(57)【要約】【課題】５レベルインバータの操作モードが切り換えられた後に依然として作動するスイッチング装置のジャンクション温度を低減させる方法及び装置を提供する。【解決手段】５レベルインバータの操作モードを切り換える方法であって、ＰＶ入力電圧が、５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル操作モードから切り換えられる第１の３レベル操作モードを決定することと、第１の３レベル操作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第１設定値を超える場合に、第１の３レベル操作モードから第２の３レベル操作モードに切り換えることと、第２の３レベル操作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第２既定値を超える場合に、５レベルインバータの操作モードを第２の３レベル操作モードから第１の３レベル操作モードに切り換えることと、を含む。【選択図】  図２
2016119832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
５レベルインバータの動作モードを切り換える方法であって、
ＰＶ入力電圧が、２つの３レベル動作モードを有する前記５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる前記５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル動作モードから切り換えられる前記５レベルインバータの３レベル動作モードとして第１の３レベル動作モードを決定することと、
前記５レベルインバータの動作モードが前記第１の３レベル動作モードに切り換えられた後に、前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第１設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えることと、
前記第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第２設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第２の３レベル動作モードから前記第１の３レベル動作モードに切り換えることと、を含む５レベルインバータの動作モードを切り換える方法。
【請求項２】
前記第１の３レベル動作モードは、第１スイッチング装置、第２スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、前記第２の３レベル動作モードは、第４スイッチング装置、第５スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、
前記５レベルインバータは、前記第１〜第５スイッチング装置の切換状態の異なる組み合わせで、５つのレベル＋１、−１、＋２、−２、及び０を交互に出力し、前記レベル＋１は前記第４スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル−１は前記第５スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル＋２は前記第１スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル−２は前記第２スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル０は前記第３スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力される、請求項１に記載の５レベルインバータの動作モードを切り換える方法。
【請求項３】
前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が前記第１設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち前記第１スイッチング装置又は前記第２スイッチング装置のジャンクション温度、前記第１スイッチング装置又は前記第２スイッチング装置の基板温度、前記第１スイッチング装置又は前記第２スイッチング装置のラジエータ温度、前記第１スイッチング装置又は前記第２スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び前記第１スイッチング装置又は前記第２スイッチング装置の作動期間のうちの少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示し、
前記第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が前記第２設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち前記第４スイッチング装置又は前記第５スイッチング装置のジャンクション温度、前記第４スイッチング装置又は前記第５スイッチング装置の基板温度、前記第４スイッチング装置又は前記第５スイッチング装置のラジエータ温度、前記第４スイッチング装置又は前記第５スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び前記第４スイッチング装置又は前記第５スイッチング装置の作動期間のうちの少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示す、請求項２に記載の５レベルインバータの動作モードを切り換える方法。
【請求項４】
５レベルインバータの動作モードを切り換える方法であって、
ＰＶ入力電圧が、２つの３レベル動作モードを有する前記５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる前記５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル動作モードから切り換えられる前記５レベルインバータの３レベル動作モードとして第１の３レベル動作モードを決定することと、
前記５レベルインバータの動作モードが前記第１の３レベル動作モードに切り換えられた後に、各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内でかつ前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第３設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換え、前記各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内でかつ前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第４設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第２の３レベル動作モードから前記第１の３レベル動作モードに切り換えることと、
前記各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内でかつ前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第５設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第１の３レベル動作モードから前記第２の３レベル動作モードに切り換え、前記各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内でかつ前記第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第６設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第２の３レベル動作モードから前記第１の３レベル動作モードに切り換えることと、を含む５レベルインバータの動作モードを切り換える方法。
【請求項５】
前記第１の３レベル動作モードは、第１スイッチング装置、第２スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、前記第２の３レベル動作モードは、第４スイッチング装置、第５スイッチング装置、及び前記第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、
前記５レベルインバータは、前記第１〜第５スイッチング装置の切換状態の異なる組み合わせで、５つのレベル＋１、−１、＋２、−２、及び０を交互に出力し、前記レベル＋１は前記第４スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル−１は前記第５スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル＋２は前記第１スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル−２は前記第２スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル０は前記第３スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力される、請求項４に記載の５レベルインバータの動作モードを切り換える方法。
【請求項６】
前記各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内でかつ前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が前記第３設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち前記第１スイッチング装置のジャンクション温度、前記第１スイッチング装置の基板温度、前記第１スイッチング装置のラジエータ温度、前記第１スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び前記第１スイッチング装置の作動期間のうちの少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示し、
前記各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内でかつ前記第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が前記第４設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち前記第２スイッチング装置のジャンクション温度、前記第２スイッチング装置の基板温度、前記第２スイッチング装置のラジエータ温度、前記第２スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び前記第２スイッチング装置の作動期間のうち少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示し、
前記各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内でかつ前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が前記第５設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち前記第４スイッチング装置のジャンクション温度、前記第４スイッチング装置の基板温度、前記第４スイッチング装置のラジエータ温度、前記第４スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び前記第４スイッチング装置の作動期間のうち少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示し、
前記各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内でかつ前記第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が前記第６設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち前記第５スイッチング装置のジャンクション温度、前記第５スイッチング装置の基板温度、前記第５スイッチング装置のラジエータ温度、前記第５スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び前記第５スイッチング装置の作動期間のうち少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示す、請求項５に記載の５レベルインバータの動作モードを切り換える方法。
【請求項７】
５レベルインバータの動作モードを切り換える装置であって、
ＰＶ入力電圧が、２つの３レベル動作モードを有する前記５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる前記５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル動作モードから切り換えられる前記５レベルインバータの３レベル動作モードとして第１の３レベル動作モードを決定するように構成された第１処理部と、
前記５レベルインバータの動作モードが前記第１の３レベル動作モードに切り換えられた後に、前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第１設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第２処理部と、
前記第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第２設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第２の３レベル動作モードから前記第１の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第３処理部と、を備える５レベルインバータの動作モードを切り換える装置。
【請求項８】
前記第１の３レベル動作モードは、第１スイッチング装置、第２スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、前記第２の３レベル動作モードは、第４スイッチング装置、第５スイッチング装置、及び前記第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、
前記５レベルインバータは、前記第１〜第５スイッチング装置の切換状態の異なる組み合わせで、５つのレベル＋１、−１、＋２、−２、及び０を交互に出力し、前記レベル＋１は前記第４スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル−１は前記第５スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル＋２は前記第１スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル−２は前記第２スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル０は前記第３スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力される、請求項７に記載の５レベルインバータの動作モードを切り換える装置。
【請求項９】
５レベルインバータの動作モードを切り換える装置であって、
ＰＶ入力電圧が、２つの３レベル動作モードを有する前記５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる前記５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル動作モードから切り換えられる前記５レベルインバータの３レベル動作モードとして第１の３レベル動作モードを決定するように構成された第１処理部と、
前記５レベルインバータの動作モードが前記第１の３レベル動作モードに切り換えられた後に、各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内かつ前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第３設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第２処理部と、
前記各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内かつ前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第４設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第２の３レベル動作モードから前記第１の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第３処理部と、
前記各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内かつ前記第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第５設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第１の３レベル動作モードから前記第２の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第４処理部と、
前記各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内かつ前記第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第６設定値を超える場合に、前記５レベルインバータの動作モードを前記第２の３レベル動作モードから前記第１の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第５処理部と、を備える５レベルインバータの動作モードを切り換える装置。
【請求項１０】
前記第１の３レベル動作モードは、第１スイッチング装置、第２スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、前記第２の３レベル動作モードは、第４スイッチング装置、第５スイッチング装置、及び前記第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、
前記５レベルインバータは、前記第１〜第５スイッチング装置の切換状態の異なる組み合わせで、５つのレベル＋１、−１、＋２、−２、及び０を交互に出力し、前記レベル＋１は前記第４スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル−１は前記第５スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル＋２は前記第１スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル−２は前記第２スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、前記レベル０は前記第３スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力される、請求項９に記載の５レベルインバータの動作モードを切り換える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電の技術分野に関し、特に５レベルインバータの動作モードを切り換える方法、および、５レベルインバータの動作モードを切り換える装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、５レベルインバータ１０の直流側は、光起電アレイ２０に接続されており、この直流側でＰＶ入力電圧を受け取るように構成されている。５レベルインバータ１０の系統側からの出力電圧は、フィルタ３０によってフィルタ処理され、変圧器４０によって昇圧され、その後電力系統に伝達される。ＰＶ入力電圧は、キャパシタＣ１の正極とキャパシタＣ２の負極に印加される。Ｃ１に印加される電圧はＶ１Ｐｏｓであり、Ｃ２に印加される電圧はＶ１Ｎｅｇである。そしてＰＶ入力電圧は、２つの昇圧回路によって昇圧され、その後バスキャパシタＣ３の正極とバスキャパシタＣ４の負極に印加される。Ｃ３に印加される電圧はＶ２Ｐｏｓであり、Ｃ４に印加される電圧はＶ２Ｎｅｇである。スイッチング装置の切換状態の異なる組み合わせで、５レベルインバータ１０は、ＤＣ−バスの中間点に対応する＋Ｖ１Ｐｏｓ（すなわち、＋１）、−Ｖ１Ｎｅｇ（すなわち、−１）、＋Ｖ２Ｐｏｓ（すなわち、＋２）、−Ｖ２Ｎｅｇ（すなわち、−２）、と０レベルを交互に出力する。
【０００３】
ＰＶ入力電圧が、５レベルインバータ１０が電力系統に接続されている時に必要とされる５レベルインバータ１０のブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合には、５レベルインバータ１０の動作モードは５レベル動作モードから３レベル動作モードに自動的に切り換えられる。しかしながら、バス電圧が高く、系統側インバータの出力電圧レベルが減らされる場合には、スイッチング装置Ｓ１Ｐｏｓ、Ｓ１Ｎｅｇ、及びＳ０の電力損失が著しく増大し、またそのスイッチング装置のジャンクション温度が高くなり、そのスイッチング装置のための温度過上昇保護機能が発動し、スイッチング装置の寿命が大いに短縮される虞もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記実情に鑑み、本発明の５レベルインバータの動作モードを切り換える方法及び５レベルインバータの動作モードを切り換える装置は、５レベルインバータの動作モードが５レベル動作モードから３レベル動作モードに切り換えられた後の操作においてもスイッチング装置のジャンクション温度を低くし、これにより、スイッチング装置の温度過上昇保護機能が発動することによる５レベルインバータのシャットダウンを抑制し、スイッチング装置の寿命を延ばすことを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
提供される５レベルインバータの動作モードを切り換える方法は、ＰＶ入力電圧が、２つの３レベル動作モードを有する５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル動作モードから切り換えられる５レベルインバータの３レベル動作モードとして第１の３レベル動作モードを決定することと、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードに切り換えられた後に、第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第１設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えることと、第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第２設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えることと、を含む。
【０００６】
特に、第１の３レベル動作モードは、第１スイッチング装置、第２スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、第２の３レベル動作モードは、第４スイッチング装置、第５スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連しても良い。５レベルインバータは、上記スイッチング装置の切換状態の異なる組み合わせで、５つのレベル＋１、−１、＋２、−２、及び０を交互に出力し、レベル＋１は第４スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル−１は第５スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル＋２は第１スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル−２は第２スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル０は第３スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力されても良い。
【０００７】
特に、第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第１設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち第１スイッチング装置又は第２スイッチング装置のジャンクション温度、第１スイッチング装置又は第２スイッチング装置の基板温度、第１スイッチング装置又は第２スイッチング装置のラジエータ温度、第１スイッチング装置又は第２スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び第１スイッチング装置又は第２スイッチング装置の動作期間のうちの少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示すことができる。
【０００８】
第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第２設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち第４スイッチング装置又は第５スイッチング装置のジャンクション温度、第４スイッチング装置又は第５スイッチング装置の基板温度、第４スイッチング装置又は第５スイッチング装置のラジエータ温度、第４スイッチング装置又は第５スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び第４スイッチング装置又は第５スイッチング装置の動作期間のうちの少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示すことができる。
【０００９】
提供される５レベルインバータの動作モードを切り換える方法は、ＰＶ入力電圧が、２つの３レベル動作モードを有する５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル動作モードから切り換えられる５レベルインバータの３レベル動作モードとして第１の３レベル動作モードを決定することと、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードに切り換えられた後に、各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内かつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第３設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換え、各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内かつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第４設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えることと、各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内かつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第５設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換え、各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内かつ第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第６設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えることと、を含む。
【００１０】
特に、第１の３レベル動作モードは、第１スイッチング装置、第２スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、第２の３レベル動作モードは、第４スイッチング装置、第５スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連しても良い。５レベルインバータは、第１〜第５スイッチング装置の切換状態の異なる組み合わせで、５つのレベル＋１、−１、＋２、−２、及び０を交互に出力し、レベル＋１は第４スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル−１は第５スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル＋２は第１スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル−２は第２スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル０は第３スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力される。
【００１１】
特に、各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内でかつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第３設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち第１スイッチング装置のジャンクション温度、第１スイッチング装置の基板温度、第１スイッチング装置のラジエータ温度、第１スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び第１スイッチング装置の作動期間のうちの少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示すことができ、また、各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内でかつ第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第４設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち第２スイッチング装置のジャンクション温度、第２スイッチング装置の基板温度、第２スイッチング装置のラジエータ温度、第２スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び第２スイッチング装置の作動期間のうち少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示すことができ、また、各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内でかつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第５設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち第４スイッチング装置のジャンクション温度、第４スイッチング装置の基板温度、第４スイッチング装置のラジエータ温度、第４スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び第４スイッチング装置の作動期間のうち少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示すことができ、また、各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内でかつ第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第６設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわち第５スイッチング装置のジャンクション温度、第５スイッチング装置の基板温度、第５スイッチング装置のラジエータ温度、第５スイッチング装置のＩ２ｔ計算値、及び第５スイッチング装置の作動期間のうち少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示すことができる。
【００１２】
提供される５レベルインバータの動作モードを切り換える装置は、ＰＶ入力電圧が、２つの３レベル動作モードを有する５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル動作モードから切り換えられる５レベルインバータの３レベル動作モードとして第１の３レベル動作モードを決定するように構成された第１処理部と、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードに切り換えられた後に、第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第１設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第２処理部と、第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第２設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第３処理部と、を有する。
【００１３】
特に、第１の３レベル動作モードは、第１スイッチング装置、第２スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、第２の３レベル動作モードは、第４スイッチング装置、第５スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連しても良い。５レベルインバータは、第１〜第５スイッチング装置の切換状態の異なる組み合わせで、５つのレベル＋１、−１、＋２、−２、０を交互に出力し、レベル＋１は第４スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル−１は第５スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル＋２は第１スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル−２は第２スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル０は第３スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力される。
【００１４】
提供される５レベルインバータの動作モードを切り換える装置は、ＰＶ入力電圧が、２つの３レベル動作モードを有する５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル動作モードから切り換えられる５レベルインバータの３レベル動作モードとして第１の３レベル動作モードを決定するように構成された第１処理部と、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードに切り換えられた後に、各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内かつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第３設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第２処理部と、各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内かつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第４設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第３処理部と、各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内かつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第５設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第４処理部と、各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内かつ第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第６設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えるように構成された第５処理部と、を有する。
【００１５】
特に、第１の３レベル動作モードは、第１スイッチング装置、第２スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連し、第２の３レベル動作モードは、第４スイッチング装置、第５スイッチング装置、及び第３スイッチング装置が交互に作動する動作モードに関連しても良い。５レベルインバータは、第１〜第５スイッチング装置の切換状態の異なる組み合わせで、５つのレベル＋１、−１、＋２、−２、及び０を交互に出力し、レベル＋１は第４スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル−１は第５スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル＋２は第１スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル−２は第２スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力され、レベル０は第３スイッチング装置がオンに切り換えられた時に出力される。
【発明の効果】
【００１６】
上記技術的解決手段によれば、本発明の５レベルインバータの動作モードを切り換える方法及び装置では、５レベルインバータのＰＶ入力電圧が、５レベルインバータが電力系統に接続されているときに要求される５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベルインバータの動作モードは２つの３レベル動作モードの間で切り換えられる。すなわち、第１動作モードに対応する複数のスイッチング装置と第２動作モードに対応する複数のスイッチング装置とが交互に作動し、スイッチング装置の２つのグループによって電力損失が共有される。それ故に、スイッチング装置の各グループにおける最大ジャンクション温度を低くすることができ、スイッチング装置の放熱コストを減らすことができる。そして、スイッチング装置の寿命延長や５レベルインバータの動作の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の実施形態の技術的解決手段や従来技術をより明確に説明するために、実施形態や従来技術の説明に使われる図が簡単に以下に紹介される。無論、以下に示される図は、本発明の実施形態を説明するだけである。当該分野における当業者であれば創作的業務を要することなく、本発明の図に基づいてその他の図が獲得される。
【図１】従来技術における光電池システムの概略構造図である。
【図２】本発明の一の実施形態に係る５レベルインバータの動作モードを切り換える方法フローチャートである。
【図３】本発明の他の実施形態に係る５レベルインバータの動作モードを切り換える方法フローチャートである。
【図４】本発明の一の実施形態に係る５レベルインバータの動作モードを切り換える装置概略説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る５レベルインバータの動作モードを切り換える装置概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態の技術的解決について、本発明の実施形態の図面と共に明らかに、且つ、完全に記述する。なお、言うまでも無く、記述される実施形態は本発明のいくつかの実施形態であり、全ての実施形態ではない。当該分野における当業者により、少しの創作的業務もなく、本発明の実施形態に基づいて得られるその他の実施形態においても、本発明の保護範囲内に含まれる。
【００１９】
図２に示すように、本発明の実施形態に係る５レベルインバータの動作モードを切り換える方法（一の実施形態）によれば、５レベルインバータの動作モードが５レベル動作モードから３レベル動作モードに切り換えられた後に依然として作動しているスイッチング装置のジャンクション温度を下げる。したがって、スイッチング装置としての温度過上昇保護機能が発動して５レベルインバータがシャットダウンすることを抑制でき、スイッチング装置の寿命を向上させることができる。当該方法は、ステップ２００からステップ２０５を含む。
【００２０】
ステップ２００では、ＰＶ入力電圧が、５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、第１の３レベル動作モードが、５レベル動作モードから切り換えられる５レベルインバータの３レベル動作モードとして決定される。５レベルインバータは、２つの３レベル動作モードを有する。
【００２１】
ステップ２０１では、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードに切り換えられているか否か判定される。その動作モードが、第１の３レベル動作モードに切り換わっていれば、ステップ２０２へ進み、そうでなければ、ステップ２０１へ戻る。
【００２２】
ステップ２０２では、第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第１設定値を超えているか否か判定される。そのジャンクション温度が第１設定値を超えていれば、ステップ２０３へ進み、そうでなければ、ステップ２０２に戻る。
【００２３】
ステップ２０３では、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えられる。
【００２４】
ステップ２０４では、第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第２設定値を超えているか否か判定される。そのジャンクション温度が第２設定値を超えていれば、ステップ２０５へ進み、そうでなければ、ステップ２０４に戻る。
【００２５】
ステップ２０５では、５レベルインバータの動作モードが第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えられ、その後ステップ２０２へ戻る。
【００２６】
以下、当該一の実施形態における技術的解決を、図１と共に詳細に説明する。
【００２７】
図１に示すように、通常の場合には、５レベルインバータ１０は、５レベル動作モードで作動する。すなわち、５レベルインバータ１０は、スイッチング装置の異なる切り換え状態で５つのレベル＋１、−１、＋２、−２、及び０を交互に出力し、その５つのレベルの値は、それぞれ＋Ｖ１Ｐｏｓ、−Ｖ１Ｎｅｇ、＋Ｖ２Ｐｏｓ、−Ｖ２Ｎｅｇ、及び０である。特に、光起電アレイ２０の正のＰＶ入力電圧を系統側に接続するスイッチング装置Ｓ１Ｐｏｓがオンに切り換えられる場合に、＋Ｖ１Ｐｏｓ（すなわちレベル＋１）が出力され、光起電アレイ２０の負のＰＶ入力電圧を系統側に接続するスイッチング装置Ｓ１Ｎｅｇがオンに切り換えられる場合に、−Ｖ１Ｎｅｇ（すなわちレベル−１）が出力され、ＤＣバスの中間点を系統側に接続するスイッチング装置Ｓ０がオンに切り換えられる場合に、レベル０が出力され、第１昇圧回路５０を系統側に接続するスイッチング装置Ｓ２Ｐｏｓがオンに切り換えられる場合に、＋Ｖ２Ｐｏｓ（すなわちレベル＋２）が出力され、第２昇圧回路６０を系統側に接続するスイッチング装置Ｓ２Ｎｅｇがオンに切り換えられる場合に、−Ｖ２Ｎｅｇ（すなわちレベル−２）が出力される。実施形態の以下の説明において、Ｓ２Ｐｏｓは第１スイッチング装置を示し、第１スイッチング装置がオンに切り換えられるとき、レベル＋２が出力される。Ｓ２Ｎｅｇは第２スイッチング装置を示し、第２スイッチング装置がオンに切り換えられるとき、レベル−２が出力される。Ｓ０は第３スイッチング装置を示し、第３スイッチング装置がオンに切り換えられるとき、レベル０が出力される。Ｓ１Ｐｏｓは第４スイッチング装置を示し、第４スイッチング装置がオンに切り換えられるとき、レベル＋１が出力される。Ｓ１Ｎｅｇは第５スイッチング装置を示し、第５スイッチング装置がオンに切り換えられるとき、レベル−１が出力される。
【００２８】
ＰＶ入力電圧が、５レベルインバータ１０が電力系統に接続されているときに必要とされる５レベルインバータ１０のブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベルインバータ１０の動作モードは、５レベル動作モードから３レベル動作モードへと自動的に切り換えられる。５レベルインバータ１０は、２つの３レベル動作モードを有する。一方の３レベル動作モードは、Ｓ１ＰｏｓとＳ１Ｎｅｇが切断され、Ｓ０、Ｓ２Ｐｏｓ、及びＳ２Ｎｅｇが交互に作動するように制御されるものである。他方の３レベル動作モードは、Ｓ２ＰｏｓとＳ２Ｎｅｇが切断され、Ｓ０、Ｓ１Ｐｏｓ、及びＳ１Ｎｅｇが交互に作動するように制御される動作モードに当てはまる。
【００２９】
５レベルインバータ１０のバス電圧はとても高く、そして５レベルインバータ１０の動作モードが２つの３レベル動作モードのいずれかに切り換えられるとき、系統側インバータの出力電圧レベルは減らされるので、Ｓ１Ｐｏｓ、Ｓ１Ｎｅｇ、及びＳ０（あるいは、Ｓ２Ｐｏｓ、Ｓ２Ｎｅｇ、及びＳ０）の電力損失は著しく大きくなる。そして、Ｓ１Ｐｏｓ、Ｓ１Ｎｅｇ、及びＳ０（あるいは、Ｓ２Ｐｏｓ、Ｓ２Ｎｅｇ、及びＳ０）のジャンクション温度はより高くなり、スイッチング装置の温度過上昇保護機能が発動してスイッチング装置の寿命が非常に短くなる虞がある。このような問題を解決するために、当該実施形態では、ＰＶ入力電圧が、５レベルインバータ１０が電力系統に接続されているときに必要とされる５レベルインバータ１０のブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベルインバータ１０の動作モードは、２つの３レベル動作モードとの間で切り換えられるよう制御される。これによって、Ｓ０、Ｓ２Ｐｏｓ、及びＳ２Ｎｅｇが交互に作動するように制御されている３レベル動作モードにおいて、Ｓ２Ｐｏｓ／Ｓ２Ｎｅｇが長い時間作動するような場合にＳ２Ｐｏｓ／Ｓ２Ｎｅｇのジャンクション温度がさらに高くなることを回避し、あるいは、Ｓ０、Ｓ１Ｐｏｓ、及びＳ１Ｎｅｇが交互に作動するように制御されている３レベル動作モードにおいて、Ｓ１Ｐｏｓ／Ｓ１Ｎｅｇが長い時間作動するような場合にＳ１Ｐｏｓ／Ｓ１Ｎｅｇのジャンクション温度がさらに高くなることを回避する。電力損失は、Ｓ２Ｐｏｓ／Ｓ２ＮｅｇとＳ１Ｐｏｓ／Ｓ１Ｎｅｇとの間で分担されるため、Ｓ２Ｐｏｓ／Ｓ２ＮｅｇとＳ１Ｐｏｓ／Ｓ１Ｎｅｇの最大ジャンクション温度は低くなり、そしてＳ２Ｐｏｓ／Ｓ２ＮｅｇとＳ１Ｐｏｓ／Ｓ１Ｎｅｇの寿命は延長される。
【００３０】
Ｓ１Ｐｏｓ、Ｓ１Ｎｅｇ、及びＳ０が交互に作動する３レベル動作モードと、Ｓ２Ｐｏｓ、Ｓ２Ｎｅｇ、及びＳ０が交互に作動する３レベル動作モードとでは、後者の動作モードで作動するスイッチング装置の電力損失がより低いため、後者の動作モードがより望ましい。すなわち、第１の３レベル動作モードは、Ｓ２Ｐｏｓ、Ｓ２Ｎｅｇ、及びＳ０が交互に作動する動作モードとして定義され、第２の３レベル動作モードは、Ｓ１Ｐｏｓ、Ｓ１Ｎｅｇ、及びＳ０が交互に作動する動作モードとして定義される。
【００３１】
ステップ２０２とステップ２０４は、５レベルインバータの動作モードが、２つの３レベル動作モードのうち一方から他方へ切り換えられる場合に満たされる切り換え条件を示す。
【００３２】
特に（ｉ）第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第１設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわちＳ２Ｐｏｓ又はＳ２Ｎｅｇのジャンクション温度、Ｓ２Ｐｏｓ又はＳ２Ｎｅｇの基板温度、Ｓ２Ｐｏｓ又はＳ２Ｎｅｇのラジエータ温度、Ｓ２Ｐｏｓ又はＳ２ＮｅｇのＩ２ｔ計算値、及びＳ２Ｐｏｓ又はＳ２Ｎｅｇの作動期間のうちの少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示す。
【００３３】
（ｉｉ）第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第２設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわちＳ１Ｐｏｓ又はＳ１Ｎｅｇのジャンクション温度、Ｓ１Ｐｏｓ又はＳ１Ｎｅｇの基板温度、Ｓ１Ｐｏｓ又はＳ１Ｎｅｇのラジエータ温度、Ｓ１Ｐｏｓ又はＳ１ＮｅｇのＩ２ｔ計算値、及びＳ１Ｐｏｓ又はＳ１Ｎｅｇの作動期間のうちの少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示す。
【００３４】
Ｉ２ｔ、すなわち、蓄熱は、単位時間当たりの電流の２乗の積分で表され、１ユニットの導体で物理的に生成される熱量を示す。
【００３５】
当該実施形態では、５レベルインバータ１０のＰＶ入力電圧が、５レベルインバータが電力系統に接続されているときに要求される５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベルインバータ１０の動作モードは２つの３レベル動作モードの間で切り換えられる。そして、スイッチング装置の２つのグループによって電力損失が分担されるように、第１動作モードに対応する複数のスイッチング装置と第２動作モードに対応する複数のスイッチング装置とが交互に作動する。それ故に、スイッチング装置の放熱コストを減らすことができ、スイッチング装置の寿命を延ばすことや５レベルインバータ１０の動作の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
図３に示すように、本発明の実施形態に係る５レベルインバータの動作モードを切り換える方法が開示される。この方法（他の実施形態）もまた、５レベルインバータの動作モードが５レベル動作モードから３レベル動作モードに切り換えられた後も依然として作動しているスイッチング装置のジャンクション温度を低くする。この方法は、以下に示すようにステップ３００からステップ３１０を含む。
【００３７】
ステップ３００では、ＰＶ入力電圧が、５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、第１の３レベル動作モードが、５レベル動作モードから切り換えられる５レベルインバータの３レベル動作モードとして決定される。５レベルインバータは、２つの３レベル動作モードを有する。
【００３８】
ステップ３０１では、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードに切り換えられているか否か判定される。その動作モードが、第１の３レベル動作モードに切り換わっていれば、ステップ３０２へ進み、そうでなければ、ステップ３０１へ戻る。
【００３９】
ステップ３０２では、５レベルインバータの各単相ブリッジの出力電圧が正の半周期内であるか否か判定される。その出力電圧が正の半周期内であれば、ステップ３０３へ進み、そうでなければ、ステップ３０７へ進む。
【００４０】
ステップ３０３では、第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第３設定値を超えているか否か判定される。そのジャンクション温度が第３設定値を超えていれば、ステップ３０４へ進み、そうでなければ、ステップ３０３に戻る。
【００４１】
ステップ３０４では、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えられる。
【００４２】
ステップ３０５では、第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第４設定値を超えているか否か判定される。そのジャンクション温度が第４設定値を超えていれば、ステップ３０６へ進み、そうでなければ、ステップ３０５に戻る。
【００４３】
ステップ３０６では、５レベルインバータの動作モードが第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えられ、その後、ステップ３０２へ戻る。
【００４４】
ステップ３０７では、第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第５設定値を超えているか否か判定される。そのジャンクション温度が第５設定値を超えていれば、ステップ３０８へ進み、そうでなければ、ステップ３０７に戻る。
【００４５】
ステップ３０８では、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えられる。
【００４６】
ステップ３０９では、第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第６設定値を超えているか否か判定される。そのジャンクション温度が第６設定値を超えていれば、ステップ３１０へ進み、そうでなければ、ステップ３０９に戻る。
【００４７】
ステップ３１０では、５レベルインバータの動作モードが第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えられ、その後、ステップ３０２へ戻る。
【００４８】
Ｓ１Ｐｏｓ、Ｓ１Ｎｅｇ、及びＳ０が交互に作動する３レベル動作モードと比較すると、Ｓ２Ｐｏｓ、Ｓ２Ｎｅｇ、及びＳ０が交互に作動する３レベル動作モードでのスイッチング装置作動のジャンクション温度は低い。それ故に、後者の動作モードが第１の３レベル動作モードとして選択される。ステップ３０２とステップ３０３とステップ３０５とステップ３０７とステップ３０９は、５レベルインバータの動作モードが、２つの３レベル動作モードのうち一方から他方へ切り換えられる場合に満たされる切り換え条件を示す。
【００４９】
特に、（ｉ）各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内でかつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第３設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわちＳ２Ｐｏｓのジャンクション温度、Ｓ２Ｐｏｓの基板温度、Ｓ２Ｐｏｓのラジエータ温度、Ｓ２ＰｏｓのＩ２ｔ計算値、及びＳ２Ｐｏｓの作動期間のうちの少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示すことができる。
【００５０】
（ｉｉ）各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内でかつ第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第４設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわちＳ２Ｎｅｇのジャンクション温度、Ｓ２Ｎｅｇの基板温度、Ｓ２Ｎｅｇのラジエータ温度、Ｓ２ＮｅｇのＩ２ｔ計算値、及びＳ２Ｎｅｇの作動期間のうち少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示すことができる。
【００５１】
（ｉｉｉ）各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内でかつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第５設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわちＳ１Ｐｏｓのジャンクション温度、Ｓ１Ｐｏｓの基板温度、Ｓ１Ｐｏｓのラジエータ温度、Ｓ１ＰｏｓのＩ２ｔ計算値、及びＳ１Ｐｏｓの作動期間のうち少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示すことができる。
【００５２】
（ｉｖ）各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内でかつ第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第６設定値を超えることは、以下の異なるもの、すなわちＳ１Ｎｅｇのジャンクション温度、Ｓ１Ｎｅｇの基板温度、Ｓ１Ｎｅｇのラジエータ温度、Ｓ１ＮｅｇのＩ２ｔ計算値、及びＳ１Ｎｅｇの作動期間のうち少なくとも１つの現在の値が、当該少なくとも１つの異なるものの閾値より大きいことを示すことができる。
【００５３】
上記した一の実施形態と比較すると、当該他の実施形態では、各単相ブリッジの出力電圧の各半周期を考慮しており、５レベルインバータ１０の動作モードは、出力電圧の正の半周期あるいは負の半周期において２つの３レベル動作モードの間で切り換えられる。この場合には、１つのスイッチング装置のみのジャンクション温度が各時間周期において考慮される必要があり、その結果計算が促進される。
【００５４】
図４に示すように、本発明の実施形態に係る５レベルインバータの動作モードを切り換える装置が開示されている。この装置（一の実施形態）は、５レベルインバータの動作モードが５レベル動作モードから３レベル動作モードに切り換えられた後も依然として作動しているスイッチング装置のジャンクション温度を低くする。この装置は、第１処理部４０１と、第２処理部４０２と、第３処理部４０３とを有する。
【００５５】
第１処理部４０１は、ＰＶ入力電圧が、５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル動作モードから切り換えられる５レベルインバータの３レベル動作モードとして第１の３レベル動作モードを決定するように構成されている。５レベルインバータは、２つの３レベル動作モードを有する。
【００５６】
第２処理部４０２は、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードに切り換えられた後に、第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第１設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えるように構成されている。
【００５７】
第３処理部４０３は、第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第２設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えるように構成されている。
【００５８】
望ましくは、第１の３レベル動作モードは、Ｓ２Ｐｏｓ、Ｓ２Ｎｅｇ、及びＳ０が交互に作動する動作モードとして定義され、第２の３レベル動作モードは、Ｓ１Ｐｏｓ、Ｓ１Ｎｅｇ、及びＳ０が交互に作動する動作モードとして定義される。
【００５９】
図５に示すように、本発明の実施形態に係る他の５レベルインバータの動作モードを切り換える装置が、さらに開示されている。この装置（他の実施形態）は、第１処理部５０１と、第２処理部５０２と、第３処理部５０３と、第４処理部５０４と、第５処理部５０５とを有する。
【００６０】
第１処理部５０１は、ＰＶ入力電圧が、５レベルインバータが電力系統に接続されているときに必要とされる５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベル動作モードから切り換えられる５レベルインバータの３レベル動作モードとして第１の３レベル動作モードを決定するように構成されている。５レベルインバータは、２つの３レベル動作モードを有する。
【００６１】
第２処理部５０２は、５レベルインバータの動作モードが第１の３レベル動作モードに切り換えられた後に、各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内かつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第３設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えるように構成されている。
【００６２】
第３処理部５０３は、各単相ブリッジの出力電圧の正の半周期内かつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第４設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えるように構成されている。
【００６３】
第４処理部５０４は、各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内かつ第１の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第５設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第１の３レベル動作モードから第２の３レベル動作モードに切り換えるように構成されている。
【００６４】
第５処理部５０５は、各単相ブリッジの出力電圧の負の半周期内かつ第２の３レベル動作モードで作動しているスイッチング装置のジャンクション温度が第６設定値を超える場合に、５レベルインバータの動作モードを第２の３レベル動作モードから第１の３レベル動作モードに切り換えるように構成されている。
【００６５】
望ましくは、第１の３レベル動作モードは、Ｓ２Ｐｏｓ、Ｓ２Ｎｅｇ、及びＳ０が交互に作動する動作モードとして定義され、第２の３レベル動作モードは、Ｓ１Ｐｏｓ、Ｓ１Ｎｅｇ、及びＳ０が交互に作動する動作モードとして定義される。
【００６６】
要約すると、本発明では、５レベルインバータのＰＶ出力電圧が、５レベルインバータが電力系統に接続されるときに要求される５レベルインバータのブリッジ線間電圧指令値よりも高い場合に、５レベルインバータの動作モードは２つの３レベル動作モードの間で切り換えられるように制御される。そして、電力損失がスイッチング装置の２つのグループによって分担されるように、第１の動作モードに対応するスイッチング装置と第２の動作モードに対応するスイッチング装置が交互に作動する。それ故に、スイッチング装置の各グループの最大ジャンクション温度を低くし、スイッチング装置の寿命を延長させ、５レベルインバータの動作上の信頼性を向上させることができる。
【００６７】
明細書中の様々な実施形態は、革新的な方法で記述されており、それぞれの実施形態は他の実施形態との違いを強調させている。そして、様々な実施形態間での同じあるいは同様な部分について、一の実施形態は他の実施形態の記述を参照することができる。本実施形態に係る装置は、本実施形態に係る方法に対応しているため、当該装置の説明は簡素であり、その関連部分は方法の実施形態の説明を参照することができる。
【００６８】
開示された実施形態の上記説明に従えば、本願技術分野の当業者は本発明を実施あるいは実行することができる。これらの実施形態での多くの変化は、当業者にとって明確なものであり、ここで定義される一般原則は、本発明の要旨あるいは範囲から逸脱しないで他の実施形態として実施されることができる。したがって、本発明はここに開示されている実施形態に限定されるものではなく、ここに開示された原則や新規な特徴に従って最も広い範囲に適合させる。
【図１】
2016119832.tif 000003
【図２】
2016119832.tif 000004
【図３】
2016119832.tif 000005
【図４】
2016119832.tif 000006
【図５】
2016119832.tif 000007
【外国語明細書】
2016119832000001.pdf