电平逆变器为代表的多电平的转换电路，从而抑制输入、输出的高次谐波电流，并实现使设置于输入、输出的滤波器小型化、以及使装置的效率有所提高。此外，在专利文献2中，记载有对三电平逆变器及两电平逆变器中的导通损耗和开关(SW)损耗进行的比较。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开2002 - 218762专利文献2 :TO2010 / 013322A1专利文献3 日本专利特开2002 - 247862专利文献4 :日本专利特开2006-304530专利文献5 :日本专利特开平8-137563号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在上述专利文献1、3、4中，利用三电平逆变器(中性点钳位方式、AC开关方式)电路，实现了滤波器的小型化、总损耗的降低，但可推测其是以在直流电压一定、输出一定的条件下进行最佳设计为前提的，而对于直流电压可变、功率可变的情况并未特别提及，对于因三电平逆变器(包含其他电平)结构而导致使用元件数增加，导通损耗增大，从而在SW损耗脉动的影响较小的低直流电压时(高输出时)所产生的缺点，并未示出对此的具体解决方法。本专利技术的目的在于提供一种应用于直流电压可变、或交流输出可变及这两种情况的电力转换器，在该电力转换器中，即使该直流电压、交流输出发生变化，也能使损耗较小、效率有所提闻。解决技术问题所采用的技术方案为了达到所述目的，与权利要求1对应的专利技术为一种电力转换装置，该电力转换装置包括:串联连接的第I及第2直流电源；以及电力转换器，该电力转换器将所述各直流电源的直流电力转换为交流电力，并将其提供给交流电力系统，所述电力转换器至少将2个由半导体元件组成的阀器件(日文^ ；英文:Valve Device)串联连接来构成I个桥臂，并至少并联连接这样的3个桥臂，在各桥臂的所述阀器件彼此的连接点与所述直流电源彼此的连接点之间分别连接有交流开关，该交流开关至少将由半导体元件及与半导体元件反向并联连接的二极管组成的2个阀器件串联连接从而构成，通过将所述各交流开关接通或关断，从而能使所述电力转换器进行三电平运作或两电平运作，并且该电力转换装置包括:比较电路，该比较电路将与所述电力转换器中的损耗相关联的判断要素与切换基准值进行比较，在两者发生差异时，输出判断指令； 判断电路，该判断电路在输入有来自所述比较电路的判断指令时，判断所述判断要素与所述切换基准值的大小，并在所述判断要素为切换基准值以上时、输出两电平运作的切换指令 '及切换电路，该切换电路在输入有来自所述判断电路的两电平运作的切换指令时，将所述交流开关关断，并将所述桥臂的阀器件依次接通，从而使所述电力转换器为两电平运作状态。为了达到所述目的，与权利要求5对应的专利技术为一种电力转换装置，该电力转换装置包括:输入来自太阳能电池的直流能量且串联连接的第I及第2直流电源；电力转换器，该电力转换器将所述各直流电源的直流电力转换为交流电力，并将其提供给交流电力系统，所述电力转换器至少将2个由半导体元件组成的阀器件串联连接来构成I个桥臂，并至少并联连接这样的3个桥臂，在各桥臂的所述阀器件彼此的连接点与所述直流电源彼此的连接点之间分别连接有交流开关，该交流开关至少将由半导体元件及与半导体元件反向并联连接的二极管组成的2个阀器件串联连接从而构成，通过将所述各交流开关接通或关断，从而能使所述电力转换器进行三电平运作或两电平运作，并且该电力转换装置包括:比较电路，该比较电路将由日照量所产生的所述太阳能电池的直流电流与额定电流进行比较，在两者产生差异时、输出运作判断指令；判断电路，该判断电路在输入有来自所述比较电路的判断指令时，在所述太阳能电池的直流电流为所述额定电流为50%以上时，输出两电平运作的切换指令；及切换电路，该切换电路在输入有来自所述判断电路的两电平运作的切换指令时，将所述交流开关关断，并将所述桥臂的阀器件依次接通，从而使所述电力转换器为两电平运作状态。专利技术效果 本专利技术可提供一种应用于直流电压可变、或交流输出可变及这两种情况的电力转换装置，在该电力转换装置中，通过选择最佳的运作方式(两电平/三电平)，从而即使该直流电压、交流输出发生变化，也能使损耗较小、使效率有所提高。附图说明图1是表示本专利技术的电力转换装置的主电路的简图。图2是用于说明图1的PWM切换电路的第I例的图。图3是用于说明图2的动作的图。图4是用于说明图2的判断电路的第I例的流程图。图5A是用于说明图2的比较电路的第I例的图。图5B是用于说明图2的比较电路的第2例的图。图5C是用于说明图2的比较电路的第3例的图。图6是用于说明图2的判断电路的第2例的流程图。图7是用于说明图2的判断电路的第3例的流程图。图8A是用于说明图1的PWM切换电路的第2例的图。 图8B是用于说明图1的PWM切换电路的第3例的图。图9A是用于说明图1的中性点AC开关的第2例的图。图9B是用于说明图1的中性点AC开关的第3例的图。图9C是用于说明图1的中性点AC开关的第4例的图。具体实施例方式图1是本专利技术的电力转换装置的主电路图，该主电路图构成为利用电力转换器例如三相逆变器2将直流电源例如太阳能电池I的直流电力、转换成交流电力，并利用变压器3对该转换出的交流电力进行升压、并经由电容器4、电抗器5、开关6提供给交流电力系统7。逆变器2将6个由半导体元件例如IGBT元件及与其反向并联连接的二极管组成的阀器件SW进行桥式连接，并利用SWl - Sff4, SW5 - Sff8, SW9 一 Sff12分别构成三相的桥臂，在作为其输入侧的太阳能电池I 一侧，并联连接有将电容器Vd/2、Vd/2串联连接的回路，并且与电容器的中点及各桥臂的器件连接点相连的例如由IGBT元件及与其反向并联连接的二极管组成的阀器件SW由6个串联连接的阀器件群SW2 - SW3、SW6 — SW7,SfflO 一Sffll构成。利用该阀器件群来实现中性点AC开关方式。在该图1中，例如若将阀器件SW2及SW3、SW6及SW7、SW10及SWll关断(0FF)，则等同于一般的两电平逆变器，此外，通过将SWl SW4、SW5 SW8、SW9 SWl2任意开关，从而可以作为三电平逆变器进行动作。本专利技术将后述的比较电路9、判断电路11、PMW切换电路12重新组合到上述结构中。作为比较电路9的第I例，利用直流电流检测器10对作为判断要素的从太阳能电池I流动到逆变器2的直流电流进行检测，将该检测电流获取到比较电路9的一个输入端子中，并将其与输入到另一输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力转换装置，包括: 串联连接的第I及第2直流电源；及 电力转换器，该电力转换器将所述各直流电源的直流电力转换成交流电力，并将其提供给交流电力系统， 所述电力转换器至少将2个由半导体元件组成的阀器件串联连接来构成I个桥臂，并至少并联连接这样的3个桥臂，在各桥臂的所述阀器件彼此的连接点与所述直流电源彼此的连接点之间分别连接有交流开关，该交流开关至少将由半导体元件及与半导体元件反向并联连接的二极管组成的2个阀器件串联连接从而构成，通过将所述各交流开关接通或关断，从而能使所述电力转换器进行三电平运作或两电平运作， 其特征在于，该电力转换装置包括: 比较电路，该比较电路将与所述电力转换器中的损耗相关联的判断要素与切换基准值进行比较，在两者产生差异时、输出判断指令； 判断电路，该判断电 路在输入有来自所述比较电路的判断指令时，判断所述判断要素与所述切换基准值的大小，并在所述判断要素为切换基准值以上时、输出两电平运作的切换指令；及 切换电路，该切换电路在输入有来自所述判断电路的两电平运作的切换指令时，将所述交流开关关断，并将所述桥臂的阀器件依次接通，从而使所述电力转换器为两电平运作状态。2.一种电力转换装置，包括: 串联连接的第I及第2直流电源；及 电力转换器，该电力转换器将所述各直流电源的直流电力转换成交流电力，并将其提供给交流电力系统， 所述电力转换器至少将2个由半导体元件组成的阀器件串联连接来构成I个桥臂，并至少并联连接这样的3个桥臂，在各桥臂的所述阀器件彼此的连接点与所述直流电源彼此的连接点之间分别连接有交流开关，该交流开关至少将由半导体元件及与半导体元件反向并联连接的二极管组成的2个阀器件串联连接从而构成，通过将所述各交流开关接通或关断，从而能使所述电力转换器进行三电平运作或两电平运作， 其特征在于，该电力转换装置包括: 比较电路，该比较电路将输入到所述电力转换器的直流电流设为判断要素，并将其与切换基准值进行比较，在两者产生差异时、输出判断指令； 判断电路，该判断电路在输入有来自所述比较电路的判断指令时，判断所述判断要素与所述切换基准值的大小，并在所述判断要素为切换基准值以上时、输出两电平运作的切换指令；及 切换电路，该切换电路在输入有来自所述判断电路的两电平运作的切换指令时，将所述交流开关关断，并将所述桥臂的阀器件依次接通，从而使所述电力转换器为两电平运作状态。3.一种电力转换装置，包括: 串联连接的第I及第2直流电源；及 电力转换器，该电力转换器将所述各直流电源的直流电力转换成交流电力，并将其提供给交流电力系统， 所述电力转换器至少将2个由半导体元件组成的阀器件串联连接来构成I个桥臂，并至少并联连接这样的3个桥臂，在各桥臂的所述阀器件彼此的连接点与所述直流电源彼此的连接点之间分别连接有交流开关，该交流开关至少将由半导体元件及与半导体元件反向并联连接的二极管组成的2个阀器件串联连接从而构成，通过将所述各交流开关接通或关断，从而能使所述电力转换器进行三电平运作或两电平运作， 其特征在于，该电力转换装置包括: 比较电路，该比较电路将施加于所述电力转换器的直流电压设为判断要素，并将其与切换基准值进行比较，在两者产生差异时、输出判断指令； 判断电路，该判断电路在输入有来自所述比较电路的判断指令时，判断所述判断要素与所述切换基准值的大小，并在所述判断要素为切换基准值以上时、输出两电平运作的切换指令；及 切换电路，该切换电路在输入有来自所述判断电路的两电平运作的切换指令时，将所述交流开关关断，并将 所述桥臂的阀器件依次接通，从而使所述电力转换器为两电平运作状态。4.一种电力...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井洋介，井川英一，安保达明，
申请(专利权)人：东芝三菱电机产业系统株式会社，
类型：
国别省市：