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公開番号2024176287
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023094739
出願日2023-06-08
発明の名称電力変換装置及びその制御方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241212BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】絶縁型双方向DC/DCコンバータをそれぞれ有する複数の変換セルを備える電力変換装置全体の電力変換効率を向上させること。
【解決手段】絶縁型DC/DCコンバータと、直流リンクと、前記コンバータに前記直流リンクを介して接続されたインバータとをそれぞれ有し、前記インバータの交流出力端を介して直列に接続された複数の変換セルと、前記複数の変換セルを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記複数の変換セルの総伝送電力が所定の電力よりも低いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が不均等になるように前記インバータを制御する、電力変換装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、直流リンクと、前記コンバータに前記直流リンクを介して接続されたインバータとをそれぞれ有し、前記インバータの交流出力端を介して直列に接続された複数の変換セルと、
前記複数の変換セルを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記複数の変換セルの総伝送電力が所定の電力よりも低いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が不均等になるように前記インバータを制御する、電力変換装置。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
前記複数の変換セルの個数をＮ，１台の前記コンバータの電力変換効率が所定値以上となるための伝送電力の最小値をＰｔｈとするとき、
前記所定の電力は、Ｎ×Ｐｔｈである、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記総伝送電力をＰ、ｎを１から（Ｎ－１）までの整数とするとき、
前記制御装置は、（Ｎ－ｎ）Ｐｔｈ≦Ｐ＜（Ｎ－ｎ＋１）Ｐｔｈのとき、１台目から（Ｎ－ｎ）台目までの前記インバータの出力電圧をＶ
＊
・ｃｏｓφ／（Ｎ－ｎ）に調整し、（Ｎ－ｎ＋１）台目からＮ台目までの前記インバータの出力電圧をＶ
＊
・ｓｉｎφ／ｎに調整する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御装置は、Ｐ＜Ｐｔｈのとき、１台目の前記インバータの出力電圧をＶ
＊
・ｃｏｓφに調整し、２台目からＮ台目までの前記インバータの出力電圧を「Ｖ
＊
・ｓｉｎφ／（Ｎ－１）」に調整する、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記総伝送電力が前記所定の電力よりも高いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が均等になるように前記インバータを制御する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、直流リンクと、前記コンバータに前記直流リンクを介して接続されたインバータとをそれぞれ有し、前記インバータの交流出力端を介して直列に接続された複数の変換セルを備える電力変換装置の制御方法であって、
前記複数の変換セルの総伝送電力が所定の電力よりも低いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が不均等になるように前記インバータを制御する、制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置及びその制御方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置の一つとして、ＳＳＴ（Solid State Transformer）が知られている。ＳＳＴは、高周波トランスを搭載した絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、そのＤＣ／ＤＣコンバータの一方の直流側に接続されたインバータとをそれぞれ有する複数のセルを備える（例えば、非特許文献１参照）。各セルの直流出力端は、直流バスに並列に接続されている。ＳＳＴは、各セルの交流出力端が直列に接続されることで、昇圧トランスレスで高圧系統に連系できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Voltage and Power Balance Control for a Cascaded H-Bridge Converter-Based Solid-State Transformer (IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.28, No.4, pp.1523-1532)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、伝送電力が定格電力に対して小さくなりすぎると、電力変換効率が低下する特性を持つ。そのため、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータをそれぞれ有する複数の変換セルを備える電力変換装置において、比較的小さな伝送電力を複数の変換セルで均等に分担すると、電力変換装置全体の電力変換効率が低下するおそれがある。
【０００５】
本開示は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータをそれぞれ有する複数の変換セルを備える電力変換装置全体の電力変換効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１態様は、
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、直流リンクと、前記コンバータに前記直流リンクを介して接続されたインバータとをそれぞれ有し、前記インバータの交流出力端を介して直列に接続された複数の変換セルと、
前記複数の変換セルを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記複数の変換セルの総伝送電力が所定の電力よりも低いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が不均等になるように前記インバータを制御する、電力変換装置である。
【０００７】
第２態様は、第１態様の電力変換装置であって、
前記複数の変換セルの個数をＮ，１台の前記コンバータの電力変換効率が所定値以上となるための伝送電力の最小値をＰｔｈとするとき、
前記所定の電力は、Ｎ×Ｐｔｈである。
【０００８】
第３態様は、第２態様の電力変換装置であって、
前記総伝送電力をＰ、ｎを１から（Ｎ－１）までの整数とするとき、
前記制御装置は、（Ｎ－ｎ）Ｐｔｈ≦Ｐ＜（Ｎ－ｎ＋１）Ｐｔｈのとき、１台目から（Ｎ－ｎ）台目までの前記インバータの出力電圧をＶ
＊
・ｃｏｓφ／（Ｎ－ｎ）に調整し、（Ｎ－ｎ＋１）台目からＮ台目までの前記インバータの出力電圧をＶ
＊
・ｓｉｎφ／ｎに調整する。
【０００９】
第４態様は、第３態様の電力変換装置であって、
前記制御装置は、Ｐ＜Ｐｔｈのとき、１台目の前記インバータの出力電圧をＶ
＊
・ｃｏｓφに調整し、２台目からＮ台目までの前記インバータの出力電圧を「Ｖ
＊
・ｓｉｎφ／（Ｎ－１）」に調整する。
【００１０】
第５態様は、第１から第４のいずれか一の態様の電力変換装置であって、
前記制御装置は、前記総伝送電力が前記所定の電力よりも高いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が均等になるように前記インバータを制御する。
（【００１１】以降は省略されています）

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