(57)【要約】【課題】電源もしくは発電機から供給された電力を、負荷機器を駆動もしくは系統連系する為の電力変換回路を備え、効率の良い運転をするための電力変換装置を提供すること。【解決手段】交流電源からの入力を直流に整流する整流器と、前記交流電源からの入力からの漏れ電流を検知する漏れ電流検出部と、前記直流をスイッチング素子により交流に変換する電力変換装置において、前記漏れ電流検出部により検出された漏れ電流値の、所定値に対する大小に応じて、前記スイッチング素子へのゲート抵抗の抵抗値を切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの入力を直流に整流する整流器と、前記交流電源からの入力からの漏れ電流を検知する漏れ電流検出部と、前記直流をスイッチング素子により交流に変換する電力変換装置において、前記漏れ電流検出部により検出された漏れ電流値の、所定値に対する大小に応じて、前記スイッチング素子へのゲート抵抗の抵抗値を切り替えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記ゲート抵抗は、２つ以上の異なるゲート抵抗値を有することを特徴とする請求項１の電力変換装置。
【請求項３】
検出された漏れ電流値の、所定値に対する大小に応じて、変調制御方式を切り替え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４】
前記変調制御方式は２レベル変調方式と３レベル変調方式との変調制御方式であることを特徴とする請求項３の電力変換装置。
【請求項５】
ゲート抵抗及び変調制御方式の切り替えを、同一の漏れ電流のしきい値に対する大小で行うことを特徴とした請求項２と請求項３とに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記ゲート抵抗及び変調制御方式の切り替えのしきい値にヒステリシスを備えたことを特徴とした請求項５に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源もしくは発電機から供給された電力を、負荷機器を駆動もしくは系統連系する為の電力変換回路を備え、効率の良い運転をするための電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置の変換効率の向上もしくは信頼性や安全性の向上の為、発電機出力や負荷機器の運転状態の状況に応じて、電流や電圧、温度等をセンシングし、回路定数や制御方法の調整を行なってきた。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０７２６３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、前記従来のインバータなどの電力変換装置においては、システムの最大出力時における漏れ電流を、規定値以下に抑える為、スイッチング素子のゲート抵抗値を設定するものであった。
【０００５】
また変調制御方式も漏れ電流を低減させる為、２レベル変調方式を選定していた。このため、システム出力が低い場合、漏れ電流が低いにも関わらず、ゲート抵抗及び変調制御方式が固定の為、余分なスイッチング損失が発生してしまう課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記の課題を解決するもので、漏れ電流が低い場合にゲート抵抗、または変調制御方式を切り替え、電力変換効率の向上を可能とした電力変換装置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】
前記従来の課題を解決するために本発明の電力変換装置は、システム出力最大時の条件でゲート抵抗値を設定し、低出力時においては漏れ電流値が低い為、既存のゲート抵抗値より低い抵抗値に切り替えてスイッチング損失を低減し、電力変換効率を向上させる。また漏れ電流がしきい値より高い場合は２レベル変調方式で制御を行い漏れ電流の低減を図り、しきい値より低い場合は３レベル変調方式に切り替えて電力変換効率の向上を行なうものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電力変換装置は、発電機出力や負荷機器の出力が低い場合において、電力変換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態における電力変換装置の機能ブロック図
【図２】本発明の実施の形態における電力変換装置のゲート抵抗選択部のブロック図
【図３】本発明の実施の形態における漏れ電流と電力変換時に発生する損失の関係、及びゲート抵抗／変調制御方式の切り替えの効果を示す図
【図４】本発明の実施の形態におけるゲート抵抗／変調制御方式の切り替え時の漏れ電流しきい値のヒステリシスを示す図
【図５】本発明の実施の形態１における３レベル変調方式のスイッチングパターンを示す図
【図６】本発明の実施の形態１における２レベル変調方式のスイッチングパターンを示す図
【図７】従来の電力変換装置の機能ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、交流電源からの入力を直流に整流する整流器と、前記交流電源からの入力からの漏れ電流を検知する漏れ電流検出部と、前記直流をスイッチング素子により交流に変換する電力変換装置において、前記漏れ電流検出部により検出された漏れ電流値の、所定値に対する大小に応じて、前記スイッチング素子へのゲート抵抗の抵抗値を切り替えることにより、低出力時の電力変換効率を向上させることができる。
【００１１】
第２の発明は、特に第１の発明において、ゲート抵抗が２つ以上の異なるゲート抵抗値を有することにより、低出力時の電力変換効率を向上させることができる。
【００１２】
第３の発明は、特に第１の発明において、検出された漏れ電流値の、所定値に対する大小に応じて、変調制御方式を切り替えることにより、低出力時の電力変換効率を向上させることができる。
【００１３】
第４の発明は、特に第３の発明において、変調制御方式は２レベル変調方式と３レベル変調方式との変調制御方式であることにより、低出力時の電力変換効率を向上させることができる。
【００１４】
第５の発明は、ゲート抵抗及び変調制御方式の切り替えを、同一の漏れ電流のしきい値に対する大小で行うことにより、制御を簡略化することができる。
【００１５】
第６の発明は、ゲート抵抗及び変調制御方式の切り替えのしきい値にヒステリシスを備えることにより、漏れ電流の急激な変動に対しても誤動作することなく、切り替えを行なうことができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における機能ブロック図を示すものである。
図１の漏れ電流検出部８で漏れ電流しきい値を下回ったときに、制御部からゲート抵抗切り替え部５を制御し、ゲート抵抗を可変させる。
【００１８】
図２は本発明の実施の形態１の係るゲート抵抗切り替え部のブロック図を示すものである。
システム最大出力の場合は抵抗Ａを通って半導体スイッチ素子４の駆動が行なわれるが、低出力時には切り替え回路により抵抗Ｂへ切り替えられる。この場合、抵抗Ａより抵抗Ｂの方が抵抗値は低く設定する。
【００１９】
また図１のＰＷＭ信号発生部６により変調制御方式の切り替えを行なう。
【００２０】
図３は本発明の実施の形態１における漏れ電流と電力変換時に発生する損失の関係、及びゲート抵抗／変調制御方式の切り替えの効果を示す図である。ゲート抵抗及び変調制御方式の切り替えを同じ漏れ電流のしきい値で設定する。
ゲート抵抗Ｂの抵抗値は３レベル変調方式で漏れ電流値が規定値以下になるように設定する。このことにより、ゲート抵抗値の切り替えを行わない場合に比べ、電力変換時の損失を低減することができる。
【００２１】
図４は本発明の実施の形態１におけるゲート抵抗／変調制御方式の切り替え時における漏れ電流しきい値のヒステリシスを示す図である。ゲート抵抗及び変調制御方式の切り替えを同じ漏れ電流のしきい値で設定する。
【００２２】
図５は３レベル変調方式のスイッチングパターンを示す図である。また、図６は２レベル変調方式のスイッチングパターンを示す図である。当該実施の形態１における変調方式の変化はこれらの図に示すような変調にて行われる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように、本発明にかかる電力変換装置は、漏れ電流値によってゲート抵抗及び変調制御方式を切り替え低出力時の電力変換効率を向上させることが可能となる為、電力変換機器を使用している民生や産業分野のあらゆる商品に適用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１  交流電源もしくは発電機
２  コンバータもしくは整流器
３  平滑用コンデンサ
４  半導体スイッチ素子
５  ゲート抵抗切り替え部
６  ＰＷＭ信号発生部
７  システムの制御部
８  漏れ電流検出部
９  漏れ電流センシング部
１０  系統もしくは負荷機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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