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公開番号2025150824
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024051946
出願日2024-03-27
発明の名称電力変換装置およびヒートポンプシステム
出願人ダイキン工業株式会社
代理人個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20251002BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】インバータ装置の受給電流最大値と無関係に電力変換装置から配電線に電流を供給させる場合に比べて、配電設備および/または配電線の容量に適した電流を電力変換装置から供給させる。
【解決手段】電力変換装置は、配電設備から配電線を介して電力を受給するインバータ装置の受電点に接続される電力変換装置であって、受電点に高調波電流を供給し、配電線を介して配電設備に基本波無効電流を供給する供給回路と、供給回路により供給される電流を制御する制御部と、を備え、制御部は、インバータ装置の受給電流を取得し、インバータ装置の受給電流最大値と、インバータ装置の受給電流と、により設定される第1の電流制限値を用いて基本波無効電流を制限する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
配電設備から配電線を介して電力を受給するインバータ装置の受電点に接続される電力変換装置であって、
前記受電点に高調波電流を供給し、前記配電線を介して前記配電設備に基本波無効電流を供給する供給回路と、
前記供給回路により供給される電流を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記インバータ装置の受給電流を取得し、
前記インバータ装置の受給電流最大値と、前記インバータ装置の受給電流と、により設定される第１の電流制限値を用いて前記基本波無効電流を制限する、
電力変換装置。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記制御部は、
前記インバータ装置の受給電流の基本波電流を取得し、当該基本波電流の変化又は変化量に応じて前記第１の電流制限値を変動させる、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記インバータ装置、または当該インバータ装置が駆動する負荷が搭載された機器が電力を受給する能力に関する能力情報を取得し、
取得した前記能力情報から前記受給電流最大値を決定する、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記電力変換装置の供給電流最大値と前記受電点に供給する前記高調波電流とにより設定される第２の電流制限値と、前記第１の電流制限値と、のうちの小さい方を用いて前記基本波無効電流を制限する、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記供給電流最大値を、前記インバータ装置の受給電流の変化又は変化量に応じて変動させる、
請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記供給回路は複数のスイッチング素子を有し、
前記スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体素子を含む、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記電力変換装置は、前記インバータ装置を用いて生成された電力が供給される圧縮機を備えるヒートポンプシステム内に設けられている、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項８】
複数の前記インバータ装置の受電点に接続され、
前記第１の電流制限値は、複数の前記インバータ装置を合わせた受給電流最大値と、複数の当該インバータ装置を合わせた受給電流と、により設定される、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項９】
請求項１または２に記載の電力変換装置と、前記インバータ装置と、を備えたヒートポンプシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置およびヒートポンプシステムに関する。
続きを表示（約 4,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、分電盤を介して電力供給を受ける電力変換装置に接続されるアクティブフィルタ装置において、電力変換装置の受電経路に出力が接続され、電力変換装置の高調波電流の低減及び基本波力率の改善の少なくとも一方を行うための第１補償分の電流を生成可能な電流源と、電力変換装置の受電経路に流れる電流を検出する第１検出部と、分電盤の受電経路に流れる電流を検出する第２検出部と、第１検出部で検出された検出値に基づいて第１補償分の電流を算出し、第２検出部で検出された検出値に基づいて分電盤の受電経路における高調波電流の低減及び基本波力率の改善の少なくとも一方を行うための第２補償分を算出し、第２補償分の電流と、第１補償分の電流とを重畳した電流を電流源において生成させる制御器と、を備えたアクティブフィルタ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－０５７２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
配電設備から配電線を介して電力を受給するインバータ装置の受電点に接続される電力変換装置が配電線を介して配電設備に補償電流を供給する場合がある。例えば、インバータ装置の受給電流最大値が小さい場合に、電力変換装置が供給電流最大値まで電流を供給すると、配電設備および／または配電線に容量以上の電力が供給されることがある。
本開示は、インバータ装置の受給電流最大値と無関係に電力変換装置から配電線に電流を供給させる場合に比べて、配電設備および／または配電線の容量に適した電流を電力変換装置から供給させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の電力変換装置は、配電設備から配電線を介して電力を受給するインバータ装置の受電点に接続される電力変換装置であって、前記受電点に高調波電流を供給し、前記配電線を介して前記配電設備に基本波無効電流を供給する供給回路と、前記供給回路により供給される電流を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記インバータ装置の受給電流を取得し、前記インバータ装置の受給電流最大値と、前記インバータ装置の受給電流と、により設定される第１の電流制限値を用いて前記基本波無効電流を制限する。この場合、インバータ装置の受給電流最大値と無関係に電力変換装置から配電線に電流を供給させる場合に比べて、配電設備および／または配電線の容量に適した電流を電力変換装置から供給させることができる。
ここで、前記制御部は、前記インバータ装置の受給電流の基本波電流を取得し、当該基本波電流の変化又は変化量に応じて前記第１の電流制限値を変動させる。この場合、受給電流から第１の電流制限値を決定する場合に比べて、より多くの基本波電流を電力変換装置から供給することができる。
また、前記制御部は、前記インバータ装置、または当該インバータ装置が駆動する負荷が搭載された機器が電力を受給する能力に関する能力情報を取得し、取得した前記能力情報から前記受給電流最大値を決定する。この場合、機器が電力を受給する能力に関する能力情報に応じて第１の電流制限値を決定しない場合に比べて、配電設備および／または配電線の容量に適した電流を電力変換装置から供給することができる。
また、前記制御部は、前記電力変換装置の供給電流最大値と前記受電点に供給する前記高調波電流とにより設定される第２の電流制限値と、前記第１の電流制限値と、のうちの小さい方を用いて前記基本波無効電流を制限する。この場合、電力変換装置の供給能力を超えた電力供給を抑制することができる。
また、前記制御部は、前記供給電流最大値を、前記インバータ装置の受給電流の変化又は変化量に応じて変動させる。この場合、供給電流最大値を変動させない場合に比べて、スイッチング素子の損失の増加および温度上昇を抑制することができる。
また、前記供給回路は複数のスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体素子を含む。この場合、複数のスイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を採用しない場合に比べて、スイッチング素子の損失を抑制できる。
また、前記電力変換装置は、前記インバータ装置を用いて生成された電力が供給される圧縮機を備えるヒートポンプシステム内に設けられている。この場合、ヒートポンプシステムにおいて、インバータ装置の受給電流最大値と無関係に電力変換装置から配電線に電流を供給させる場合に比べて、配電設備および／または配電線の容量に適した電流を電力変換装置から供給させることができる。
また、本開示の電力変換装置は、複数の前記インバータ装置の受電点に接続され、前記第１の電流制限値は、複数の前記インバータ装置を合わせた受給電流最大値と、複数の当該インバータ装置を合わせた受給電流と、により設定される。この場合、機器に搭載させるインバータ装置が複数台の場合でも、インバータ装置の受給電流最大値と無関係に電力変換装置から配電線に電流を供給させる場合に比べて、配電設備および／または配電線の容量に適した電流を電力変換装置から供給させることができる。
また、本開示のヒートポンプシステムは、請求項１または２に記載の電力変換装置と、前記インバータ装置と、を備える。この場合、インバータ装置の受給電流最大値と無関係に電力変換装置から配電線に電流を供給させる場合に比べて、配電設備および／または配電線の容量に適した電流を電力変換装置から供給させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本実施の形態に係るアクティブフィルタ装置が用いられる需要家施設の構成例を示す図である。
本実施の形態に係る空気調和装置の構成例を示す図である。
本実施の形態に係る基本波無効電流指令生成部の構成例を示す図である。
本実施の形態に係るアクティブフィルタ装置を備える空気調和装置の消費電力と第一電流制限値、第二電流制限値との関係例を示す図である。
アクティブフィルタ装置が、２つのインバータ装置の受電点に接続される場合における空気調和装置の構成例を示す図である。
（ａ）はアクティブフィルタ装置を備える空気調和装置の消費電力とアクティブフィルタ装置が供給する補償電流との関係の一例を示す図であり、（ｂ）はアクティブフィルタ装置を備える空気調和装置の消費電力とアクティブフィルタ装置のスイッチング素子の損失との関係の一例を示す図である。
変形例に係るアクティブフィルタ装置の基本波無効電流指令生成部の構成例を示す図である。
変形例に係る負荷電流と供給電流最大値との関係を示す図である。
（ａ）は変形例に係るアクティブフィルタ装置を備える空気調和装置の消費電力とアクティブフィルタ装置が供給する補償電流との関係を示す図であり、（ｂ）は変形例に係るアクティブフィルタ装置を備える空気調和装置の消費電力とアクティブフィルタ装置のスイッチング素子の損失との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
＜需要家施設の構成＞
図１は、本実施の形態に係るアクティブフィルタ装置１００が用いられる需要家施設１０の構成例を示す図である。図１では、需要家施設１０に設置された空気調和装置３６がアクティブフィルタ装置１００を備える場合を示している。アクティブフィルタ装置１００は、電力変換装置の一例である。また、空気調和装置３６は、ヒートポンプシステムの一例である。
なお、アクティブフィルタ装置１００は空気調和装置３６に組み込まれず、空気調和装置３６の外部に備えられてもよい。
【０００８】
需要家施設１０は、例えばビル、工場、マンション等である。需要家施設１０には、電源２０から配電線２１を介して電力が供給されている。ここでは、電源２０と配電線２１とをまとめて配電系統と表記する。配電線２１は、配電線インピーダンス２２（図２参照）を有している。電源２０は、例えば、三相の交流電源（商用電源）である。電源２０は配電設備の一例である。
【０００９】
需要家施設１０は、配電用変圧器１１と、分電盤１２と、空気調和装置３６とを備える。空気調和装置３６は、電源２０から配電線２１を介して電力が供給される電気機器（以下では、機器と表記する。）の一例である。配電用変圧器１１は、電源２０から受電した電圧を変換して分電盤１２へ送る。配電用変圧器１１としては、例えば、６６００Ｖの電圧を２００Ｖに変換する変圧器や、６６００Ｖの電圧を１００Ｖに変換する変圧器等が挙げられる。
分電盤１２は、配電用変圧器１１から受電した電気を機器へと送る。分電盤１２は、漏電遮断器１３と配電用遮断器１４とを備える。漏電遮断器１３は、漏電を検出した際に回路を遮断することで感電を防止する。配電用遮断器１４は、配電線に異常な電流が流れた際に回路を遮断し、配電線、機器等を保護する。配電用変圧器１１、分電盤１２は配電設備の一例である。
【００１０】
空気調和装置３６は、冷媒が循環して冷凍サイクル運転動作を行う冷媒回路（不図示）を備え、ビル等において室内の冷房や暖房を行う。空気調和装置の冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機を備える。空気調和装置３６は、インバータ装置６０とモータ６５とアクティブフィルタ装置１００とを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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