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公開番号2024158093
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023072963
出願日2023-04-27
発明の名称交流給電装置及び交流給電システム
出願人岩崎電気株式会社,ANP株式会社,DC Power Vil.株式会社
代理人個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241031BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】直流発電装置から交流電圧配線に交流電圧を供給する交流給電装置を簡素かつ安価な構成で提供する。
【解決手段】交流給電装置2は、直流発電装置3からの直流入力電圧を交流電圧配線4の電圧に同期する脈流直流出力電圧に変換するDC/DCコンバータ10と、直流出力電圧を交流出力電圧に変換するDC/ACコンバータ20を含む。DC/ACコンバータ20は、FET21-23及びFET22-24のフルブリッジ回路であり、交流電圧配線4に接続される配線L2が高電位側となる期間TBでは配線L2から第1の電圧が充電され、交流電圧配線4に接続される配線L1が高電位側となる期間TAでは配線L1から第2の電圧が充電され、期間TAでは、第1の電圧に基づいてFET21がオンされ、配線L1の電圧によってFET24がオンされ、期間TBでは、第2の電圧に基づいてFET22がオンされ、配線L2の電圧によってFET23がオンされる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直流発電装置から交流電圧配線に交流出力電圧を供給する交流給電装置であって、
前記直流発電装置から直流入力電圧が供給され、該直流入力電圧を前記交流電圧配線の交流電圧の全波整流波形に同期する脈流波形の直流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
第１、第２、第３及び第４のスイッチング素子並びに駆動回路を含み、前記直流出力電圧を前記交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータと、
を備え、
前記第１及び第３のスイッチング素子は、前記第１のスイッチング素子を高電位側として前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端間に直列接続され、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子との接続点は第１の配線を介して前記交流電圧配線の一方に接続され、前記第２及び第４のスイッチング素子は、前記第２のスイッチング素子を高電位側として前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端間に直列接続され、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点は第２の配線を介して前記交流電圧配線の他方に接続され、
前記駆動回路は、
前記第２の配線が前記第１の配線よりも高電位となる負位相期間では前記第２の配線の電圧に基づいて第１の電圧を充電し、前記第１の配線が前記第２の配線よりも高電位となる正位相期間では前記第１の配線の電圧に基づいて第２の電圧を充電するように構成され、
前記正位相期間では、前記第２及び第３のスイッチング素子がオフした状態で、前記第１の電圧に基づいて前記第１のスイッチング素子がオンするとともに前記第１の配線の電圧によって前記第４のスイッチング素子がオンし、前記負位相期間では、前記第１及び第４のスイッチング素子がオフした状態で、前記第２の電圧に基づいて前記第２のスイッチング素子がオンするとともに前記第２の配線の電圧によって前記第３のスイッチング素子がオンするように構成された、交流給電装置。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記第１、第２、第３及び第４のスイッチング素子はそれぞれ第１、第２、第３及び第４のＦＥＴからなり、前記第１及び第２のＦＥＴのドレインが前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の高電位側に接続され、前記第３及び第４のＦＥＴのソースが前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の低電位側に接続され、前記第１のＦＥＴのソース及び前記第３のＦＥＴのドレインが前記第１の配線に接続され、前記第２のＦＥＴのソース及び前記第４のＦＥＴのドレインが前記第２の配線に接続され、
前記駆動回路は、前記第１及び第２のＦＥＴのゲート接続されたハイサイド駆動回路並びに前記第３及び第４のＦＥＴのゲートに接続されたローサイド駆動回路を含み、
前記ハイサイド駆動回路は、第１のコンデンサ（２０１）、第１のダイオード（２０２）、第１のツェナーダイオード（２０３）、第２のダイオード（２０４）、第１の抵抗（２０５）、第１のＮ型トランジスタ（２０６）、第１のＰ型トランジスタ（２０７）、第２のＮ型トランジスタ（２０８）、第２のコンデンサ（２１１）、第３のダイオード（２１２）、第２のツェナーダイオード（２１３）、第４のダイオード（２１４）、第２の抵抗（２１５）、第３のＮ型トランジスタ（２１６）、第２のＰ型トランジスタ（２１７）、第４のＮ型トランジスタ（２１８）、第３のコンデンサ（２１０）及び第３の抵抗（２２０）を含み、
前記第１のコンデンサの低電位側ノードには、前記第１のツェナーダイオードのアノード、前記第２のダイオードのアノード、前記第１のＰ型トランジスタのコレクタ及び前記第２のＮ型トランジスタのエミッタが接続され、前記第１のコンデンサの高電位側ノードには、前記第１のダイオードのカソード及び前記第１のＮ型トランジスタのコレクタが接続され、前記第１のダイオードのアノードは前記第１のツェナーダイオードのカソードに接続され、前記第１のＮ型トランジスタ及び前記第１のＰ型トランジスタの共通ベースが前記第１の抵抗を介して前記第１のコンデンサの高電位側ノードに接続されるとともに前記第２のＮ型トランジスタのコレクタに接続され、前記第１のＮ型トランジスタ及び前記第１のＰ型トランジスタの共通エミッタが、前記第１のＦＥＴのゲートに接続され、前記第２のＮ型トランジスタのベースが前記第２のダイオードのカソードに接続され、
前記第２のコンデンサの低電位側ノードには、前記第２のツェナーダイオードのアノード、前記第４のダイオードのアノード、前記第２のＰ型トランジスタのコレクタ及び前記第４のＮ型トランジスタのエミッタが接続され、前記第２のコンデンサの高電位側ノードには、前記第３のダイオードのカソード及び前記第３のＮ型トランジスタのコレクタが接続され、前記第３のダイオードのアノードは前記第２のツェナーダイオードのカソードに接続され、前記第３のＮ型トランジスタ及び前記第２のＰ型トランジスタの共通ベースが前記第２の抵抗を介して前記第２のコンデンサの高電位側ノードに接続されるとともに前記第４のＮ型トランジスタのコレクタに接続され、前記第３のＮ型トランジスタ及び前記第２のＰ型トランジスタの共通エミッタが、前記第２のＦＥＴのゲートに接続され、前記第４のＮ型トランジスタのベースが前記第４のダイオードのカソードに接続され、
前記第３のコンデンサは、前記第１のダイオードと前記第１のツェナーダイオードの接続点と、前記第３のダイオードと前記第２のツェナーダイオードの接続点との間に接続され、前記第３の抵抗は、前記第３のＮ型トランジスタのベースと前記第４のＮ型トランジスタのベースとの間に接続され、
前記ローサイド駆動回路は、第４の抵抗（２２１）、第３のツェナーダイオード（２２２）、第５の抵抗（２２３）及び第４のツェナーダイオード（２２４）を含み、前記第４の抵抗は前記第３のＦＥＴのゲートと前記第２のＦＥＴのソースの間に接続され、前記第５の抵抗は前記第４のＦＥＴのゲートと前記第１のＦＥＴのソースの間に接続された、請求項１に記載の交流給電装置。
【請求項３】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記直流出力電圧を検出し、検出された前記直流出力電圧が所定の上限値を超える場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止させる出力電圧検出回路をさらに備える請求項１に記載の交流給電装置。
【請求項４】
前記交流電圧配線の前記交流電圧を検出し、検出された前記交流電圧が所定の下限値未満となる場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止させる電源電圧検出回路をさらに備える請求項１に記載の交流給電装置。
【請求項５】
前記所定の下限値は、前記交流電圧配線に関する定格交流電圧の９０％である、請求項４に記載の交流給電装置。
【請求項６】
前記交流電圧配線が商用電源とコンセントの間に接続された配線であり、前記第１及び第２の配線を前記コンセントに接続するためのプラグを備える請求項１に記載の交流給電装置。
【請求項７】
請求項１に記載の交流給電装置と、
前記交流給電装置の前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子に接続される前記直流発電装置と、
を備える交流給電システム。
【請求項８】
前記直流発電装置は、太陽光パネル又は風力発電装置である、請求項７に記載の交流給電システム。
【請求項９】
前記交流電圧配線は商用電源とコンセントの間に接続された配線であり、前記交流給電装置は、前記第１及び第２の配線を前記コンセントに接続するための配線及びプラグを備える、請求項７に記載の交流給電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流給電装置及びそれを用いた交流給電システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、商用電力系統に連系する系統連系発電装置を開示する。この系統連系発電装置は、交流スイッチが商用電力系統に接続される一対の交流端子と、所定の直流出力が流入する一対の直流端子とを備える。直流出力端Ｔと一対の直流端子との間にチョークコイルが挿入され、制御回路が、商用電力系統の波形情報に基づいて、フルブリッジ回路を備える交流スイッチの極性を切替制御する。
【０００３】
特許文献２は、電力変換装置を開示する。この電力変換装置は、直流電源からの入力電圧を昇圧又は降圧する直流－直流変換回路と、直流－直流変換回路が出力する中間電圧を交流に変換するフルブリッジ回路である直流－交流変換回路と、直流－直流変換回路及び直流－交流変換回路を制御する制御ユニットとを有する。制御ユニットは、直流－交流変換回路を操作する信号波と搬送波との振幅比である変調度が目標変調度となるように、直流－直流変換回路を制御する回路制御部を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－２１１８６１号公報
再表２０１１－１０５５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、制御回路の詳細が開示されていないが、一般に、フルブリッジ回路の制御回路（駆動回路）は、制御ＩＣなどを用いてフルブリッジ回路の各トランジスタを個別に駆動する他励式の形態をとることが多い。実際に、特許文献２のフルブリッジ回路を制御する制御ユニットは、フルブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子に対してデジタル回路から個別の駆動信号を生成している。しかし、このような回路構成では、制御が複雑化し、高コスト化の原因となる。このことが、一般家庭などにおける比較的小規模な太陽光パネルなどの発電装置の導入の妨げとなっている。
【０００６】
そこで、本発明は、直流発電装置から交流電圧配線に交流電圧を供給する交流給電装置及びそれを用いた交流給電システムを簡素かつ安価な構成で提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の交流給電装置は、直流発電装置から交流電圧配線に交流出力電圧を供給する交流給電装置であって、直流発電装置から直流入力電圧が供給され、直流入力電圧を交流電圧配線の交流電圧の全波整流波形に同期する脈流波形の直流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、第１、第２、第３及び第４のスイッチング素子並びに駆動回路を含み、直流出力電圧を交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータと、を備える。第１及び第３のスイッチング素子は、第１のスイッチング素子を高電位側としてＤＣ／ＤＣコンバータの出力端間に直列接続され、第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子との接続点は第１の配線を介して交流電圧配線の一方に接続され、第２及び第４のスイッチング素子は、第２のスイッチング素子を高電位側としてＤＣ／ＤＣコンバータの出力端間に直列接続され、第２のスイッチング素子と第４のスイッチング素子との接続点は第２の配線を介して交流電圧配線の他方に接続される。駆動回路は、第２の配線が第１の配線よりも高電位となる負位相期間では第２の配線の電圧に基づいて第１の電圧を充電し、第１の配線が第２の配線よりも高電位となる正位相期間では第１の配線の電圧に基づいて第２の電圧を充電するように構成され、正位相期間では、第２及び第３のスイッチング素子がオフした状態で、第１の電圧に基づいて第１のスイッチング素子がオンするとともに第１の配線の電圧によって第４のスイッチング素子がオンし、負位相期間では、第１及び第４のスイッチング素子がオフした状態で、第２の電圧に基づいて第２のスイッチング素子がオンするとともに第２の配線の電圧によって第３のスイッチング素子がオンするように構成される。
【０００８】
上記構成によると、交流給電装置は直流入力電圧を交流電源に同期する脈流波形の直流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、この直流出力電圧を交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータとを備え、ＤＣ／ＡＣコンバータは交流電源に同期して自励駆動される。これにより、直流発電装置から交流電圧配線に交流電圧を供給する交流給電装置を簡素かつ安価な構成で実現することができる。
【０００９】
本開示の交流給電システムは、上記交流給電装置と、交流給電装置のＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子に接続される直流発電装置と、を備える。
【００１０】
上記構成によると、交流給電システムは、直流入力電圧を交流電源に同期する脈流波形の直流出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、交流電源に同期して自励駆動されて直流出力電圧を交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータとを備える交流給電装置を含む。したがって、直流発電装置から交流電圧配線に交流電圧を供給する交流給電システムを簡素かつ安価な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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