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公開番号2024127569
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036804
出願日2023-03-09
発明の名称電力変換装置
出願人オムロン株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H02M 3/00 20060101AFI20240912BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】直流電源の出力の変動による電力変換装置の破損を防止する技術を提供する。
【解決手段】直流電源に接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより該直流電源から入力された直流電圧を変換して出力する直流電力変換部と、前記直流電力変換部を制御する直流変換制御部と、前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部と、を備え、前記直流変換制御部は、前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値を超えて、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流電源に接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより該直流電源から入力された直流電圧を変換して出力する直流電力変換部と、
前記直流電力変換部を制御する直流変換制御部と、
前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部と、
を備え、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値以上となり、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記所定のゲートブロック閾値を超えて、前記ゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記評価指標は、前記直流電源から前記直流電力変換部に入力される入力電流、入力電圧又は入力電力のいずれかに基づくことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記評価指標は、前記直流電力変換部から出力される出力電流又は出力電力のいずれかに基づくことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記評価指標は、温度に基づくことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記熱的指標は、前記スイッチング素子において生ずるジュール熱に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記熱的指標は、時間に基づくことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記熱的指標は、前記直流電源から前記直流電力変換部に入力される入力電流、入力電力又は入力電圧の少なくともいずれかに応じて変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い所定の抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、前記抑制制御の速度を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記評価指標が、前記抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標に応じて前記評価指標の増加を抑制する抑制制御速度を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の電
力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光パネルの高電流化が進み、太陽光パネルから出力される直流電力を所望の交流電力に変換するパワーコンディショナを含むシステムとして低電圧大電流の電力を扱う構成が増えてきている。
従来のパワーコンディショナでは、太陽光パネルにおける照度の急変に対して、パワーコンディショナのスイッチング素子を構成する半導体デバイスに余裕があったため、破損には至らなかったが、太陽光パネルの高電流化により、半導体デバイスの余裕分がなくなるようにパワーコンディショナが使用される例もある。
【０００３】
太陽光パネルを含むシステムにおいて、照度が急変した場合に半導体デバイスを保護するために、太陽光パネルの動作電圧を下げる等の種々の制御が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
従来の過電流に対する保護は、主として、（１）直流電流抑制及び（２）直流過電流保護の２つの制御が実施されていた。（１）直流電流抑制は、太陽光パネルの定常的な動作において高電流領域に動作点が行かないための保護であり、（２）直流過電流保護は、直流電流の仕様（定格）を上限とする短絡電流の保護である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６８４５１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の（１）と（２）の保護の間には、両者によって保護されない領域が存在する。このような領域で太陽光パネルを動作させると、パワーコンディショナ、とりわけ、太陽光パネルに接続されるＤＣ－ＤＣコンバータ（以下、単に「ＤＤコンバータ」ともいう。）の温度が上昇し半導体デバイスの温度耐量を超えて破損することにより、ＤＤコンバータが故障する可能性があった。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、直流電源の出力の変動による電力変換装置の破損を防止する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明は、
直流電源に接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより該直流電源から入力された直流電圧を変換して出力する直流電力変換部と、
前記直流電力変換部を制御する直流変換制御部と、
前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部と、
を備え、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値を以上となり、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置である。
【０００８】
これによれば、直流電源の出力が変動し、直流電源から入力される電流又は電力が流れる直流電力変換部のスイッチング素子が温度の上昇により破損する可能性がある場合に、スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標が、所定のゲートブロック閾値以上となり、スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定されたゲートブロック検出時限に達したときに、直流電力変換部がスイッチング素子のゲートブロックを指示し、直流電力変換部におけるスイッチングが停止される。このように、ゲートブロック検出時限を、スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定することにより、評価指標がゲートブロック閾値を超えてから、ゲートブロックが指示されるまでの時間が、スイッチング素子の熱的状態を反映したものとなる。このため、スイッチング素子及びスイッチング素子を含む電力変換装置の破損を防止することができ、さらに直流電力からの出力を有効に利用することができる。ここで、スイッチング素子の熱的状態とは、スイッチング素子の熱に関する状態である。
【０００９】
また、本発明において、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記所定のゲートブロック閾値を超えて、前記ゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明において、
前記評価指標は、前記直流電源から前記直流電力変換部に入力される入力電流、入力電圧又は入力電力のいずれかに基づくようにしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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