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公開番号2025141897
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2025038877
出願日2025-03-12
発明の名称コンバータシステム、コンバータシステムの制御方法及び無停電電源システム
出願人株式会社GSユアサ
代理人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250919BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】信号線で接続することなく、並列に接続された複数台の三相PWMコンバータのキャリア信号の位相差を抑制することができるコンバータシステム及び無停電電源システムを提供する。
【解決手段】トランスレスで複数台が並列に接続された第一変換器12は、ブリッジ接続されたスイッチング素子Q1～Q6のオンオフ制御によって入力電圧V_R、V_S、V_Tを中間直流電圧V_ABに変換する。制御部20は、入力電圧V_R、V_S、V_Tに基づく搬送波とキャリア信号との比較によってスイッチング素子Q1～Q6をオンオフ制御するPWM信号を生成する。制御部20は、搬送波の三相の中の2つが重なる付近を位相判定タイミングとする。制御部20は、位相判定タイミングの重ならない他のコンバータ電流において、キャリア周波数の約2倍の周波数成分が支配的になるように、キャリア信号の位相を調整する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ブリッジ接続されたスイッチング素子のオンオフ制御によって三相交流電圧を直流電圧に変換する三相ＰＷＭコンバータがトランスレスで複数台が並列に接続されたコンバータシステムであって、
複数台の前記三相ＰＷＭコンバータをそれぞれ独立で制御する複数の制御部は、前記三相交流電圧に基づく搬送波とキャリア信号との比較によって、前記三相ＰＷＭコンバータの前記スイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ信号を生成するコンバータ制御機能ブロックをそれぞれ備え、
複数の前記制御部の全部もしくは１台を除く全部は、前記搬送波の三相の中の２つが重なる付近を位相判定タイミングとして、重ならない他の相のコンバータ電流において、キャリア周波数の約２倍の周波数成分が支配的になるように、前記キャリア信号の位相を調整する同期制御機能ブロックを備えるコンバータシステム。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記同期制御機能ブロックは、重ならない他の相の前記コンバータ電流において、前記キャリア周波数の約２倍の周波数成分に対する前記キャリア周波数の約１倍の周波数成分の比率が予め設定された判定閾値未満になるように前記キャリア信号の位相を調整する請求項１に記載のコンバータシステム。
【請求項３】
前記同期制御機能ブロックは、前記キャリア周波数の約１倍の周波数成分よりも低い帯域をカットすると共に、前記キャリア周波数の約２倍の周波数成分よりも高い帯域をカットする帯域制限フィルタと、
前記帯域制限フィルタを通過した前記コンバータ電流の周波数成分を解析する位相判定部と、を備える請求項２に記載のコンバータシステム。
【請求項４】
前記同期制御機能ブロックは、前記キャリア周波数の約１倍の周波数成分を通過させる第１フィルタと、前記キャリア周波数の約２倍の周波数成分を通過させる第２フィルタと、
前記第１フィルタを通過した前記コンバータ電流と、前記第２フィルタを通過した前記コンバータ電流とを解析する位相判定部と、を備える請求項２に記載のコンバータシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のコンバータシステムと、
ブリッジ接続された前記スイッチング素子のオンオフ制御によって複数台の前記三相ＰＷＭコンバータが変換した前記直流電圧を三相の出力電圧に変換する三相ＰＷＭインバータと、を備えた無停電電源システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記搬送波と、前記同期制御機能ブロックによって位相調整された前記キャリア信号との比較によって、前記三相ＰＷＭインバータの前記スイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ信号を生成するインバータ制御機能ブロックを備える請求項５に記載の無停電電源システム。
【請求項７】
ブリッジ接続されたスイッチング素子のオンオフ制御によって三相交流電圧を直流電圧に変換する三相ＰＷＭコンバータがトランスレスで複数台が並列に接続されたコンバータシステムの制御方法であって、
複数台の前記三相ＰＷＭコンバータは、前記三相交流電圧に基づく搬送波とキャリア信号との比較によって、前記三相ＰＷＭコンバータの前記スイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ信号をそれぞれ生成し、
複数台の前記三相ＰＷＭコンバータの全部もしくは１台を除く全部は、前記搬送波の三相の中の２つが重なる付近を位相判定タイミングとして、重ならない他の相のコンバータ電流において、キャリア周波数の約２倍の周波数成分が支配的になるように、前記キャリア信号の位相を調整するコンバータシステムの制御方法。
【請求項８】
ブリッジ接続されたスイッチング素子のオンオフ制御によって電力を変換するＰＷＭコンバータがトランスレスで複数台が並列に接続されたコンバータシステムであって、
複数台の前記ＰＷＭコンバータをそれぞれ独立で制御する複数の制御部は、搬送波とキャリア信号との比較によって、前記ＰＷＭコンバータの前記スイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ信号を生成するコンバータ制御機能ブロックをそれぞれ備え、
複数の前記制御部の全部もしくは１台を除く全部は、コンバータ電流と、前記キャリア信号の周波数とを用いて前記キャリア信号の位相を調整する同期制御機能ブロックを備えるコンバータシステム。
【請求項９】
ブリッジ接続されたスイッチング素子のオンオフ制御によって電力を変換するＰＷＭコンバータがトランスレスで複数台が並列に接続されたコンバータシステムの制御方法であって、
複数台の前記ＰＷＭコンバータは、搬送波とキャリア信号との比較によって、前記ＰＷＭコンバータの前記スイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ信号をそれぞれ生成し、
複数の前記ＰＷＭコンバータの全部もしくは１台を除く全部は、コンバータ電流と、前記キャリア信号の周波数とを用いて前記キャリア信号の位相を調整するコンバータシステムの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台のＰＷＭコンバータが並列に接続されたコンバータシステム及び無停電電源システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、ＰＷＭコンバータを備えた複数台の三相無停電電源装置をトランスレスで並列に接続した無停電電源システムは、バッテリが共通の場合、循環電流が流れる。循環電流には、並列に接続された複数台のＰＷＭコンバータにおけるキャリア信号の位相差に起因する成分がある。従って、循環電流は、並列に接続された複数台のＰＷＭコンバータに共通のキャリア信号を分配して使用することで低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２４－５８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数台の三相無停電電源装置が並列に接続された無停電電源システムは、並列するＵＰＳが近くに配置されるとは限らず、電力線と信号線がＵＰＳ間線で束線分離できない場合がある。この場合、並列に接続された複数台のＰＷＭコンバータは、共通のキャリア信号にノイズが重畳したりするため、キャリア信号が正確に検出できなかったり、位相差が生じてしまう。
【０００５】
本発明の一態様は、信号線で接続することなく、並列に接続された複数台のＰＷＭコンバータのキャリア信号の位相差を抑制することができるコンバータシステム、コンバータシステムの制御方法及び無停電電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るコンバータシステムは、トランスレスで複数台が並列に接続された三相ＰＷＭコンバータを備える。ＰＷＭコンバータは、ブリッジ接続されたスイッチング素子のオンオフ制御によって三相交流電圧を直流電圧に変換する。複数台の三相ＰＷＭコンバータをそれぞれ独立で制御する複数の制御部を備える。複数の制御部は、コンバータ制御機能ブロックをそれぞれ備える。コンバータ制御機能ブロックは、入力電圧に基づく搬送波とキャリア信号との比較によってスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ信号を生成する。複数の制御部の全部もしくは１台を除く全部は、同期制御機能ブロックを備える。同期制御機能ブロックは、搬送波の三相の中の２つが重なる付近を位相判定タイミングとして、重ならない他の相のコンバータ電流において、キャリア周波数の約２倍の周波数成分が支配的になるように、キャリア信号の位相を調整する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、トランスレスで複数台が並列に接続されたＰＷＭコンバータを信号線で接続することなく、並列に接続された複数台のＰＷＭコンバータでＰＷＭ信号の生成に使用するキャリア信号の位相差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
無停電電源装置システムの構成例を示す図である。
図１に示す入力フィルタ及び第一変換器を示す図である。
図１に示す第二変換器及び出力フィルタを示す図である。
図１に示す制御部を示す図である。
位相検出タイミングを示す図である。
位相検出タイミングのコンバータ電流を示す図である。
解析結果（一次／二次）のシミュレーションを示す図である。
位相調整動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下の実施の形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００１０】
本実施の形態の無停電電源システム１は、図1を参照すると、複数の無停電電源装置１
０ａ、１０ｂ（以下、ＵＰＳ１０ａ、１０ｂと称す）と、停電時にバックアップ電力を供給する蓄電装置４と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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