(57)【要約】電力系統と直流電源（１００）との間で電力を変換する電力変換装置（１）は、電力系統と直流電源（１００）との間で、交流電力から直流電力へ、又は直流電力から交流電力へ変換する交直変換器（４、６、８）と、交直変換器（４、６、８）の直流電源（１００）側に設けた直流電力を蓄えるコンデンサ（１０）と、コンデンサ（１０）を充電する昇圧ユニット（２０）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統と直流電源との間で電力を変換する電力変換装置であって、
前記電力系統と前記直流電源との間で、交流電力から直流電力へ、又は直流電力から交流電力へ変換する交直変換器と、
前記交直変換器の前記直流電源側に設けた前記直流電力を蓄えるコンデンサと、
前記コンデンサを充電する昇圧ユニットと、
前記交直変換器の前記直流電源側に異常検出装置とを備え、
前記昇圧ユニットは、絶縁診断用基準電圧に基づいて絶縁診断用の電圧を発生させて、前記交直変換器の前記直流電源側に印加して前記コンデンサを充電する電力変換装置。
【請求項２】
前記昇圧ユニットは、前記直流電源の電圧に基づいたプリチャージ用の電圧を発生させて、前記コンデンサを充電する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記昇圧ユニットは、前記絶縁診断用基準電圧の信号と、前記直流電源の電圧の信号とを切り換える切替回路を備えた請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記切替回路は、電界効果トランジスタを使用した請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記切替回路は、アナログスイッチを使用した請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記切替回路は、電磁接触式リレーを使用した請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記直流電源は、電気自動車内蓄電池である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記異常検出装置は、地絡検出回路と電流センサの両方、あるいはいずれか一方である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記昇圧ユニットは、前記絶縁診断用基準電圧に基づいて、スイッチおよびアンプを用いて、前記絶縁診断用の電圧を発生させる請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記昇圧ユニットは、前記スイッチと前記アンプとの間にさらにダイオードを備えた請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
電力系統と直流電源との間で電力を変換する交直変換器を備え、
前記交直変換器の前記直流電源側に設けた直流電力を蓄えるコンデンサと、前記コンデンサを充電する電圧を発生する昇圧ユニットとを備えた電力変換装置において、
前記直流電源と連係する前に行う、
前記昇圧ユニットで絶縁診断用の電圧を発生させて、前記直流電源と前記交直変換器との間に印加して健全性を確認する絶縁診断工程と、
前記昇圧ユニットで前記直流電源の電圧に基づいたプリチャージ用の電圧を発生させて、前記コンデンサを充電するプリチャージ工程と、を有する電力変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統と直流電源間において、電力系統からの交流電力を直流電力へ、もしくは直流電源からの直流電力を交流電力へ変換する電力変換装置、および直流電源に連係する際における電力変換装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、災害による電力供給能力の低下への対策として、エネルギー消費量の削減を目的とする取り組みが重要視され、太陽光発電システムに代表される分散型の電源システムが普及しつつある。このような背景から、夜間などに蓄えられた電力（例えば、電気自動車内の蓄電池電力）を直流電力から交流電力に変換するための電力変換装置を備えた分散型の電源システムが普及しつつある。このシステムでは、直流電源との連係前に健全性を確認する必要がある。
電気自動車内の蓄電池と電力変換装置を連係する前に、昇圧ユニットにて電力変換手段に設けられたコンデンサを充電し、交直変換器を用いてさらに昇圧し、電気自動車と電力変換装置間に、絶縁診断用の電圧を印加して、健全性を確認する電力変換装置が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２７８２６号公報（段落［００８６］〜［００８８］および図１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１開示発明では、昇圧ユニットで充電したコンデンサの電圧を交直変換器によってさらに昇圧して行うが、必ず交直変換器を動作させる必要がある。交直変換器は軽負荷時の効率が悪いため、昇圧ユニットが大型となり、高コストであるという問題がある。【０００５】
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、直流電源内の蓄電池と電力変換装置を連係する前の健全性確認に使用する昇圧ユニットを小型化、低コスト化でき、損失を低減できる電力変換装置および電力変換装置の制御方法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】
【０００６】
この発明に係る電力変換装置は、電力系統と直流電源との間で電力を変換する電力変換装置であって、電力系統と直流電源との間で、交流電力から直流電力へ、又は直流電力から交流電力へ変換する交直変換器と、交直変換器の直流電源側に設けた直流電力を蓄えるコンデンサと、コンデンサを充電する昇圧ユニットと、交直変換器の直流電源側に異常検出装置とを備え、昇圧ユニットは、絶縁診断用基準電圧に基づいて絶縁診断用の電圧を発生させて、交直変換器の直流電源側に印加してコンデンサを充電するものである。【０００７】
この発明に係る電力変換装置の制御方法は、電力系統と直流電源との間で電力を変換する交直変換器を備え、交直変換器の直流電源側に設けた直流電力を蓄えるコンデンサと、コンデンサを充電する電圧を発生する昇圧ユニットとを備えた電力変換装置において、直流電源と連係する前に行う、昇圧ユニットで絶縁診断用の電圧を発生させて、直流電源と交直変換器との間に印加して健全性を確認する絶縁診断工程と、昇圧ユニットで直流電源の電圧に基づいたプリチャージ用の電圧を発生させて、コンデンサを充電するプリチャージ工程とを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る電力変換装置によれば、交直変換器の直流電源側にコンデンサを設け、昇圧ユニットはこのコンデンサを充電するため、健全性確認に使用する昇圧ユニットを小型化、低コスト化でき、損失を低減できる。【０００９】
この発明に係る電力変換装置の制御方法は、交直変換器の直流電源側にコンデンサを設け、このコンデンサを充電する昇圧ユニットを備えた電力変換装置において、絶縁診断工程と、プリチャージ工程とを有するものであるため、健全性確認に使用する昇圧ユニットを小型化、低コスト化でき、損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る昇圧ユニットの構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る昇圧制御回路の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る電気自動車の制御ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る絶縁診断フローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係るプリチャージフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２の電力変換装置に係る昇圧制御回路の構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３の電力変換装置に係る昇圧制御回路の構成図である。
【図９】この発明の実施の形態４の電力変換装置に係る昇圧制御回路の構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態５の電力変換装置に係る昇圧制御回路の構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態６の電力変換装置に係る昇圧制御回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
実施の形態１は、電力変換部、制御部、健全性確認部から構成され、主要機器として電力系統と電気自動車との間で電力を双方向に変換する交直変換器と、交直変換器の電気自動車側である二次側のコンデンサと、交直変換器の二次側に出力する電圧を発生する昇圧ユニットと、交直変換器の二次側に異常検出回路とを備えた電力変換装置に関するものである。
【００１２】
以下、実施の形態１に係る電力変換装置の構成および動作について、電力変換装置の構成図である図１、昇圧ユニットの構成図である図２、昇圧制御回路の構成図である図３、電気自動車の制御ブロック図である図４、および絶縁診断、プリチャージのフローチャートである図５、図６に基づいて説明する。
【００１３】
まず、実施の形態１の電力変換装置１を含むシステム全体の構成を、図１と図４に基づいて説明する。
システム全体は、電力変換装置１と連係対象である電気自動車１００からなる。電力変換装置１は、大きく電力変換部と制御部と健全性確認部とから構成される。
電力変換部は、主要機器として、交直変換器４、６、８と、絶縁トランス７と、コンデンサ５、１０と、リアクトル３Ａ、３Ｂと、コンタクタ２、１５Ａ、１５Ｂと、コネクタ１６とを備える。
制御部は、主要機器として、制御ユニット２４と、駆動ユニット１７〜１９と、整流回路２１と、電力供給ユニット２２とを備える。
健全性確認部は、主要機器として、昇圧ユニット２０と、地絡検出回路１２と、電流センサ１１と、放電回路９と、コンタクタ１３と、制限抵抗１４とを備える。
【００１４】
電気自動車１００は、主要機器として、電気自動車内蓄電池１３０と、充電ユニット１３１と、補機用バッテリ１３２と、車両制御ユニット１３３と、駆動ユニット１３４と、コンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂとを備える。
【００１５】
次に、電力変換装置１の各部（電力変換部、制御部、健全性確認部）と電気自動車１００の機能と動作を順次説明する。その後、健全性確認（絶縁診断機能とプリチャージ機能）の全体動作について説明する。
【００１６】
まず、電力変換部の機能、動作を図１に基づいて説明する。
コンタクタ２は、後で説明する制御ユニット２４からの指示に基づいて動作し、電力変換装置１を商用電力系統に連系または解列する。コンタクタ２が、ＯＮの場合は商用電力系統と連系しており、ＯＦＦの場合は商用電力系統と解列している。
交直変換器４は、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどの複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードから構成される。交直変換器４は、コンタクタ２にリアクトル３Ａ、３Ｂを介して接続されている。
交直変換器４は、一次側（以降、商用電力系統側を示す）から供給される交流電力を直流電力に変換する。また、二次側（以降、電気自動車側を示す）から供給される直流電力を交流電力に変換する。
【００１７】
交直変換器６は、交直変換器４と同様に、複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードから構成される。交直変換器６の一次側は、交直変換器４の二次側に接続されている。そして、交直変換器６は、一次側から供給される直流電力を交流電力に変換する。また、二次側から供給される交流電力を直流電力に変換する。
交直変換器４と交直変換器６の間には、各交直変換器４、６の端子間電圧を安定させるためのコンデンサ５が接続されている。
【００１８】
交直変換器８は、交直変換器４、６と同様に、複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードから構成される。
交直変換器８の一次側は、絶縁トランス７を介して、交直変換器６の二次側に接続されている。そして、交直変換器８は、一次側から供給される交流電力を直流電力に変換する。また、二次側から供給される直流電力を交流電力に変換する。交直変換器８の二次側には、交直変換器８の端子間電圧を安定させるためのコンデンサ１０が接続されている。
【００１９】
絶縁トランス７は、商用電力系統と電気自動車１００を絶縁する目的で設置されている。絶縁トランス７を設けることで、交直変換器６の二次側の交流電圧と、交直変換器８の一次側の交流電圧との位相を調整して、コンデンサ５の両端電圧よりコンデンサ１０の両端電圧を高くしたり、あるいは低くしたりすることができる。
逆に、電気自動車内蓄電池１３０から電力が供給される場合に、コンデンサ１０の両端電圧よりコンデンサ５の両端電圧を高くしたり、あるいは低くしたりすることができる。
【００２０】
また、コンタクタ１５Ａ、１５Ｂは、制御ユニット２４からの指示に基づいて動作し、電力変換装置１と電気自動車１００とを連係または解列する。
電力変換装置１では、交直変換器４、６、８が協働することで、商用電力系統からの交流電力が直流電力に変換され、電気自動車内蓄電池１３０に供給される。
また、電気自動車内蓄電池１３０からの直流電力が交流電力に変換され、商用電力系統に供給される。
【００２１】
次に、制御部の機能、動作を図１に基づいて説明する。
駆動ユニット１７〜１９は、制御ユニット２４の指示に基づいて、それぞれ交直変換器４、６、８を構成するスイッチング素子を動作させる。駆動ユニット１７〜１９の制御に用いられる電力は、電力供給ユニット２２から供給される。
尚、説明の便宜上、電力変換装置１の一次側から二次側に電力が供給されるときの交直変換器４、６、８の動作を充電動作とし、電力変換装置の二次側から一次側に電力が供給されるときの交直変換器４、６、８の動作を放電動作とする。
【００２２】
電力供給ユニット２２は、制御ユニット２４、昇圧ユニット２０と駆動ユニット１７〜１９へ電力を供給するためのユニットである。電力供給ユニット２２には、商用電力系統が整流回路２１を介して接続されている。このため、整流回路２１によって交流電力から変換された直流電力が、電力供給ユニット２２に供給される。
電力供給ユニット２２は、整流回路２１を介して供給される電力を制御ユニット２４、昇圧ユニット２０、および駆動ユニット１７〜１９へ供給する。電力供給ユニット２２は、これと同時に、電力供給ユニット２２に接続された電力変換装置内蓄電池２３（以降、適宜蓄電池２３と記載する）にも供給する。これにより、電力変換装置１内の蓄電池２３の充電が行われる。
【００２３】
電力供給ユニット２２は、交直変換器８の二次側に昇圧ユニット２０を介して接続されている。また、電力供給ユニット２２は、交直変換器８が電気自動車内蓄電池１３０に連係する前に、昇圧ユニット２０に電力を供給する。
【００２４】
電力供給ユニット２２には、蓄電池２３が接続されているため、商用電力系統が停電して交直変換器４、６、８の動作が一時的に停止した場合、および交直変換器４、６、８が商用電力系統の停電発生前から停止していた場合には、電力供給ユニット２２に蓄電池２３から直流電圧を供給する。
この状態では、電力供給ユニット２２は、蓄電池２３から供給される電力を制御ユニット２４へ供給する。
このため、商用電力系統の停電時も電力変換装置１の動作が可能である。電力変換装置１が放電動作を開始すると、交直変換器４の一次側から、リアクトル３Ａ、３Ｂ、コンタクタ２と整流回路２１を介して、電力供給ユニット２２に電力を供給する。電力供給ユニット２２は、蓄電池２３を充電することができる。
【００２５】
電力変換装置内蓄電池２３は、電解液が充填された複数のセルからなるバッテリを有している。
蓄電池２３は、商用電力系統が健全である場合に、商用電力系統から整流回路２１を介して電力供給ユニット２２に供給される電力を蓄電し、商用電力系統が停電した場合に、この蓄電した電力が交直変換器４、６、８を始動するために使用される。
【００２６】
制御ユニット２４は、ＣＰＵ、記憶部、インタフェース部を有するコンピュータを備えている。制御ユニット２４は、コンタクタ２、１５Ａ、１５ＢのＯＮ／ＯＦＦ動作、駆動ユニット１７〜１９の制御、昇圧ユニット２０に対するＯＮ／ＯＦＦ切替信号、ＯＮ／ＯＦＦ信号の出力、健全性確認（絶縁診断機能、プリチャージ機能）に必要な処理等を行う。
【００２７】
次に、健全性確認部の機能、動作を図１から図３に基づいて説明する。
まず、昇圧ユニット２０を中心として、コンタクタ１３、１５Ａ、１５Ｂ、制限抵抗１４、地絡検出回路１２、放電回路９、および電流センサ１１の機能、動作を図２に基づいて説明する。
図２は、昇圧ユニット２０を中心として、昇圧ユニット２０の内部構成と健全性確認に関連する構成要素を含めて記載した構成図である。
【００２８】
昇圧ユニット２０は電力供給ユニット２２から供給される電圧を昇圧する。昇圧ユニット２０は、昇圧部７１と昇圧制御回路７２とから構成される。
昇圧部７１は、コンデンサ２９、スイッチング素子３０、絶縁トランス３１、および整流用ダイオード３２とから構成される。昇圧制御回路７２は、制御回路３３、絶縁回路３４、およびフィードバック切替回路３５から構成される。
【００２９】
コンデンサ２９は、電力供給ユニット２２から供給される電圧を安定させる。絶縁トランス３１は、電力供給ユニット２２と電気自動車１００に接続されている電力変換部の二次側との間を絶縁する。制御回路３３は、制御ユニット２４からのＯＮ／ＯＦＦ信号３８および絶縁回路３４からのフィードバック信号３７に基づき、スイッチング素子３０のスイッチング動作を制御することで、昇圧ユニット２０の出力電圧を一定に制御する。なお、制御ユニット２４からのＯＮ／ＯＦＦ信号３８は、制御回路３３内の電源制御ＩＣ５３を制御する。
フィードバック切替回路３５は、制御ユニット２４からのフィードバック切替信号３６により絶縁回路３４経由、絶縁診断時とプリチャージ時のフィードバック基準電圧を切り替える。絶縁回路３４は、電力変換部の二次側と制御ユニット２４および制御回路３３との間を絶縁する。
なお、絶縁診断は、電力変換装置１と電気自動車１００とを連係する前に、電力変換装置１と電気自動車１００間の健全性を確認するために行うものである。
また、プリチャージは、電力変換装置１に電気自動車１００を連係したときに、コンデンサ１０に流れこむ突入電流を抑制するために行うものである。
【００３０】
昇圧ユニット２０は、制御ユニット２４から送信されるフィードバック切替信号３６によって、後で説明するフィードバック基準電圧を絶縁診断用の基準電圧Ａとプリチャージ用の基準電圧Ｂに切り替える。これにより、昇圧ユニット２０の出力電圧を絶縁診断用電圧（４００Ｖ〜５００Ｖ）、あるいはプリチャージ用となる電気自動車内蓄電池１３０の電圧と同等にすることができる。
昇圧ユニット２０は、制御ユニット２４から送信されるＯＮ／ＯＦＦ信号３８に基づいて、制御された電圧（絶縁診断用、あるいはプリチャージ用の電圧）を昇圧ユニット２０の出力端２６Ａ、２６Ｂに出力する。
【００３１】
次に、昇圧制御回路７２について、フィードバック切替回路３５を中心に、図３に基づいて、図２を参照して説明する。
図３は、昇圧制御回路７２を構成するフィードバック切替回路３５、絶縁回路３４、および制御回路３３の具体的な回路構成を示す。
【００３２】
交直変換器８の二次側の電圧は、第１フィードバック端２７Ａ、２７Ｂからフィードバック切替回路３５に入力され、分圧抵抗ＲＡ、ＲＢにより分圧された電圧が、誤差増幅器５０の片側（＋端子）に入力される。アンプ４８はボルテージフォロア回路を構成し、分圧抵抗ＲＡ、ＲＢ側と誤差増幅器５０側とのインピーダンスを分離する。
【００３３】
ここで、フィードバック基準電圧について説明する。
まず、絶縁診断用基準電源４０の基準電圧Ａは、スイッチ４１とダイオード４３、アンプ４９を通して、誤差増幅器５０の片側（−端子）に入力される。絶縁診断時はスイッチ４１をＯＮする必要があるため、制御ユニット２４からフィードバック切替信号３６を送信し、フォトカプラ５２を介して、トランジスタ４５をＯＮさせる。
このとき、プリチャージ用基準電圧Ｂが誤差増幅器５０に入力されないように、スイッチ４２はＯＦＦされる。図３では、トランジスタ４７がＯＮし、トランジスタ４６はＯＦＦとなり、スイッチ４２がＯＦＦとなる。
アンプ４９はボルテージフォロア回路を構成し、アンプ４８と同様に、基準電圧Ｂ側と誤差増幅器５０側とのインピーダンスを分離する。
【００３４】
次にプリチャージ時は、電気自動車内蓄電池１３０の電圧は第２フィードバック端２８Ａ、２８Ｂからフィードバック切替回路３５に入力される。分圧抵抗ＲＣ、ＲＤにより分圧されたプリチャージ用基準電圧Ｂは、スイッチ４２とダイオード４４、アンプ４９を介して、誤差増幅器５０の片側（−端子）に入力される。アンプ４９は絶縁診断時と同様にボルテージフォロア回路を構成し、基準電圧Ｂ側と誤差増幅器５０側とのインピーダンスを分離する。
【００３５】
ここで、プリチャージ時はスイッチ４２をＯＮする必要があるため、制御ユニット２４から、スイッチ５４を用いてフィードバック切替信号３６を送信し、フォトカプラ５２を介して、トランジスタ４７をＯＦＦ、トランジスタ４６をＯＮさせ、スイッチ４２をＯＮさせる。
このときは、絶縁診断用基準電圧Ａが誤差増幅器５０に入力されないように、スイッチ４１はＯＦＦされる。
図３では、トランジスタ４５がＯＦＦし、スイッチ４１がＯＦＦとなる。
なお、特許請求の範囲の切替回路がフィードバック切替回路３５である。
【００３６】
絶縁診断時に、プリチャージ用基準電圧Ｂを誤差増幅器５０の片側（−端子）に入力されないようにスイッチ４２をＯＦＦする必要性について説明する。
絶縁診断時、コンタクタ１５Ａ、１５ＢがＯＮするため、第１フィードバック端２７Ａ、２７Ｂの電圧は、第２フィードバック端２８Ａ、２８Ｂにも印加されている。切り替えを行わずに、スイッチ４１、４２の両方がＯＮの場合、プリチャージ用基準電圧Ｂが絶縁診断用基準電圧Ａよりも大きいと、誤差増幅器５０の片側（−端子）に入力される電圧は、基準電圧Ｂ側を優先して、昇圧ユニット２０の出力電圧を上昇させる。
その後、昇圧ユニット２０は、その出力端２６Ａ、２６Ｂに絶縁診断用基準電圧Ａよりも大きな電圧を出力し、更にその電圧を第２フィードバック端２８Ａ、２８Ｂから検出し、アンプ４９および誤差増幅器５０のゲインに依存して、更に出力端２６Ａ、２６Ｂの電圧を上昇させる。
【００３７】
この繰り返し動作（ループ）により、電源制御ＩＣ５３が制御できる最大出力電圧が出力され、絶縁診断用電圧（４００Ｖ〜５００Ｖ）以上の過電圧が印加されることになる。
実施の形態１のフィードバック切替回路３５では、それぞれの絶縁診断用基準電圧Ａとプリチャージ用基準電圧Ｂとを切り分けるスイッチ４１、４２を備え、かつ、絶縁診断時にスイッチ４２をＯＦＦする構成である。このため実施の形態１では、上記のようなループに陥ることなく、昇圧ユニット２０は安定した制御で絶縁診断用電圧（４００Ｖ〜５００Ｖ）を出力することができる。
【００３８】
また、プリチャージ時は、電気自動車内蓄電池１３０の電圧は１３５〜４５０Ｖに変動するため、プリチャージ用基準電圧Ｂは、絶縁診断用基準電圧Ａと比べて、低くなることがある。
正常にプリチャージ用基準電圧Ｂを誤差増幅器５０の片側（−端子）に入力するためには、スイッチ４１をＯＦＦすることで、昇圧ユニット２０はプリチャージ用の電圧を出力することが可能となる。
【００３９】
本実施の形態１では、図３に示すフィードバック切替用のスイッチ４１、４２は、バイポーラトランジスタを使用した。しかし、スイッチング素子として、電界効果トランジスタを使用することができる。
バイポーラトランジスタを使用した場合は、基準電圧Ａ、Ｂからバイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧が降下した電圧がアンプ４９に入力され、昇圧ユニット２０の出力電圧が変化する。電界効果トランジスタを使用した場合、アンプ４９の入力は高インピーダンスのため、基準電圧Ａ、Ｂから流れる電流は微小電流である。電界効果トランジスタのドレイン−ソース間は低抵抗であるため、基準電圧Ａ、Ｂの電圧降下量は減少する。
このように、フィードバック切替用スイッチとして、電界効果トランジスタを使用することで、高精度な基準電圧を入力することが可能となり、昇圧ユニット２０の出力電圧の精度が向上する。
【００４０】
次に、電気自動車１００の機能、動作を図４に基づいて説明する。
電気自動車１００は、コネクタ１６を介して、電力変換装置１に着脱自在に接続される。
コンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂは、車両制御ユニット１３３の指示に基づいて、駆動ユニット１３４によって駆動され、電力変換装置１と電気自動車１００を連係、また解列する。
【００４１】
電気自動車内蓄電池１３０は、電気自動車１００の走行に使用される電力を蓄えるためのユニットであり、コンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂの二次側に接続されている。この電気自動車内蓄電池１３０のバッテリとしては、通常複数のリチウムイオン電池が用いられる。
本実施の形態１では、電気自動車内蓄電池１３０は複数の３Ｖ〜４Ｖのリチウムイオン電池セルを直列に接続して、端子間電圧１３５Ｖ〜４５０Ｖのバッテリを構成している。
【００４２】
電気自動車内蓄電池１３０は、コネクタ１６で電力変換装置１に接続される。そして、電気自動車１００のコンタクタ１３５Ａ、１３５ＢがＯＮのときに電力変換装置１に連係され、電力の充電及び放電が可能になる。
【００４３】
コネクタ１６を電気自動車１００に接続する際は、ユーザー側が手動で接続、取り外しする。このため、電力変換装置１を電気自動車１００にユーザー側が手動で接続後、電力変換装置１と電気自動車１００とを連係する前に、電力変換装置１と電気自動車１００間の絶縁診断が必要となる。
【００４４】
補機用バッテリ１３２は、車両制御ユニット１３３の制御に用いられる電力を蓄えるためのバッテリである。この補機用バッテリ１３２は、端子間電圧が１２Ｖもしくは２４Ｖ程度で、電解液が充填された複数のセルから構成されている。
【００４５】
充電ユニット１３１は、電気自動車内蓄電池１３０と補機用バッテリ１３２の間に設けられている。この充電ユニット１３１は、電気自動車内蓄電池１３０の電圧を降圧して、補機用バッテリ１３２と、車両制御ユニット１３３に電力を供給する。これにより、補機用バッテリ１３２を充電し、車両制御ユニット１３３への電力の供給が行われる。
【００４６】
車両制御ユニット１３３は、ＣＰＵ、記憶部、インタフェース部を有するコンピュータを備えている。この車両制御ユニット１３３は、コネクタ１６を介して電力変換装置１の制御ユニット２４と接続されている。そして、電力変換装置１の制御ユニット２４からの指示に基づいて、駆動ユニット１３４を動作させる。
また、車両制御ユニット１３３は、電気自動車内蓄電池１３０に蓄電された電力量などの情報を取得し、必要に応じて、電力変換装置１の制御ユニット２４にこれらの情報を提供する。
【００４７】
次に、健全性確認部の絶縁診断機能およびプリチャージ機能の動作説明を図１から図４に基づいて行い、その後、絶縁診断方法およびプリチャージ方法の説明を図５、図６のフローチャートに基づいて行う。
【００４８】
まず健全性確認部の絶縁診断機能の動作説明を図１から図４に基づいて行う。
電気自動車１００との連係前に絶縁診断を行うため、電気自動車内コンタクタ１３５Ａ、１３５ＢをＯＦＦにした状態で、コンタクタ１５Ａ、１５Ｂ、１３をＯＮする。
昇圧ユニット２０の出力端２６Ａ、２６Ｂの電圧を絶縁診断用電圧（４００Ｖ〜５００Ｖ）にするため、フィードバック切替回路３５内のスイッチ４１をＯＮ、スイッチ４２をＯＦＦし、絶縁診断用基準電源４０の基準電圧Ａを誤差増幅器５０の片方（−端）に入力する。
また、第１フィードバック端２７Ａ、２７Ｂの電圧は、分圧抵抗ＲＡ、ＲＢで分圧され、誤差増幅器５０の他方（＋端）に入力される。
誤差増幅器５０は、入力端（＋端、−端）の差電圧を増幅し、フォトカプラ５１の出力電流（フィードバック信号３７）を介して、電源制御ＩＣ５３を制御する。制御回路３３は、誤差増幅器５０の出力電圧に基づき、昇圧ユニット２０の出力端２６Ａ、２６Ｂの電圧を絶縁診断用電圧（４００Ｖ〜５００Ｖ）に一定に制御する。
【００４９】
この時、電力変換装置１に設けた地絡電流を検出する地絡検出回路１２と、直流電流を測定する電流センサ１１を用いて、絶縁診断用電圧（４００Ｖ〜５００Ｖ）の印加時の、地絡発生の検出と直流電流の測定を行う。
この結果、電気自動車内コンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂから交直変換器８の二次側の間で地絡が検出された場合、および基準値以上の直流電流が測定された場合には、電気自動車１００のコンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂとコネクタ１６との間または電力変換装置１側の絶縁耐力が低下していると判断できる。
絶縁診断終了後、放電回路９でコンデンサ１０に充電された電荷を放電させて、コンデンサ１０の電圧を０Ｖにする。
【００５０】
次に健全性確認部のプリチャージ機能の説明を図１から図４に基づいて行う。
コンタクタ１５Ａ、１５Ｂ、１３をＯＦＦし、電気自動車内コンタクタ１３５Ａ、１３５ＢをＯＮにする。
【００５１】
次に、電気自動車内蓄電池１３０またはコンデンサ１０への突入電流を抑制するため昇圧ユニット２０の出力端２６Ａ、２６Ｂの電圧を電気自動車内蓄電池１３０と等しい電圧にする操作を行う。
まず、フィードバック切替回路３５内のスイッチ４１をＯＦＦ、スイッチ４２をＯＮする。この操作により、電気自動車内蓄電池１３０の蓄電池電圧は第２フィードバック端２８Ａ、２８Ｂを介して、昇圧ユニット２０に入力される。この電圧は分圧抵抗ＲＣ、ＲＤで分圧され、得られた基準電圧Ｂは誤差増幅器５０の片方（−端）に入力される。
また、第１フィードバック端２７Ａ、２７Ｂの電圧は分圧抵抗ＲＡ、ＲＢで分圧され、誤差増幅器５０の他方（＋端）に入力される。
誤差増幅器５０は、入力端（＋端、−端）の差電圧を増幅し、フォトカプラ５１の出力電流（フィードバック信号３７）を介して、電源制御ＩＣ５３を制御する。制御回路３３は、誤差増幅器５０の出力電圧に基づき、昇圧ユニット２０の出力端２６Ａ、２６Ｂの電圧を電気自動車内蓄電池１３０と等しい電圧に制御する。
【００５２】
電気自動車内蓄電池１３０の電圧と昇圧ユニット２０の出力端２６Ａ、２６Ｂの電圧との偏差が既定値（２５Ｖ）以内になった状態で、コンタクタ１５Ａ、１５ＢをＯＮする。この操作で、突入電流を抑制しながら電気自動車内蓄電池１３０の電圧と昇圧ユニット２０の出力端２６Ａ、２６Ｂの電圧は等しくなる。
【００５３】
次に、バイパスのためコンタクタ１３をＯＮすることで、電気自動車内蓄電池１３０と電力変換装置１との接続は通常の運用状態となる。
【００５４】
次に、連係前の絶縁診断方法を図１から図４を適宜参照し、図５のフローチャートに基づいて説明する。
電力変換装置１の交直変換器８の二次側から電気自動車内コンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂの一次側までの絶縁診断を行う方法を説明する。
絶縁診断を開始する（Ｓ０１）と、まず電気自動車１００のコンタクタ１３５Ａ、１３５ＢをＯＦＦする（Ｓ０２）。
次に、電力変換装置１のコンタクタ１３、１５Ａ、１５ＢをＯＮする（Ｓ０３）。この操作により、電力変換装置１の交直変換器８の二次側から電気自動車１００のコンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂの一次側までが接続される。
【００５５】
次に、制御ユニット２４からのフィードバック切替信号３６を「絶縁診断」に切り替える（Ｓ０４）。この操作により、フィードバック切替信号３６をＯＮし、フィードバック切替回路３５内のスイッチ４１をＯＮ、スイッチ４２をＯＦＦし、絶縁診断用基準電源４０の基準電圧Ａを誤差増幅器５０の片方（−端）に入力する。
【００５６】
次に、制御ユニット２４から制御回路３３に入力するＯＮ／ＯＦＦ信号３８をＯＮする（Ｓ０５）。この操作により、昇圧制御回路７２は、昇圧ユニット２０の出力端２６Ａ、２６Ｂの出力電圧を絶縁診断用基準電圧Ａに基づく電圧（ここでは４００Ｖ〜５００Ｖ程度）になるように制御する。昇圧ユニット２０は、電力変換装置１の交直変換器８の二次側から電気自動車１００のコンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂの一次側までに絶縁診断用電圧を印加する。
次に、第１フィードバック端２７Ａ、２７Ｂの電圧が、正常か（ここでは絶縁診断用電圧下限値以上か）を確認する（Ｓ０６）。
【００５７】
このとき、電力変換装置１の交直変換器８の二次側から電気自動車内コンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂの一次側までの絶縁診断対象部に絶縁異常があれば、制御ユニット２４で監視している第１フィードバック端２７Ａ、２７Ｂに正常電圧（４００Ｖ〜５００Ｖ）が印加されない。第１フィードバック端２７Ａ、２７Ｂの電圧が絶縁診断用電圧下限値に満たない場合は、異常と判断され、制御ユニット２４から異常信号を出力する（Ｓ１１）。
【００５８】
ステップＳ０６において正常の場合、第１フィードバック端２７Ａ、２７Ｂとアース間に設置されている地絡検出回路１２で地絡の有無を検出する（Ｓ０７）。第１フィードバック端２７Ａ、２７Ｂとアース間で地絡が発生していれば、地絡検出回路１２からの異常信号を受けて制御ユニット２４から異常信号を出力する（Ｓ１１）。
ステップＳ０７において地絡が無い場合、第１フィードバック端２７Ａ側に設置されている電流センサ１１で、直流電流を測定し、異常の有無を検出する（Ｓ０８）。電流センサ１１で、基準値以上の直流電流を測定した場合は、制御ユニット２４が異常信号を出力する（Ｓ１１）。
絶縁診断用電圧、地絡検出、および直流電流異常検出のいずれかで異常が検出された場合（Ｓ１１）は、制御ユニット２４はシステム（電力変換装置１）を安全に停止させて（Ｓ１２）、絶縁診断の処理を終了する（Ｓ１３）。異常発生の状況に応じて、必要な対応処置が行われる。
【００５９】
ステップＳ０８において正常、すなわち、絶縁診断用電圧、地絡検出、および直流電流異常検出のすべてが正常である場合は、制御ユニット２４から制御回路３３に出力するＯＮ／ＯＦＦ信号３８をＯＦＦする（Ｓ０９）。
次に、制御ユニット２４は放電回路９を動作させ、コンデンサ１０に充電された電荷を放電させる（Ｓ１０）。これで、絶縁診断の処理を終了する（Ｓ１３）。
【００６０】
次に、プリチャージ方法を図１から図４を適宜参照し、図６のフローチャートに基づいて説明する。
電力変換装置１に電気自動車１００、すなわち電気自動車内蓄電池１３０を連係したときに、コンデンサ１０や電気自動車内蓄電池１３０に流れこむ突入電流を抑制するために実施するコンデンサ１０のプリチャージ方法を説明する。
プリチャージ動作を開始する（Ｓ２１）と、電力変換装置１のコンタクタ１３、１５Ａ、１５ＢをＯＦＦする（Ｓ２２）。
次に、電気自動車１００のコンタクタ１３５Ａ、１３５ＢをＯＮする（Ｓ２３）。
【００６１】
次に、制御ユニット２４からのフィードバック切替信号３６を「プリチャージ」に切り替える（Ｓ２４）。この操作により、フィードバック切替回路３５内のスイッチ４１をＯＦＦ、スイッチ４２をＯＮし、電気自動車内蓄電池１３０の蓄電池電圧が第２フィードバック端２８Ａ、２８Ｂを介して、昇圧ユニット２０に入力される。この電圧を分圧抵抗ＲＣ、ＲＤにて分圧し、得られた基準電圧Ｂを誤差増幅器５０の片方（−端）に入力する。
【００６２】
次に、制御ユニット２４から制御回路３３に入力するＯＮ／ＯＦＦ信号３８をＯＮする（Ｓ２５）。この操作により、昇圧制御回路７２は、昇圧ユニット２０の出力端２６Ａ、２６Ｂの出力電圧を電気自動車１００内の蓄電池１３０の電圧になるように制御し、コンデンサ１０をプリチャージする。
【００６３】
電気自動車内蓄電池１３０の電圧は、蓄えられている電荷量によって約１３５Ｖ〜４５０Ｖに変化する。この蓄電池電圧と昇圧ユニット２０の出力電圧、すなわちコンデンサ１０の充電電圧との偏差が規定値内にあるか（ここでは偏差が２５Ｖ以内）を確認する（Ｓ２６）。
この偏差が規定値を超えている場合は、制御ユニット２４より異常信号を出力し（Ｓ３０）、システム（電力変換装置１）を安全に停止させて（Ｓ３１）、プリチャージの処理を終了する（Ｓ３２）。異常発生の状況に応じて、必要な対応処置が行われる。
【００６４】
ステップＳ２６において、電気自動車内蓄電池１３０の電圧とコンデンサ１０に充電された電圧との偏差が規定値以内にある場合は、正常と判断され、制御ユニット２４から制御回路３３に出力するＯＮ／ＯＦＦ信号３８をＯＦＦする（Ｓ２７）。
次に、コンタクタ１５Ａ、１５ＢをＯＮにする（Ｓ２８）。この操作で電気自動車内蓄電池１３０の電圧とプリチャージしたコンデンサ１０の電圧との電圧差で流れる突入電流を制限抵抗１４で制限しながら、電圧差を解消する。
次に、コンタクタ１３をＯＮする（Ｓ２９）。この操作により、制限抵抗１４をバイパスし、電力変換装置１と電気自動車内蓄電池１３０との接続を完了する。これで、プリチャージの処理を終了する（Ｓ３２）。
【００６５】
電力変換装置１と電気自動車内蓄電池１３０との連係完了後、制御ユニット２４は駆動ユニット１７〜１９を駆動して充電動作や放電動作を行う。
【００６６】
実施の形態１の電力変換装置１では、昇圧ユニット２０の接続先を、コンデンサ５（容量約２０００ｕＦ〜２００００ｕＦ）と比べて小容量のコンデンサ１０（容量約６０ｕＦ〜３００ｕＦ）に接続している。
従来の電力変換装置では、コンデンサ５に相当するコンデンサにある一定の電圧で充電し、交直変換器を動作させ、コンデンサ１０に相当するコンデンサに充電していた。しかし、この場合は、軽負荷であるため、効率が悪く、損失が大きい。実施の形態１では、交直変換器を動作させる必要がないため、電力変換装置１の損失の削減、省エネルギー化が図れるとともに、昇圧ユニット２０を小型化、低コスト化できる。
【００６７】
また、絶縁診断時とプリチャージ時の充電時間は、充電するコンデンサに容量に依存する。実施の形態１の電力変換装置１では、コンデンサ５と比較して小容量のコンデンサ１０に充電するため、容量が小さい昇圧ユニット２０でも短時間で充電可能となり、ユーザーによる操作時間が短縮される。
【００６８】
実施の形態１では、電気自動車１００と電力変換装置１を連係する前に、電気自動車１００内のコンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂの一次側から電力変換装置１の交直変換器８の二次側までの絶縁診断が可能である。電力変換装置１と電気自動車１００とを連係する前に健全性が確認されており、連係時に電気自動車内蓄電池１３０の地絡および短絡が発生することを防止できる。このため、電力変換装置１の高機能化を図ることができるとともに、電気自動車および電力変換装置１の故障の発生を防ぐことができる。
なお、実施の形態１では、絶縁診断において絶縁診断用電圧、地絡検出回路１２、および電流センサ１１を使用して健全性を確認したが、地絡電流のみを検出して健全性を確認することもできる。また、異常検出装置として、地絡検出回路と電流センサの両方を設けたが、いずれか一方のみを設けて絶縁診断の健全性を確認することもできる。
【００６９】
実施の形態１では、コンデンサ１０を電気自動車内蓄電池１３０と等しい電圧に予め充電する。これにより、電力変換装置１に電気自動車１００を連係したときに、コンデンサ１０や電気自動車内蓄電池１３０に流れこむ突入電流が抑制される。このため、電力変換装置１のコンタクタ１５Ａ、１５Ｂおよび電気自動車内のコンタクタ１３５Ａ、１３５Ｂの接点溶着を防止ができ、コンタクタの小型化が図れる。さらに、電力変換装置１の制限抵抗１４の焼損を防止できるため、制限抵抗の小型化が図れる。このため、電力変換装置１の小型化や品質向上が図れる。
また、電気自動車内蓄電池１３０には急激な充放電電流が流れないため、電気自動車内蓄電池１３０の長寿命化が図れる。
【００７０】
本願発明では、絶縁診断機能とプリチャージ機能の切り替えを制御ユニット２４から昇圧ユニット２０へのフィードバック切替信号３６で行っている。具体的には、フィードバック切替信号３６でスイッチ４１、４２を切り替え、絶縁診断用の基準電圧Ａとプリチャージ用の基準電圧Ｂを切り替えることで実現している。したがって、絶縁診断機能とプリチャージ機能を１つの昇圧ユニット２０で実現しており、昇圧ユニット２０の台数削減と小型化が図かれ、製品の環境保全性向上と環境負荷低減が実現できる。
【００７１】
また、昇圧ユニット２０の昇圧制御回路７２のスイッチング素子をバイポーラトランジスタではなく、電界効果トランジスタを使用することで、スイッチ間の電圧降下量を減らすことができる。このため、昇圧ユニット２０の出力電圧の精度を向上させることができる。
【００７２】
実施の形態１の説明では、電力変換装置１の連係対象として電気自動車内蓄電池１３０を有する電気自動車１００の場合について説明した。
電気自動車に代えて直流電源、例えば専用のバッテリを備えた蓄電ユニットであってもよい。また、蓄電ユニットは、バッテリを備えた太陽光発電装置およびバッテリを備えた風力発電装置であってもよい。
【００７３】
実施の形態１では、図１のように、電力変換装置１は単相の交直変換器４、６、８を備えている場合について説明した。これは一例であり、電力変換装置１は、三相の交直変換器を備えていてもよい。
三相の交直変換器を備える場合には、絶縁トランスとして、Ｙ−Ｙ結線の絶縁トランス、Ｙ−Δ結線の絶縁トランス、あるいはΔ−Δ結線の絶縁トランスを用いることができる。この場合、単相三線式の家庭内電力系統への対応も容易になる。
【００７４】
実施の形態１では、電力変換装置内蓄電池２３は、電解液が充填された複数のセルからなるものとした。蓄電池２３は、鉛蓄電池であってもリチウムイオン電池セル等でもよい。
また、蓄電池２３は、制御に用いられる電力を蓄えるだけでよいため、例えばアルカリ乾電池等を用いることも可能である。また、蓄電池２３を常時設置した状態にするのではなく、接続端子を準備することで、停電時にのみ蓄電池２３を、制御ユニット２４に接続する構成にすることができる。
蓄電池２３の充電が不十分な場合には、汎用の乾電池を接続して、制御ユニット２４に電力を供給してもよい。
また、蓄電池２３に代えて、携帯用発電機、燃料電池、太陽電池、風力発電機を用いてもよい。携帯用発電機は、プロパンガス、ガソリン、軽油を利用して発電するものや、給湯器に蓄えられた熱エネルギーを利用して発電するペルチェ素子で構成されたものでもよい。
以上説明したように、電力変換装置内蓄電池２３として、鉛蓄電池に代えて、アルカリ乾電池や携帯用発電機、燃料電池等を使用しても、同等の効果を実現することができる。
また、蓄電池の端子間電圧は、約１３５Ｖ〜４５０Ｖに限定されるものではない。
【００７５】
以上説明したように、実施の形態１の電力変換装置は、電力変換部、制御部、健全性確認部から構成され、主要機器として電力系統と電気自動車との間で電力を変換する交直変換器と、交直変換器の二次側のコンデンサと、交直変換器の二次側に出力する電圧を発生する昇圧ユニットと、交直変換器の二次側に異常検出回路とを備えたものである。したがって、昇圧ユニットを小型化、低コスト化でき、損失を低減できる電力変換装置とすることができる。
【００７６】
実施の形態２．
実施の形態２の電力変換装置は、昇圧ユニットの昇圧制御回路の切替用スイッチにアナログスイッチを使用したものである。
【００７７】
以下、実施の形態２の電力変換装置について、昇圧制御回路の構成図である図７に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図７において、実施の形態１の図３と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１の電力変換装置１と区別するために、実施の形態２では、昇圧制御回路２７２、フィードバック切替回路２３５としている。
【００７８】
まず、図７に基づいて、実施の形態２の電力変換装置の昇圧制御回路２７２の構成を説明する。
実施の形態１の昇圧制御回路７２との違いは、フィードバック切替回路３５の構成要素である。具体的には、フィードバック切替回路２３５では、フィードバック切替回路３５のスイッチ４１、４２をアナログスイッチ６２に変更している。トランジスタ４５をロジックＩＣ５５に変更し、トランジスタ４６、４７をロジックＩＣ５６に変更している。
【００７９】
実施の形態１では、基準電圧Ａ、Ｂの電圧をバイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧分が降下した電圧がアンプ４９に入力され、昇圧ユニット２０の出力電圧が変化する。
実施の形態２のフィードバック切替回路２３５で使用しているアナログスイッチ６２は低抵抗である。アンプ４９の入力は高インピーダンスであるため、基準電圧Ａ、Ｂから流れる電流は微小電流となる。このため、実施の形態２のフィードバック切替回路２３５では、基準電圧Ａ、Ｂの電圧降下量は減少し、高精度な基準電圧を誤差増幅器５０に入力することが可能となり、昇圧ユニットの出力電圧は変化しない。
【００８０】
以上説明したように、実施の形態２の電力変換装置は、昇圧ユニットの昇圧制御回路の切替用スイッチにアナログスイッチを使用したものである。このため、実施の形態１と同様に、昇圧ユニットを小型化、低コスト化でき、損失を低減できる。さらに、昇圧ユニットの出力電圧の精度を向上させることができる。
【００８１】
実施の形態３．
実施の形態３の電力変換装置は、昇圧ユニットの昇圧制御回路の切替用スイッチに電磁接触式リレーを使用したものである。
【００８２】
以下、実施の形態３の電力変換装置について、昇圧制御回路の構成図である図８に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図８において、実施の形態１の図３と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１の電力変換装置１と区別するために、実施の形態３では、昇圧制御回路３７２、フィードバック切替回路３３５としている。
【００８３】
まず、図８に基づいて、実施の形態３の電力変換装置の昇圧制御回路３７２の構成を説明する。
実施の形態１の昇圧制御回路７２との違いは、フィードバック切替回路３５の構成要素である。具体的には、フィードバック切替回路３３５では、フィードバック切替回路３５のスイッチ４１、４２を電磁接触式リレー５７、５８に変更している。
【００８４】
実施の形態１では、基準電圧Ａ、Ｂの電圧をバイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧分が降下した電圧がアンプ４９に入力され、昇圧ユニット２０の出力電圧が変化する。
実施の形態３のフィードバック切替回路３３５で使用している電磁接触式リレー５７、５８の接点は低抵抗である。アンプ４９の入力は高インピーダンスであるため、基準電圧Ａ、Ｂから流れる電流は微小電流となる。このため、実施の形態３のフィードバック切替回路３３５では、基準電圧Ａ、Ｂの電圧降下量は減少し、高精度な基準電圧を誤差増幅器５０に入力することが可能となり、昇圧ユニットの出力電圧は変化しない。
【００８５】
以上説明したように、実施の形態３の電力変換装置は、昇圧ユニットの昇圧制御回路の切替用スイッチに電磁接触式リレーを使用したものである。このため、実施の形態１と同様に、昇圧ユニットを小型化、低コスト化でき、損失を低減できる。さらに、昇圧ユニットの出力電圧の精度を向上させることができる。
【００８６】
実施の形態４．
実施の形態４の電力変換装置は、昇圧ユニットの昇圧制御回路のフィードバック切替信号を絶縁診断用とプリチャージ用に分離したものである。
【００８７】
以下、実施の形態４の電力変換装置について、昇圧制御回路の構成図である図９に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図９において、実施の形態１の図３と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１の電力変換装置１と区別するために、実施の形態４では、制御ユニット４２４、昇圧制御回路４７２、フィードバック切替回路４３５、絶縁回路４３４としている。
【００８８】
まず、図９に基づいて、実施の形態４の電力変換装置の昇圧制御回路４７２の構成を中心に説明する。
実施の形態１の昇圧制御回路７２との違いは、主としてフィードバック切替回路４３５、絶縁回路４３４の構成である。具体的には、フィードバック切替回路４３５では、フィードバック切替回路３５のトランジスタ４７を除去し、スイッチ４２のＯＮ／ＯＦＦするプリチャージ用フィードバック切替信号を別に設けている。すなわち、スイッチ４２のＯＮ／ＯＦＦを制御ユニット４２４のトランジスタ６０および絶縁回路４３４のフォトカプラ５９で行う。
【００８９】
実施の形態４では、プリチャージ用フィードバック切替信号６１を別に設けているため、制御ユニット４２４のトランジスタ６０および絶縁回路４３４のフォトカプラ５９が追加となっている。しかし、フィードバック切替回路４３５のトランジスタが１個削除できるため、昇圧ユニットの小型化が見込める。
【００９０】
以上説明したように、実施の形態４の電力変換装置は、昇圧ユニットの昇圧制御回路のフィードバック切替信号を絶縁診断用とプリチャージ用に分離したものである。このため、実施の形態１と同様に、昇圧ユニットを小型化、低コスト化でき、損失を低減できる。さらに、昇圧ユニットの小型化を見込むことができる。
【００９１】
実施の形態５．
実施の形態５の電力変換装置は、昇圧ユニットの絶縁診断用基準電圧、プリチャージ用基準電圧の入力および切替回路を簡素化したものである。
【００９２】
以下、実施の形態５の電力変換装置について、昇圧制御回路の構成図である図１０に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図１０において、実施の形態１の図３と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１の電力変換装置１と区別するために、実施の形態５では、昇圧制御回路５７２、フィードバック切替回路５３５としている。
【００９３】
まず、図１０に基づいて、本発明の実施の形態５の電力変換装置の昇圧制御回路５７２の構成を中心に説明する。
実施の形態１の昇圧制御回路７２との違いは、フィードバック切替回路３５の構成である。具体的には、フィードバック切替回路５３５では、フィードバック切替回路３５のスイッチ４１、４２を削除して、絶縁診断用基準電圧、プリチャージ用基準電圧のアンプ４９への入力と切替回路を簡素化した。
【００９４】
実施の形態５では、絶縁診断用基準電圧、プリチャージ用基準電圧の入力および切替回路を簡素化したため、昇圧ユニットの小型化が図れる。
【００９５】
以上説明したように、実施の形態５の電力変換装置は、昇圧ユニットの絶縁診断用基準電圧、プリチャージ用基準電圧の入力および切替回路を簡素化したものである。このため、実施の形態１と同様に、昇圧ユニットを小型化、低コスト化でき、損失を低減できる。さらに、昇圧ユニットの小型化が図れる。
【００９６】
実施の形態６．
実施の形態６の電力変換装置は、昇圧ユニットの絶縁診断用基準電圧、プリチャージ用基準電圧をバイポーラトランジタのエミッタ−コレクタ間耐電圧以下としたものである。
【００９７】
以下、実施の形態６の電力変換装置について、昇圧制御回路の構成図である図１１に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図１１において、実施の形態１の図３と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１の電力変換装置１と区別するために、実施の形態６では、昇圧制御回路６７２、フィードバック切替回路６３５としている。
【００９８】
まず、図１１に基づいて、本発明の実施の形態６の電力変換装置の昇圧制御回路６７２の構成を中心に説明する。
実施の形態１の昇圧制御回路７２との違いは、フィードバック切替回路３５の構成である。具体的には、フィードバック切替回路６３５では、フィードバック切替回路３５のダイオード４３、４４を削除して、スイッチ４１、４２のコレクタ側を直接絶縁診断用基準電圧、プリチャージ用基準電圧のアンプ４９の＋側端子に接続した。
【００９９】
実施の形態６では、トランジスタ保護のためのダイオード４３、４４を削除したことにより、昇圧ユニットの絶縁診断用基準電圧、プリチャージ用基準電圧をバイポーラトランジタのエミッタ−コレクタ間耐電圧以下とする必要がある。
しかし、ダイオード４３、４４を削除することにより、昇圧ユニットの小型化が見込める。また、ダイオードの順方向電圧による電圧降下量を減らすことができ、更にダイオードの順方向電圧の部品ばらつきや温度特性による電圧降下量の変化をなくすことができる。このため、基準電圧Ａ、Ｂが精度良くアンプ４９に入力され、昇圧ユニットの出力電圧の精度を向上させることができる。
なお、実施の形態１の図３を参照して、実施の形態１と差異を説明したが、実施の形態２から実施の形態５の昇圧制御回路に対しても、フィードバック切替回路のダイオード４３、４４を削除することで、昇圧ユニットの出力電圧の精度を向上させることができる。
【０１００】
以上説明したように、実施の形態６の電力変換装置は、昇圧ユニットの絶縁診断用基準電圧、プリチャージ用基準電圧をバイポーラトランジタのエミッタ−コレクタ間耐電圧以下としたものである。このため、実施の形態１と同様に、昇圧ユニットを小型化、低コスト化でき、損失を低減できる。また、さらに昇圧ユニットの小型化が図られ、昇圧ユニットの出力電圧の精度を向上させることができる。
【０１０１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
この発明は、電力系統と直流電源間において、電力系統からの交流電力を直流電力へ、もしくは直流電源からの直流電力を交流電力へ変換する電力変換装置、および直流電源に連係する際における電力変換装置の制御方法に関するものであり、電力系統と直流電源との間に設ける電力変換装置およびその制御方法に広く適用できる。
【図１】
2016194859.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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