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JP2015035928A - Bidirectional ac/dc conversion device, intermittent conversion method, and computer program - Google Patents

Bidirectional ac/dc conversion device, intermittent conversion method, and computer program Download PDF

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JP2015035928A
JP2015035928A JP2013166818A JP2013166818A JP2015035928A JP 2015035928 A JP2015035928 A JP 2015035928A JP 2013166818 A JP2013166818 A JP 2013166818A JP 2013166818 A JP2013166818 A JP 2013166818A JP 2015035928 A JP2015035928 A JP 2015035928A
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converter
conversion
inverter
capacitor
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JP2013166818A
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将義 廣田
Masayoshi Hirota
将義 廣田
泉 達也
Tatsuya Izumi
達也 泉
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bidirectional AC/DC conversion device that allows reducing power consumption of a converter and processing load of a drive circuit in performing DC/AC conversion, an intermittent conversion method of the converter in the bidirectional AC/DC conversion device, and a computer program to achieve the intermittent conversion method.SOLUTION: A bidirectional AC/DC conversion device 1 includes: an inverter 5 bidirectionally converting an alternate current and a direct current; a converter 10 bidirectionally voltage-converting a direct current; a capacitor C2 smoothing a DC voltage converted by the inverter 5 and a DC voltage converted in one direction by the converter 10; and a control unit 9 controlling on and off of conversion by the converter 10 and controlling direction of the conversion by the inverter 5 and the converter 10. When a voltage of the capacitor C2 is lower than a predetermined voltage, the control unit 9 turns on the conversion in the one direction.

Description

本発明は、交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータと、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータと、前記インバータ及びコンバータが変換した直流電圧を平滑化するコンデンサとを備える双方向AC/DC変換装置、該双方向AC/DC変換装置におけるコンバータの断続的変換方法及び該断続的変換方法を実現するためのコンピュータプログラムに関する。   The present invention is a bidirectional AC comprising: an inverter that bidirectionally converts an AC voltage and a DC voltage; a converter that bidirectionally converts the DC voltage; and a capacitor that smoothes the DC voltage converted by the inverter and the converter. The present invention relates to a DC / DC converter, an intermittent conversion method for a converter in the bidirectional AC / DC converter, and a computer program for realizing the intermittent conversion method.

家庭用の商用電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換するAC/DC変換装置を搭載し、該AC/DC変換装置にて変換された直流電圧でバッテリを充電するプラグインハイブリッド車(PHEV:Plug−in Hybrid Electric Vehicle)、電気自動車(EV:Electric Vehicle)等の電動車両が普及している。   A plug-in hybrid vehicle (PHEV) that is equipped with an AC / DC converter that converts an AC voltage supplied from a commercial power source for household use into a DC voltage, and that charges the battery with the DC voltage converted by the AC / DC converter. : Electric vehicles such as Plug-in Hybrid Electric Vehicle (EV) and Electric Vehicle (EV) are widely used.

近年、プラグインハイブリッド車、電気自動車等の電動車両のバッテリを災害用又は非常用電源として利用することが期待されている。バッテリを非常用電源として利用するためには、交流電圧から直流電圧への変換と、直流電圧から交流電圧への変換とを双方向に行う必要がある。   In recent years, it is expected to use a battery of an electric vehicle such as a plug-in hybrid vehicle or an electric vehicle as a disaster or emergency power source. In order to use the battery as an emergency power source, it is necessary to perform bidirectional conversion from AC voltage to DC voltage and from DC voltage to AC voltage.

例えば特許文献1には、AC電源からの交流電圧及びバッテリからの直流電圧を双方向に変換する双方向コンバータ(双方向AC/DC変換装置に対応)が開示されている。この双方向コンバータは、バッテリ充電時及び放電時の夫々において、力率改善機能を有する同期整流回路及びインバータとして機能する双方向のAC/DC変換部と、該AC/DC変換部に縦続接続された双方向のDC/DC変換部とを備えている。AC/DC変換部及びDC/DC変換部の接続点には平滑用のコンデンサ(以下コンデンサAという)が設けられている。   For example, Patent Literature 1 discloses a bidirectional converter (corresponding to a bidirectional AC / DC converter) that bidirectionally converts an AC voltage from an AC power source and a DC voltage from a battery. This bidirectional converter is connected in cascade to the AC / DC converter and a bidirectional AC / DC converter that functions as an inverter and a synchronous rectifier circuit having a power factor correction function at the time of battery charging and discharging. And a bidirectional DC / DC converter. A smoothing capacitor (hereinafter referred to as capacitor A) is provided at a connection point between the AC / DC converter and the DC / DC converter.

DC/DC変換部は、変圧器の一次側及び二次側に設けられた2つのフルブリッジ回路を備えており、各フルブリッジ回路がインバータ及び整流回路として機能する。具体的には、バッテリの充電時に、AC/DC変換部側及びバッテリ側夫々のフルブリッジ回路が、インバータ及び整流回路として機能し、バッテリの放電時に、バッテリ側及びAC/DC変換部側夫々のフルブリッジ回路が、インバータ及び整流回路として機能する。   The DC / DC conversion unit includes two full bridge circuits provided on the primary side and the secondary side of the transformer, and each full bridge circuit functions as an inverter and a rectifier circuit. Specifically, when the battery is charged, the full bridge circuit on each of the AC / DC conversion unit side and the battery side functions as an inverter and a rectification circuit, and when the battery is discharged, each of the battery side and the AC / DC conversion unit side The full bridge circuit functions as an inverter and a rectifier circuit.

特開2010−178566号公報JP 2010-178666 A

しかしながら、特許文献1に開示された双方向コンバータによって外部に交流電圧を供給する場合、外部に電力負荷が接続されているかいないかに拘わらず、AC/DC変換部及びDC/DC変換部をオンし続けるため、双方向コンバータの消費電力や各変換部を駆動する駆動回路の処理負荷が必要以上に大きくなるという問題があった。   However, when an AC voltage is supplied to the outside by the bidirectional converter disclosed in Patent Document 1, the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit are turned on regardless of whether an external power load is connected. In order to continue, there has been a problem that the power consumption of the bidirectional converter and the processing load of the drive circuit that drives each conversion unit become larger than necessary.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、DC/AC変換を行う場合にコンバータの消費電力や駆動回路の処理負荷を低減することが可能な双方向AC/DC変換装置、該双方向AC/DC変換装置におけるコンバータの断続的変換方法及び該断続的変換方法を実現するためのコンピュータプログラムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is a bidirectional AC capable of reducing the power consumption of the converter and the processing load of the drive circuit when performing DC / AC conversion. An object of the present invention is to provide a DC / DC conversion device, an intermittent conversion method of a converter in the bidirectional AC / DC conversion device, and a computer program for realizing the intermittent conversion method.

本発明に係る双方向AC/DC変換装置は、交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータと、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータと、前記インバータが変換した直流電圧及び前記コンバータが一の方向に変換した直流電圧を平滑化するコンデンサと、該コンバータによる変換をオン/オフする制御並びに前記インバータ及びコンバータによる変換の方向の制御を行う制御部とを備える双方向AC/DC変換装置であって、前記制御部は、前記コンバータによる変換の方向を前記一の方向にした場合、前記コンデンサの電圧を検出する検出部と、該検出部が検出した電圧が所定電圧より低いか否かを判定する判定部とを有し、該判定部が低いと判定した場合、前記コンバータによる変換をオンにするようにしてある。   The bidirectional AC / DC converter according to the present invention includes an inverter that bidirectionally converts an AC voltage and a DC voltage, a converter that bidirectionally converts a DC voltage, a DC voltage converted by the inverter, and the converter. Bidirectional AC / DC converter comprising a capacitor for smoothing a DC voltage converted in one direction, a control unit for controlling on / off of conversion by the converter, and a control unit for controlling the direction of conversion by the inverter and converter When the direction of conversion by the converter is the one direction, the control unit detects a voltage of the capacitor, and whether the voltage detected by the detection unit is lower than a predetermined voltage. And determining that the determination unit is low, the conversion by the converter is turned on.

本発明に係る断続的変換方法は、交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータと、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータと、前記インバータが変換した直流電圧及び前記コンバータが一の方向に変換した直流電圧を平滑化するコンデンサと、該コンバータによる変換をオン/オフする制御並びに前記インバータ及びコンバータによる変換の方向の制御を行う制御部とを備える双方向AC/DC変換装置における前記コンバータによる変換を断続的にオンにする断続的変換方法であって、前記制御部は、前記コンバータによる変換の方向を前記一の方向にした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、該ステップで検出した電圧が所定電圧より低いか否かを判定するステップと、該ステップで低いと判定した場合、前記コンバータによる変換をオンにするステップと、該ステップで変換をオンにした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、該ステップで検出した電圧が前記所定電圧より高い第2の電圧以上であるか否かを判定するステップと、該ステップで第2の電圧以上であると判定した場合、前記コンバータによる変換をオフにするステップとを有する。   The intermittent conversion method according to the present invention includes an inverter that converts AC voltage and DC voltage bidirectionally, a converter that converts DC voltage bidirectionally, and the DC voltage converted by the inverter and the converter in one direction. The converter in the bidirectional AC / DC conversion apparatus comprising: a capacitor that smoothes the DC voltage converted into a converter; a control unit that controls on / off of conversion by the converter; and a control unit that controls the direction of conversion by the inverter and the converter. In the intermittent conversion method of intermittently turning on conversion according to the above, the control unit detects the voltage of the capacitor when the direction of conversion by the converter is the one direction, A step of determining whether or not the detected voltage is lower than a predetermined voltage; A step of turning on conversion by the converter; a step of detecting the voltage of the capacitor when the conversion is turned on in the step; and a voltage detected in the step being equal to or higher than a second voltage higher than the predetermined voltage. A step of determining whether or not the converter is turned off when it is determined that the voltage is equal to or higher than the second voltage in the step.

本発明に係るコンピュータプログラムは、交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータと、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータと、前記インバータが変換した直流電圧及び前記コンバータが一の方向に変換した直流電圧を平滑化するコンデンサと、該コンバータによる変換をオン/オフする制御並びに前記インバータ及びコンバータによる変換の方向の制御を行う制御部とを備える双方向AC/DC変換装置における前記コンバータによる変換を、前記制御部を構成するコンピュータに断続的にオンにさせるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記コンバータによる変換の方向を前記一の方向にした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、該ステップで検出した電圧が所定電圧より低いか否かを判定するステップと、該ステップで低いと判定した場合、前記コンバータによる変換をオンにするステップと該ステップで変換をオンにした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、該ステップで検出した電圧が前記所定電圧より高い第2の電圧以上であるか否かを判定するステップと、該ステップで第2の電圧以上であると判定した場合、前記コンバータによる変換をオフにするステップとを実行させる。   The computer program according to the present invention includes an inverter that converts AC voltage and DC voltage bidirectionally, a converter that converts DC voltage bidirectionally, the DC voltage converted by the inverter, and the converter converts the voltage in one direction. Conversion by the converter in a bidirectional AC / DC conversion device comprising a capacitor for smoothing the DC voltage, a control unit for controlling on / off of conversion by the converter, and a control unit for controlling the direction of conversion by the inverter and converter Is a computer program for intermittently turning on the computer that constitutes the control unit, wherein the computer detects the voltage of the capacitor when the conversion direction by the converter is the one direction. And the voltage detected in the step is lower than a predetermined voltage. A step of determining whether or not the voltage is low in the step, a step of turning on conversion by the converter, a step of detecting the voltage of the capacitor when the conversion is turned on in the step, and Determining whether or not the detected voltage is equal to or higher than a second voltage higher than the predetermined voltage; and when determining that the detected voltage is equal to or higher than the second voltage, turning off conversion by the converter; Is executed.

本発明によれば、装置全体でDC/AC変換を行う場合、コンデンサの電圧が所定電圧より低いときに、コンバータによる変換をオンにしてコンデンサに電力を蓄電し、コンデンサの電圧を上昇させる。
従って、DC/AC変換を行う場合にコンバータの消費電力や駆動回路の処理負荷を低減することが可能となる。
According to the present invention, when performing DC / AC conversion in the entire apparatus, when the voltage of the capacitor is lower than a predetermined voltage, the conversion by the converter is turned on to store electric power in the capacitor, and the voltage of the capacitor is increased.
Therefore, when performing DC / AC conversion, it is possible to reduce the power consumption of the converter and the processing load of the drive circuit.

本発明の実施の形態1に係る双方向AC/DC変換装置の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of the bidirectional | two-way AC / DC conversion apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 制御部の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one structural example of a control part. 本発明の実施の形態1に係る双方向AC/DC変換装置でコンバータによる変換を断続的にオンにするCPUの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of CPU which turns on the conversion by a converter intermittently with the bidirectional | two-way AC / DC converter which concerns on Embodiment 1 of this invention. コンバータによる変換を断続的にオンにした場合におけるコンデンサの電圧の時間変化を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the time change of the voltage of a capacitor when the conversion by a converter is turned on intermittently. 本発明の実施の形態2に係る双方向AC/DC変換装置でコンバータによる変換を断続的にオンにするCPUの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of CPU which turns on the conversion by a converter intermittently with the bidirectional | two-way AC / DC converter which concerns on Embodiment 2 of this invention.

[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.

本発明に係る双方向AC/DC変換装置は、交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータと、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータと、前記インバータが変換した直流電圧及び前記コンバータが一の方向に変換した直流電圧を平滑化するコンデンサと、該コンバータによる変換をオン/オフする制御並びに前記インバータ及びコンバータによる変換の方向の制御を行う制御部とを備える双方向AC/DC変換装置であって、前記制御部は、前記コンバータによる変換の方向を前記一の方向にした場合、前記コンデンサの電圧を検出する検出部と、該検出部が検出した電圧が所定電圧より低いか否かを判定する判定部とを有し、該判定部が低いと判定した場合、前記コンバータによる変換をオンにするようにしてある。   The bidirectional AC / DC converter according to the present invention includes an inverter that bidirectionally converts an AC voltage and a DC voltage, a converter that bidirectionally converts a DC voltage, a DC voltage converted by the inverter, and the converter. Bidirectional AC / DC converter comprising a capacitor for smoothing a DC voltage converted in one direction, a control unit for controlling on / off of conversion by the converter, and a control unit for controlling the direction of conversion by the inverter and converter When the direction of conversion by the converter is the one direction, the control unit detects a voltage of the capacitor, and whether the voltage detected by the detection unit is lower than a predetermined voltage. And determining that the determination unit is low, the conversion by the converter is turned on.

本発明に係る双方向AC/DC変換装置は、前記制御部は、前記コンバータによる変換をオンにした場合、前記検出部が検出した電圧が前記所定電圧より高い第2の電圧以上であるか否かを判定する第2の判定部を有し、該第2の判定部が第2の電圧以上であると判定した場合、前記コンバータによる変換をオフにするようにしてある。   In the bidirectional AC / DC converter according to the present invention, when the control unit turns on the conversion by the converter, the voltage detected by the detection unit is equal to or higher than a second voltage higher than the predetermined voltage. A second determination unit for determining whether or not the conversion by the converter is turned off when the second determination unit determines that the second voltage is equal to or higher than the second voltage.

本発明に係る双方向AC/DC変換装置は、前記制御部は、前記コンバータによる変換をオンにした場合、計時を開始するタイマを有し、該タイマが所定時間を計時した場合、前記コンバータによる変換をオフにするようにしてある。   In the bidirectional AC / DC conversion device according to the present invention, the control unit has a timer that starts timing when the conversion by the converter is turned on. When the timer counts a predetermined time, the control unit The conversion is turned off.

本発明に係る双方向AC/DC変換装置は、前記コンバータは、直流電圧及び交流電圧を双方向に変換する第2及び第3のインバータと、該第2及び第3のインバータが夫々変換した交流電圧が一次側及び二次側に印加される変成器とを有する。   In the bidirectional AC / DC converter according to the present invention, the converter includes a second inverter and a third inverter that bidirectionally convert a DC voltage and an AC voltage, and an AC converted by the second inverter and the third inverter, respectively. A transformer in which a voltage is applied to the primary and secondary sides.

本発明に係る断続的変換方法は、交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータと、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータと、前記インバータが変換した直流電圧及び前記コンバータが一の方向に変換した直流電圧を平滑化するコンデンサと、該コンバータによる変換をオン/オフする制御並びに前記インバータ及びコンバータによる変換の方向の制御を行う制御部とを備える双方向AC/DC変換装置における前記コンバータによる変換を断続的にオンにする断続的変換方法であって、前記制御部は、前記コンバータによる変換の方向を前記一の方向にした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、該ステップで検出した電圧が所定電圧より低いか否かを判定するステップと、該ステップで低いと判定した場合、前記コンバータによる変換をオンにするステップと、該ステップで変換をオンにした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、該ステップで検出した電圧が前記所定電圧より高い第2の電圧以上であるか否かを判定するステップと、該ステップで第2の電圧以上であると判定した場合、前記コンバータによる変換をオフにするステップとを有する。   The intermittent conversion method according to the present invention includes an inverter that converts AC voltage and DC voltage bidirectionally, a converter that converts DC voltage bidirectionally, and the DC voltage converted by the inverter and the converter in one direction. The converter in the bidirectional AC / DC conversion apparatus comprising: a capacitor that smoothes the DC voltage converted into a converter; a control unit that controls on / off of conversion by the converter; and a control unit that controls the direction of conversion by the inverter and the converter. In the intermittent conversion method of intermittently turning on conversion according to the above, the control unit detects the voltage of the capacitor when the direction of conversion by the converter is the one direction, A step of determining whether or not the detected voltage is lower than a predetermined voltage; A step of turning on conversion by the converter; a step of detecting the voltage of the capacitor when the conversion is turned on in the step; and a voltage detected in the step being equal to or higher than a second voltage higher than the predetermined voltage. A step of determining whether or not the converter is turned off when it is determined that the voltage is equal to or higher than the second voltage in the step.

本発明に係るコンピュータプログラムは、交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータと、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータと、前記インバータが変換した直流電圧及び前記コンバータが一の方向に変換した直流電圧を平滑化するコンデンサと、該コンバータによる変換をオン/オフする制御並びに前記インバータ及びコンバータによる変換の方向の制御を行う制御部とを備える双方向AC/DC変換装置における前記コンバータによる変換を、前記制御部を構成するコンピュータに断続的にオンにさせるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記コンバータによる変換の方向を前記一の方向にした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、該ステップで検出した電圧が所定電圧より低いか否かを判定するステップと、該ステップで低いと判定した場合、前記コンバータによる変換をオンにするステップと該ステップで変換をオンにした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、該ステップで検出した電圧が前記所定電圧より高い第2の電圧以上であるか否かを判定するステップと、該ステップで第2の電圧以上であると判定した場合、前記コンバータによる変換をオフにするステップとを実行させる。   The computer program according to the present invention includes an inverter that converts AC voltage and DC voltage bidirectionally, a converter that converts DC voltage bidirectionally, the DC voltage converted by the inverter, and the converter converts the voltage in one direction. Conversion by the converter in a bidirectional AC / DC conversion device comprising a capacitor for smoothing the DC voltage, a control unit for controlling on / off of conversion by the converter, and a control unit for controlling the direction of conversion by the inverter and converter Is a computer program for intermittently turning on the computer that constitutes the control unit, wherein the computer detects the voltage of the capacitor when the conversion direction by the converter is the one direction. And the voltage detected in the step is lower than a predetermined voltage. A step of determining whether or not the voltage is low in the step, a step of turning on conversion by the converter, a step of detecting the voltage of the capacitor when the conversion is turned on in the step, and Determining whether or not the detected voltage is equal to or higher than a second voltage higher than the predetermined voltage; and when determining that the detected voltage is equal to or higher than the second voltage, turning off conversion by the converter; Is executed.

本発明にあっては、コンバータが外部からの直流電圧を一の方向に変換した直流電圧がコンデンサで平滑化されてインバータに印加され、この直流電圧をインバータが変換した交流電圧が外部に供給される。また、外部からの交流電圧をインバータが変換した直流電圧がコンデンサで平滑化されてコンバータに印加され、この直流電圧をコンバータが他の方向に変換した直流電圧が外部に供給される。そして、コンバータによる変換の方向を前記一の方向にして装置全体でDC/AC変換を行う場合は、コンデンサの電圧が所定電圧より低いときにコンバータによる変換をオンにする。
これにより、コンデンサに蓄電された電力がインバータ及び外部にて消費されてコンデンサの電圧が所定電圧より低下するまで、コンバータによる変換がオフされる。
In the present invention, a DC voltage obtained by converting a DC voltage from the outside in one direction by the converter is smoothed by a capacitor and applied to the inverter, and an AC voltage obtained by converting the DC voltage by the inverter is supplied to the outside. The Further, a DC voltage obtained by converting an external AC voltage by an inverter is smoothed by a capacitor and applied to the converter, and a DC voltage obtained by converting the DC voltage in the other direction is supplied to the outside. When DC / AC conversion is performed in the entire apparatus with the conversion direction by the converter as the one direction, conversion by the converter is turned on when the voltage of the capacitor is lower than a predetermined voltage.
Thereby, the conversion by the converter is turned off until the electric power stored in the capacitor is consumed in the inverter and outside and the voltage of the capacitor drops below a predetermined voltage.

本発明にあっては、コンバータによる変換をオンにした場合、コンデンサの電圧が所定電圧より高い第2の電圧以上になったときに、コンバータによる変換をオフにする。
これにより、コンデンサの電圧とコンバータによる変換のオン/オフとの関係がヒステリシス特性を有することとなる。このため、コンバータによる変換のオン時間及びオフ時間が適当に確保され、且つ、コンデンサの電圧が所定電圧及び第2の電圧の間の電圧に維持される。
In the present invention, when conversion by the converter is turned on, conversion by the converter is turned off when the voltage of the capacitor becomes equal to or higher than a second voltage higher than a predetermined voltage.
Thereby, the relationship between the voltage of the capacitor and the on / off of the conversion by the converter has a hysteresis characteristic. For this reason, the ON time and OFF time of conversion by the converter are appropriately ensured, and the voltage of the capacitor is maintained at a voltage between the predetermined voltage and the second voltage.

本発明にあっては、コンバータによる変換をオンにした場合、タイマによる計時を開始し、そのタイマが所定時間を計時したときに、コンバータによる変換をオフにする。
これにより、コンバータによる変換のオン時間が一定となり、オフ時間が外部の電力負荷に供給される交流電流の大きさに応じて適当に制御される。
In the present invention, when the conversion by the converter is turned on, the time measurement by the timer is started, and when the timer times the predetermined time, the conversion by the converter is turned off.
Thereby, the on-time of conversion by the converter becomes constant, and the off-time is appropriately controlled according to the magnitude of the alternating current supplied to the external power load.

本発明にあっては、コンバータが、直流電圧及び交流電圧を双方向に変換する第2及び第3のインバータとこれらを相互に接続する変成器とを含んでなり、第2の(又は第3の)インバータが直流電圧から変換した交流電圧が、変成器の一次側(又は二次側)に印加され、変成器の二次側(又は一次側)からの交流電圧を第3の(又は第2の)インバータが直流電圧に変換する。
これにより、装置内で電圧を変換する回路部分が双方向のインバータに統一されて回路構成が単純になり、駆動制御が共通化される。
In the present invention, the converter includes the second and third inverters that convert the DC voltage and the AC voltage bidirectionally, and the transformer that interconnects them, and the second (or third) The AC voltage converted from the DC voltage by the inverter is applied to the primary side (or secondary side) of the transformer, and the AC voltage from the secondary side (or primary side) of the transformer is converted to the third (or first) 2) Inverter converts to DC voltage.
As a result, the circuit portion for converting the voltage in the apparatus is unified to a bidirectional inverter, the circuit configuration is simplified, and the drive control is shared.

[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る双方向AC/DC変換装置の一構成例を示す回路図である。図中1は双方向AC/DC変換装置であり、双方向AC/DC変換装置1は、例えば、プラグインハイブリッド車、電気自動車等の電動車両に搭載されて交流電圧及び直流電圧を双方向に変換する絶縁型の変換装置である。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a bidirectional AC / DC conversion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a bidirectional AC / DC converter, and the bidirectional AC / DC converter 1 is mounted on an electric vehicle such as a plug-in hybrid vehicle or an electric vehicle, for example, so that an AC voltage and a DC voltage are bidirectional. It is an insulation type conversion device for conversion.

双方向AC/DC変換装置1の交流入力端子T1,T2には、例えば電動車両のインレットに着脱可能に装着される充電ケーブル(何れも不図示)を介して交流電源2が接続されており、更に、交流出力端子T5,T6が並列に接続されている。交流出力端子T5,T6は、例えば電動車両内に設けられたACコンセントである。リレー接点による切り替え回路によって、交流入力端子T1,T2又は交流出力端子T5,T6の何れか一方が、後述するノイズフィルタ4の一端子対に接続されるようになっていてもよい。   The AC power supply 2 is connected to the AC input terminals T1 and T2 of the bidirectional AC / DC converter 1 via a charging cable (both not shown) that is detachably attached to the inlet of the electric vehicle, for example. Furthermore, AC output terminals T5 and T6 are connected in parallel. AC output terminals T5 and T6 are, for example, AC outlets provided in an electric vehicle. Any one of the AC input terminals T1 and T2 or the AC output terminals T5 and T6 may be connected to one terminal pair of the noise filter 4 described later by a switching circuit using a relay contact.

双方向AC/DC変換装置1の直流入出力端子T3,T4の夫々には、外部のコンタクトボックス(不図示)が有するリレー接点31,33を介してバッテリ3の両端が接続されている。リレー接点31の両端には、コンタクトボックスにて抵抗器R1及びリレー接点32の直列回路が並列に接続されている。   Both ends of the battery 3 are connected to the DC input / output terminals T3 and T4 of the bidirectional AC / DC converter 1 via relay contacts 31 and 33 included in an external contact box (not shown). A series circuit of a resistor R1 and a relay contact 32 is connected in parallel at both ends of the relay contact 31 by a contact box.

双方向AC/DC変換装置1は、交流入力端子T1,T2及び交流出力端子T5,T6に一端子対が接続されて、交流入力端子T1,T2から入力される交流電圧及び交流出力端子T5,T6から出力される交流電圧に含まれる高周波ノイズを除去するノイズフィルタ4と、該ノイズフィルタ4の他端子対にチョークコイルL1,L2の夫々を介して交流入出力端T51,T52が接続されて、交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータ5と、該インバータ5の直流入出力端T53,T54に一の直流入出力端T61,T62が接続されて、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータ10と、インバータ5及びコンバータ10による電圧変換の制御を行う制御部9とを備える。ノイズフィルタ4の他端子対には、インバータ5が変換した交流電圧を平滑化するコンデンサC1が並列に接続されている。   In the bidirectional AC / DC converter 1, one terminal pair is connected to the AC input terminals T1 and T2 and the AC output terminals T5 and T6, and the AC voltage and the AC output terminal T5 input from the AC input terminals T1 and T2. The noise input / output terminals T51 and T52 are connected to the noise filter 4 for removing high-frequency noise contained in the AC voltage output from T6 and the other terminal pair of the noise filter 4 via the choke coils L1 and L2, respectively. The inverter 5 that converts AC voltage and DC voltage bidirectionally, and one DC input / output terminal T61, T62 are connected to the DC input / output terminals T53, T54 of the inverter 5 to convert the DC voltage bidirectionally. Converter 10 that controls the inverter 5 and the converter 9 that controls voltage conversion by the converter 10. A capacitor C1 that smoothes the AC voltage converted by the inverter 5 is connected in parallel to the other terminal pair of the noise filter 4.

コンバータ10は、直流電圧及び交流電圧を双方向に変換するインバータ(第2,第3のインバータ)6,8と、該インバータ6,8を相互に接続する変成器7とを含んでなる。変成器7は、一次側及び二次側の間が絶縁されており、一次側及び二次側の夫々がインバータ6の交流入出力端T63,T64及びインバータ8の交流入出力端T81,T82に接続されている。コンバータ10の一の直流入出力端T61,T62はインバータ6の直流入出力端T61,T62を兼ねており、コンバータ10の他の直流入出力端T83,T84はインバータ8の直流入出力端T83,T84を兼ねている。   The converter 10 includes inverters (second and third inverters) 6 and 8 that convert a DC voltage and an AC voltage bidirectionally, and a transformer 7 that connects the inverters 6 and 8 to each other. The transformer 7 is insulated between the primary side and the secondary side, and the primary side and the secondary side are respectively connected to the AC input / output terminals T63 and T64 of the inverter 6 and the AC input / output terminals T81 and T82 of the inverter 8. It is connected. One DC input / output terminals T61 and T62 of the converter 10 also serve as DC input / output terminals T61 and T62 of the inverter 6, and the other DC input / output terminals T83 and T84 of the converter 10 are DC input / output terminals T83 and T83 of the inverter 8, respectively. Also serves as T84.

双方向AC/DC変換装置1は、また、インバータ5の直流入出力端T53,T54及びコンバータ10の一の直流入出力端T61,T62に並列に接続されて、インバータ5が変換した直流電圧及びコンバータ10が一の方向に変換した直流電圧を平滑化するコンデンサC2と、コンバータ10の他の直流入出力端T83,T84に直列に接続されて、コンバータ10が他の方向に変換した直流電圧を平滑化するチョークコイルL3及びコンデンサC3とを備える。コンデンサC3の両端は、直流入出力端子T3,T4に接続されている。コンデンサC2,C3のプラス側の一端は、制御部9に接続されている。コンデンサC2の容量値は、例えば1mF程度である。   The bidirectional AC / DC converter 1 is also connected in parallel to the DC input / output terminals T53 and T54 of the inverter 5 and the DC input / output terminals T61 and T62 of the converter 10, and the DC voltage converted by the inverter 5 and A capacitor C2 for smoothing the DC voltage converted by the converter 10 in one direction and the other DC input / output terminals T83 and T84 of the converter 10 connected in series, and the DC voltage converted by the converter 10 in the other direction A smoothing choke coil L3 and a capacitor C3 are provided. Both ends of the capacitor C3 are connected to DC input / output terminals T3 and T4. One end of the capacitors C2 and C3 on the plus side is connected to the control unit 9. The capacitance value of the capacitor C2 is, for example, about 1 mF.

インバータ5は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field Effect Transistor)等のスイッチング素子をフルブリッジに構成してなる。本実施の形態1では、スイッチング素子としてIGBT51,52,53,54を用いる。   The inverter 5 includes a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) configured as a full bridge. In the first embodiment, IGBTs 51, 52, 53, and 54 are used as switching elements.

チョークコイルL1の一端に接続されたインバータ5の交流入出力端T51には、IGBT51のエミッタ及びIGBT52のコレクタが接続されている。チョークコイルL2の一端に接続されたインバータ5の交流入出力端T52には、IGBT53のエミッタ及びIGBT54のコレクタが接続されている。IGBT51,53夫々のコレクタは、インバータ5の直流入出力端T53に接続されている。IGBT52,54夫々のエミッタは、インバータ5の直流入出力端T54に接続されている。IGBT51,52,53,54夫々のコレクタ及びエミッタ間には、ダイオード55,56,57,58が逆並列に接続されている。   The emitter of the IGBT 51 and the collector of the IGBT 52 are connected to the AC input / output terminal T51 of the inverter 5 connected to one end of the choke coil L1. The emitter of the IGBT 53 and the collector of the IGBT 54 are connected to the AC input / output terminal T52 of the inverter 5 connected to one end of the choke coil L2. The collectors of the IGBTs 51 and 53 are connected to the DC input / output terminal T53 of the inverter 5. The emitters of the IGBTs 52 and 54 are connected to the DC input / output terminal T54 of the inverter 5, respectively. Diodes 55, 56, 57, and 58 are connected in reverse parallel between the collectors and emitters of the IGBTs 51, 52, 53, and 54, respectively.

インバータ5が交流電圧を直流電圧に変換する場合は、チョークコイルL1,L2夫々の一端から交流入出力端T51,T52に印加された交流電圧をIGBT52(又は54)でスイッチングし、チョークコイルL1,L2に誘起する直流電圧をダイオード55,58(又は57,56)を介して直流入出力端T53,T54に出力する。これにより、交流電源2から供給される交流電力の力率を改善して整流する。インバータ5が直流電圧を交流電圧に変換する場合は、IGBT51,54とIGBT53,52とを交互にオン/オフさせることにより、直流入出力端T53,T54に印加された直流電圧の極性を交互に反転させて交流入出力端T51,T52から出力する。   When the inverter 5 converts AC voltage into DC voltage, the AC voltage applied to the AC input / output terminals T51, T52 from one end of each of the choke coils L1, L2 is switched by the IGBT 52 (or 54), and the choke coils L1, L2 are switched. The DC voltage induced in L2 is output to the DC input / output terminals T53 and T54 via the diodes 55 and 58 (or 57 and 56). Thereby, the power factor of the alternating current power supplied from the alternating current power supply 2 is improved and rectified. When the inverter 5 converts a DC voltage into an AC voltage, the polarity of the DC voltage applied to the DC input / output terminals T53 and T54 is alternately changed by turning on and off the IGBTs 51 and 54 and the IGBTs 53 and 52 alternately. Inverted and output from AC input / output terminals T51 and T52.

インバータ6は、IGBT61,62,63,64をフルブリッジに構成してなる。インバータ6の直流入出力端T61には、IGBT61,63夫々のコレクタが接続されている。インバータ6の直流入出力端T62には、IGBT62,64夫々のエミッタが接続されている。IGBT61のエミッタ及びIGBT62のコレクタは、インバータ6の交流入出力端T63に接続されている。IGBT63のエミッタ及びIGBT64のコレクタは、インバータ6の交流入出力端T64に接続されている。IGBT61,62,63,64夫々のコレクタ及びエミッタ間には、ダイオード65,66,67,68が逆並列に接続されている。   The inverter 6 is configured by configuring the IGBTs 61, 62, 63, and 64 into a full bridge. The collectors of the IGBTs 61 and 63 are connected to the DC input / output terminal T61 of the inverter 6. The IGBTs 62 and 64 are connected to the DC input / output terminal T62 of the inverter 6, respectively. The emitter of the IGBT 61 and the collector of the IGBT 62 are connected to the AC input / output terminal T 63 of the inverter 6. The emitter of the IGBT 63 and the collector of the IGBT 64 are connected to the AC input / output terminal T 64 of the inverter 6. Diodes 65, 66, 67, and 68 are connected in antiparallel between the collectors and emitters of the IGBTs 61, 62, 63, and 64, respectively.

インバータ6が直流電圧を交流電圧に変換する場合は、制御部9がIGBT61,64とIGBT63,62とを交互にオン/オフさせることにより、直流入出力端T61,T62に印加された直流電圧の極性が交互に反転されて交流入出力端T63,T64から出力される。この交流電圧は、変成器7を介してインバータ8の交流入出力端T81,T82に印加される。インバータ6が交流電圧を直流電圧に変換する場合は、制御部9がIGBT61,62,63,64をオフさせている間に、交流入出力端T63,T64に印加された交流電圧が、ダイオード65,66,67,68からなるダイオードブリッジで全波整流されて直流入出力端T61,T62から出力される。   When the inverter 6 converts a DC voltage into an AC voltage, the control unit 9 alternately turns on / off the IGBTs 61 and 64 and the IGBTs 63 and 62 to thereby change the DC voltage applied to the DC input / output terminals T61 and T62. The polarities are alternately inverted and output from the AC input / output terminals T63 and T64. This AC voltage is applied to AC input / output terminals T81 and T82 of the inverter 8 via the transformer 7. When the inverter 6 converts the AC voltage into the DC voltage, the AC voltage applied to the AC input / output terminals T63 and T64 while the control unit 9 turns off the IGBTs 61, 62, 63, and 64 is converted into the diode 65. , 66, 67, 68 are full-wave rectified by a diode bridge and output from DC input / output terminals T61, T62.

インバータ8は、IGBT81,82,83,84をフルブリッジに構成してなる。インバータ8の交流入出力端T81には、IGBT81のエミッタ及びIGBT82のコレクタが接続されている。インバータ8の交流入出力端T82には、IGBT83のエミッタ及びIGBT84のコレクタが接続されている。IGBT81,83夫々のコレクタは、インバータ8の直流入出力端T83に接続されている。IGBT82,84夫々のエミッタは、インバータ8の直流入出力端T84に接続されている。IGBT81,82,83,84夫々のコレクタ及びエミッタ間には、ダイオード85,86,87,88が逆並列に接続されている。   The inverter 8 comprises IGBTs 81, 82, 83, and 84 configured as a full bridge. The emitter of the IGBT 81 and the collector of the IGBT 82 are connected to the AC input / output terminal T 81 of the inverter 8. The emitter of IGBT 83 and the collector of IGBT 84 are connected to the AC input / output terminal T 82 of the inverter 8. The collectors of the IGBTs 81 and 83 are connected to the DC input / output terminal T83 of the inverter 8. The emitters of the IGBTs 82 and 84 are connected to the DC input / output terminal T84 of the inverter 8. Diodes 85, 86, 87, and 88 are connected in antiparallel between the collectors and emitters of the IGBTs 81, 82, 83, and 84, respectively.

インバータ8が交流電圧を直流電圧に変換する場合は、制御部9がIGBT81,82,83,84をオフさせている間に、交流入出力端T81,T82に印加された交流電圧が、ダイオード85,86,87,88からなるダイオードブリッジで全波整流されて直流入出力端T83,T84から出力される。インバータ8が直流電圧を交流電圧に変換する場合は、制御部9がIGBT81,84とIGBT83,82とを交互にオン/オフさせることにより、直流入出力端T83,T84に印加された直流電圧の極性が交互に反転されて交流入出力端T81,T82から出力される。この交流電圧は、変成器7を介してインバータ6の交流入出力端T63,T64に印加される。   When the inverter 8 converts the AC voltage into the DC voltage, the AC voltage applied to the AC input / output terminals T81 and T82 while the control unit 9 turns off the IGBTs 81, 82, 83, and 84 is connected to the diode 85. , 86, 87, 88 are full-wave rectified by a diode bridge and output from DC input / output terminals T83, T84. When the inverter 8 converts a DC voltage into an AC voltage, the control unit 9 alternately turns on / off the IGBTs 81 and 84 and the IGBTs 83 and 82, so that the DC voltage applied to the DC input / output terminals T 83 and T 84 is changed. The polarities are alternately inverted and output from the AC input / output terminals T81 and T82. This AC voltage is applied to the AC input / output terminals T63 and T64 of the inverter 6 via the transformer 7.

制御部9は、IGBT51,52,53,54のオン/オフを制御することにより、インバータ5による変換をオン/オフする制御及びインバータ5による変換の方向の制御を行う。制御部9は、また、IGBT61,62,63,64のオン/オフと、IGBT81,82,83,84のオン/オフとを関連付けて制御することにより、インバータ6,8を含んでなるコンバータ10による変換をオン/オフする制御及びコンバータ10による変換の方向の制御を行う。即ち、コンバータ10による変換の方向を一の方向とする場合、制御部9は、インバータ8に直流電圧を交流電圧に変換させると共にインバータ6に交流電圧を直流電圧に変換させる。また、コンバータ10による変換の方向を他の方向とする場合、制御部9は、インバータ6に直流電圧を交流電圧に変換させると共にインバータ8に交流電圧を直流電圧に変換させる。   The control unit 9 controls on / off of the conversion by the inverter 5 and control of the direction of conversion by the inverter 5 by controlling on / off of the IGBTs 51, 52, 53, 54. The control unit 9 also controls the on / off of the IGBTs 61, 62, 63, 64 and the on / off of the IGBTs 81, 82, 83, 84 to control the converter 10 including the inverters 6, 8. The control for turning on / off the conversion by and the conversion direction by the converter 10 are performed. That is, when the conversion direction by the converter 10 is set to one direction, the control unit 9 causes the inverter 8 to convert a DC voltage into an AC voltage and causes the inverter 6 to convert the AC voltage into a DC voltage. When the conversion direction by the converter 10 is set to another direction, the control unit 9 causes the inverter 6 to convert a DC voltage into an AC voltage and causes the inverter 8 to convert the AC voltage into a DC voltage.

制御部9は、更に、IGBT51,52,53,54のオン/オフと、IGBT61,62,63,64のオン/オフと、IGBT81,82,83,84のオン/オフとを関連付けて制御することにより、インバータ5及びコンバータ10による変換の方向を整合させる。即ち、双方向AC/DC変換装置1で交流電圧を直流電圧に変換する場合、制御部9は、インバータ5に交流電圧を直流電圧に変換させると共にコンバータ10による変換の方向を他の方向とする。また、双方向AC/DC変換装置1で直流電圧を交流電圧に変換する場合、制御部9は、コンバータ10による変換の方向を一の方向にすると共にインバータ5に直流電圧を交流電圧に変換させる。   The control unit 9 further controls the on / off of the IGBTs 51, 52, 53, 54, the on / off of the IGBTs 61, 62, 63, 64, and the on / off of the IGBTs 81, 82, 83, 84 in association with each other. Thus, the direction of conversion by the inverter 5 and the converter 10 is matched. That is, when the AC voltage is converted into the DC voltage by the bidirectional AC / DC converter 1, the control unit 9 causes the inverter 5 to convert the AC voltage into the DC voltage and changes the conversion direction by the converter 10 to another direction. . When the bidirectional AC / DC converter 1 converts a DC voltage to an AC voltage, the control unit 9 changes the direction of conversion by the converter 10 to one direction and causes the inverter 5 to convert the DC voltage to an AC voltage. .

次に制御部9の詳細について説明する。
図2は、制御部9の一構成例を示すブロック図である。制御部9は、該制御部9内の各部の動作を制御するCPU91を有しており、CPU91は、制御プログラム等の情報を記憶する記憶部92、一時的に発生した情報を記憶するRAM93、及び図示しないCANバスを介してCAN通信を行う通信部94と互いにバス接続されている。通信部94が行う通信はCAN通信に限定されない。CPU91には、また、時間を計時するタイマ95、コンデンサC2,C3の電圧を検出するためのA/D変換部96、及びインバータ5,6,8を構成する各IGBTのゲートに駆動信号を与える駆動部97がバス接続されている。
Next, details of the control unit 9 will be described.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the control unit 9. The control unit 9 includes a CPU 91 that controls the operation of each unit in the control unit 9. The CPU 91 stores a storage unit 92 that stores information such as a control program, a RAM 93 that stores temporarily generated information, In addition, the communication unit 94 is connected to each other via a CAN bus (not shown). Communication performed by the communication unit 94 is not limited to CAN communication. The CPU 91 also supplies a drive signal to the timer 95 for measuring time, the A / D converter 96 for detecting the voltages of the capacitors C2 and C3, and the gates of the IGBTs constituting the inverters 5, 6 and 8. The drive unit 97 is connected to the bus.

CPU91は、記憶部92に予め格納されている制御プログラム及び後述のコンピュータプログラム99に従い、本発明の実施の形態1に係る双方向AC/DC変換装置1を実現する処理及び断続的変換処理を実行する。   The CPU 91 executes processing for realizing the bidirectional AC / DC conversion device 1 according to Embodiment 1 of the present invention and intermittent conversion processing according to a control program stored in advance in the storage unit 92 and a computer program 99 described later. To do.

記憶部92は、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM:登録商標)等の不揮発性メモリからなり、CPU91が本発明の実施の形態1に係る断続的変換処理を実行するためのコンピュータプログラム99を記憶している。コンピュータプログラム99が、読み取り可能に記録された可搬式メディアであるCD(Compact Disc)−ROM、DVD(Digital Versatile Disc)−ROM、ハードディスクドライブ等の記録媒体98に記録されている場合は、CPU91が記録媒体98からコンピュータプログラム99を読み出して予め記憶部92に記憶させておいてもよい。   The storage unit 92 includes a nonvolatile memory such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM: registered trademark), for example, and stores a computer program 99 for the CPU 91 to execute the intermittent conversion processing according to the first embodiment of the present invention. ing. When the computer program 99 is recorded on a recording medium 98 such as a CD (Compact Disc) -ROM, a DVD (Digital Versatile Disc) -ROM, and a hard disk drive, which are portable media recorded in a readable manner, the CPU 91 The computer program 99 may be read from the recording medium 98 and stored in the storage unit 92 in advance.

RAM93は、DRAM(Dynamic RAM)、SRAM(Static RAM)等の読み書き可能なメモリである。RAM93には、記憶部92に記憶された制御プログラム及びコンピュータプログラム99が予めロードされるようにしてもよい。この場合は、RAM93上で制御プログラム及びコンピュータプログラム99が実行される。   The RAM 93 is a readable / writable memory such as a DRAM (Dynamic RAM) and an SRAM (Static RAM). The RAM 93 may be preloaded with the control program and the computer program 99 stored in the storage unit 92. In this case, the control program and the computer program 99 are executed on the RAM 93.

通信部94は、交流電圧から直流電圧への変換を指示する充電指示、直流電圧から交流電圧への変換を指示する放電指示、変換の終了を指示する終了指示等の指示信号を受信する回路である。通信部94が受信した指示信号は、CPU91に通知される。   The communication unit 94 is a circuit that receives instruction signals such as a charge instruction that instructs conversion from an AC voltage to a DC voltage, a discharge instruction that instructs conversion from a DC voltage to an AC voltage, and an end instruction that instructs the end of conversion. is there. The instruction signal received by the communication unit 94 is notified to the CPU 91.

以上の図1,2に示す構成において、外部のコンタクトボックス側の制御により直流入出力端子T3,T4にバッテリ3が接続される場合、先ずリレー接点32,33がオンされる。これにより、コンデンサC3の電圧が低下していた場合であっても、コンデンサC3に流入する電流が抵抗器R1によって制限されて突入電流が防止される。その後、コンデンサC3の電圧がバッテリ3の電圧と略等しくなった時点でリレー接点31がオンされることにより、直流入出力端子T3,T4とバッテリ3とが抵抗器R1を介さずに接続される。このようにコンデンサC3に対して所謂プリチャージが行われる。   1 and 2, when the battery 3 is connected to the DC input / output terminals T3 and T4 under the control of the external contact box, the relay contacts 32 and 33 are first turned on. Thereby, even when the voltage of the capacitor C3 is lowered, the current flowing into the capacitor C3 is limited by the resistor R1 to prevent the inrush current. Thereafter, when the voltage of the capacitor C3 becomes substantially equal to the voltage of the battery 3, the relay contact 31 is turned on, so that the DC input / output terminals T3 and T4 and the battery 3 are connected without the resistor R1. . In this way, so-called precharge is performed on the capacitor C3.

コンデンサC3に対するプリチャージが完了し、且つ交流入力端子T1,T2に充電ケーブルを介して交流電源2が接続された状態(又は接続されていない状態)で、CPU91が外部からの指示信号に基づく制御を行うことにより、双方向AC/DC変換装置1がAC/DCコンバータ(又はDC/ACインバータ)として動作する。   Control based on an instruction signal from the outside in a state where the precharge for the capacitor C3 is completed and the AC power supply 2 is connected to the AC input terminals T1 and T2 via the charging cable (or not connected). By performing the above, the bidirectional AC / DC converter 1 operates as an AC / DC converter (or DC / AC inverter).

例えば、CPU91が通信部94から充電指示を通知された場合、駆動部97によってインバータ5に交流電圧を直流電圧に変換させると共にコンバータ10による変換の方向を他の方向とする。これにより、交流入力端子T1,T2に印加された交流電圧が直流電圧に変換され、直流入出力端子T3,T4から出力された直流電圧によってバッテリ3が充電される。   For example, when the CPU 91 is notified of a charging instruction from the communication unit 94, the drive unit 97 causes the inverter 5 to convert an AC voltage into a DC voltage and sets the conversion direction by the converter 10 to another direction. Thereby, the alternating voltage applied to alternating current input terminal T1, T2 is converted into a direct current voltage, and the battery 3 is charged with the direct current voltage output from direct current input / output terminal T3, T4.

また、CPU91が通信部94から放電指示を通知された場合、駆動部97によってコンバータ10による変換の方向を一の方向にすると共にインバータ5に直流電圧を交流電圧に変換させる。これにより、バッテリ3から直流入出力端子T3,T4に印加された直流電圧が交流電圧に変換され、変換された交流電圧が交流出力端子T5,T6から出力される。この場合、交流出力端子T5,T6からは交流電源2に連系しない交流電圧が出力される。交流出力端子T5,T6には、外部の電力負荷(不図示)が適宜接続される。   When the CPU 91 is notified of a discharge instruction from the communication unit 94, the drive unit 97 causes the converter 10 to change the direction of conversion to one direction and causes the inverter 5 to convert a DC voltage into an AC voltage. As a result, the DC voltage applied from the battery 3 to the DC input / output terminals T3 and T4 is converted into an AC voltage, and the converted AC voltage is output from the AC output terminals T5 and T6. In this case, an AC voltage not linked to the AC power supply 2 is output from the AC output terminals T5 and T6. An external power load (not shown) is appropriately connected to the AC output terminals T5 and T6.

CPU91が通信部94から終了指示を通知された場合、少なくとも駆動部97によるIGBT51,52,53,54のオン/オフを停止させることにより、インバータ5による変換をオフにする。これにより、装置全体によるAC/DC変換又はDC/AC変換がオフとなる。   When the CPU 91 is notified of the end instruction from the communication unit 94, the conversion by the inverter 5 is turned off by stopping the on / off of the IGBTs 51, 52, 53, 54 by at least the driving unit 97. Thereby, AC / DC conversion or DC / AC conversion by the whole apparatus is turned off.

以上のように、交流電圧及び直流電圧を双方向に変換する双方向AC/DC変換装置1を用いてバッテリ3に対する充放電を実施させることにより、バッテリ3を災害用又は非常用電源として利用することが可能になる。   As described above, by charging / discharging the battery 3 using the bidirectional AC / DC converter 1 that bidirectionally converts AC voltage and DC voltage, the battery 3 is used as a disaster or emergency power source. It becomes possible.

さて、CPU91が通信部94から充電指示及び放電指示を通知されていない場合、又は終了指示を通知された場合、本実施の形態1では、CPU91がインバータ5による変換をオフにすると共に、コンバータ10による変換の方向が一の方向となるように制御し続ける。これにより、直流入出力端子T3,T4にリレー接点31,33を介してバッテリ3が接続されている場合は、コンデンサC3の電圧がバッテリ3の電圧に保持されると共に、コンデンサC3の電圧をコンバータ10が第12方向に変換した直流電圧によって、コンデンサC2が一定の電圧に充電される。   When the CPU 91 is not notified of the charging instruction and the discharging instruction from the communication unit 94 or when the CPU 91 is notified of the termination instruction, in the first embodiment, the CPU 91 turns off the conversion by the inverter 5 and also converts the converter 10. Control is continued so that the direction of conversion by 1 becomes one direction. Thus, when the battery 3 is connected to the DC input / output terminals T3 and T4 via the relay contacts 31 and 33, the voltage of the capacitor C3 is held at the voltage of the battery 3 and the voltage of the capacitor C3 is converted to the converter. The capacitor C2 is charged to a constant voltage by the DC voltage converted by the 10 in the twelfth direction.

一方、リレー接点31,33がオフされて直流入出力端子T3,T4にバッテリ3が接続されていない場合は、コンデンサC3に蓄えられた電力がコンバータ10で消費されることによってコンデンサC3の電圧が徐々に低下し、コンデンサC2への充電量が徐々に減少するため、漏れ電流等の影響によってコンデンサC2の電圧が徐々に低下する。   On the other hand, when the relay contacts 31 and 33 are turned off and the battery 3 is not connected to the DC input / output terminals T3 and T4, the electric power stored in the capacitor C3 is consumed by the converter 10 and the voltage of the capacitor C3 is increased. Since the voltage gradually decreases and the amount of charge to the capacitor C2 gradually decreases, the voltage of the capacitor C2 gradually decreases due to the influence of leakage current and the like.

次に、コンデンサC2,C3の電圧が低下した状態で、リレー接点32,33がオンされてバッテリ3によるコンデンサC3への充電が開始された場合、抵抗器R1を介してコンデンサC3に流入する充電電流によってコンデンサC3の電圧が徐々に上昇する。本実施の形態1では、コンデンサC3の電圧が一の方向に常時電圧変換されているため、コンデンサC3の電圧を変換した直流電圧によってコンデンサC2が徐々に充電される。このようにしてコンデンサC2,C3への突入電流が抑制される。   Next, when the relay contacts 32 and 33 are turned on and the charging of the capacitor C3 by the battery 3 is started in a state where the voltages of the capacitors C2 and C3 are lowered, the charging flowing into the capacitor C3 through the resistor R1 The voltage of the capacitor C3 gradually increases due to the current. In the first embodiment, since the voltage of the capacitor C3 is always voltage-converted in one direction, the capacitor C2 is gradually charged by the DC voltage obtained by converting the voltage of the capacitor C3. In this way, the inrush current to the capacitors C2 and C3 is suppressed.

その後、コンデンサC2の電圧が所定電圧より高くなってコンデンサC2,C3へのプリチャージが完了したとみなされる状態となった後に、通信部94から通知された充電指示又は放電指示に基づいて、CPU91が、上述した駆動部97によるインバータ5及びコンバータ10の変換制御を開始する。   After that, after the voltage of the capacitor C2 becomes higher than the predetermined voltage and the precharge to the capacitors C2 and C3 is considered to be completed, the CPU 91 is based on the charge instruction or the discharge instruction notified from the communication unit 94. However, conversion control of the inverter 5 and the converter 10 by the drive part 97 mentioned above is started.

特に放電指示を通知された場合、CPU91は、コンデンサC2の電圧が所定電圧より低いときに、コンバータ10による変換をオンにしてコンデンサC2に蓄電し、コンデンサC2の電圧が所定電圧より高い第2の電圧以上であるときに、コンバータ10による変換をオフにする。このように、コンバータ10による変換が断続的にオンになるにも拘わらず、コンデンサC2の電圧が所定電圧及び第2の電圧の間の電圧に保持されるため、インバータ5による直流電圧から交流電圧への変換が安定的に行われる。   In particular, when the discharge instruction is notified, the CPU 91 turns on conversion by the converter 10 to store in the capacitor C2 when the voltage of the capacitor C2 is lower than the predetermined voltage, and stores the second voltage in which the voltage of the capacitor C2 is higher than the predetermined voltage. When the voltage is equal to or higher than the voltage, the conversion by the converter 10 is turned off. Thus, since the voltage of the capacitor C2 is held at a voltage between the predetermined voltage and the second voltage even though the conversion by the converter 10 is intermittently turned on, the AC voltage is changed from the DC voltage by the inverter 5. Conversion to is performed stably.

なお、コンバータ10による変換を断続的にオンにするのは、上述の場合に限定されない。例えば、コンデンサC2がプリチャージされた後、充電指示又は放電指示が通知される前にコンデンサC2の電圧が所定電圧より高い第2の電圧以上となった場合、CPU91が、コンバータ10による変換をオフし、更にその後コンデンサC3の電圧が所定電圧以下となったときにコンバータ10による変換をオンにすればよい。この場合にもコンバータ10における消費電力とコンバータ10を駆動するCPU91の処理負荷とが低減される。   Note that intermittently turning on the conversion by the converter 10 is not limited to the above-described case. For example, when the voltage of the capacitor C2 becomes equal to or higher than a second voltage higher than a predetermined voltage after the capacitor C2 is precharged and before the charge instruction or the discharge instruction is notified, the CPU 91 turns off the conversion by the converter 10 Then, after that, when the voltage of the capacitor C3 becomes equal to or lower than the predetermined voltage, the conversion by the converter 10 may be turned on. Also in this case, the power consumption in the converter 10 and the processing load of the CPU 91 that drives the converter 10 are reduced.

以下では、上述した制御部9の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、記憶部92又はRAM93に予め格納されているコンピュータプログラム99に従ってCPU91により実行される。なお、CPU91が駆動部97によって各IGBTをオン/オフする制御プログラムは、それ自体公知であるため、フローチャートによる説明を省略する。
図3は、本発明の実施の形態1に係る双方向AC/DC変換装置1でコンバータ10による変換を断続的にオンにするCPU91の処理手順を示すフローチャートである。図3の処理は、CPU91が放電開始を通知された場合に起動される。
Below, operation | movement of the control part 9 mentioned above is demonstrated using the flowchart which shows it. The processing shown below is executed by the CPU 91 according to a computer program 99 stored in advance in the storage unit 92 or the RAM 93. Note that the control program for turning on / off each IGBT by the drive unit 97 by the CPU 91 is known per se, and a description thereof will be omitted.
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the CPU 91 for intermittently turning on the conversion by the converter 10 in the bidirectional AC / DC conversion device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The process of FIG. 3 is activated when the CPU 91 is notified of the start of discharge.

図3の処理が起動された場合、CPU91は、駆動部97によってインバータ5による直流電圧から交流電圧への変換(DC/AC変換)をオンにする(S11)と共に、コンバータ10による一の方向の変換を一旦オフにする(S12)。この場合、コンデンサC2への充電が停止するのに対して、コンデンサC2に蓄電された電力がインバータ5及び外部の電力負荷で消費されるため、コンデンサC2の電圧が時間の経過と共に低下して行く。   When the processing of FIG. 3 is started, the CPU 91 turns on the conversion from the DC voltage to the AC voltage (DC / AC conversion) by the inverter 5 by the drive unit 97 (S11), and in one direction by the converter 10. Conversion is temporarily turned off (S12). In this case, the charging of the capacitor C2 stops, whereas the power stored in the capacitor C2 is consumed by the inverter 5 and the external power load, so that the voltage of the capacitor C2 decreases with time. .

次いで、CPU91は、A/D変換部96によってコンデンサC2の電圧を検出し(S13)、検出した電圧が所定電圧(例えば370V)より低いか否かを判定する(S14)。所定電圧より低くない場合(S14:NO)、CPU91は、コンデンサC2の電圧を検出して所定電圧と比較判定する処理を繰り返すために、ステップS13に処理を移す。   Next, the CPU 91 detects the voltage of the capacitor C2 by the A / D conversion unit 96 (S13), and determines whether or not the detected voltage is lower than a predetermined voltage (for example, 370 V) (S14). When the voltage is not lower than the predetermined voltage (S14: NO), the CPU 91 shifts the process to step S13 in order to repeat the process of detecting the voltage of the capacitor C2 and comparing it with the predetermined voltage.

検出した電圧が所定電圧より低い場合(S14:YES)、CPU91は、コンバータ10による変換をオンにする(S15)。これにより、コンバータ10によるコンデンサC2の充電が再開され、コンデンサC2の電圧が上昇し始める。   When the detected voltage is lower than the predetermined voltage (S14: YES), the CPU 91 turns on the conversion by the converter 10 (S15). Thereby, charging of capacitor C2 by converter 10 is resumed, and the voltage of capacitor C2 starts to rise.

次いで、CPU91は、A/D変換部96によってコンデンサC2の電圧を検出し(S16)、検出した電圧が所定電圧より高い第2の電圧(例えば420V)以上であるか否かを判定する(S17)。第2の電圧以上ではない場合(S17:NO)、CPU91は、コンデンサC2の電圧を検出して第2の電圧と比較判定する処理を繰り返すために、ステップS16に処理を移す。   Next, the CPU 91 detects the voltage of the capacitor C2 by the A / D converter 96 (S16), and determines whether or not the detected voltage is equal to or higher than a second voltage (for example, 420V) higher than a predetermined voltage (S17). ). When the voltage is not equal to or higher than the second voltage (S17: NO), the CPU 91 shifts the process to step S16 in order to repeat the process of detecting the voltage of the capacitor C2 and comparing it with the second voltage.

検出した電圧が第2の電圧以上である場合(S17:YES)、CPU91は、コンバータ10による変換をオフにする(S18)。これにより、コンデンサC2への充電が停止されてコンデンサC2の電圧が低下し始める。   When the detected voltage is equal to or higher than the second voltage (S17: YES), the CPU 91 turns off the conversion by the converter 10 (S18). As a result, the charging of the capacitor C2 is stopped and the voltage of the capacitor C2 starts to decrease.

その後、CPU91は、通信部94から終了指示を通知されたか否かを判定し(S19)、終了指示を通知されていない場合(S19:NO)、コンバータ10による変換をオン/オフする処理を繰り返すために、ステップS13に処理を移す。終了指示を通知された場合(S19:YES)、CPU91は、図3の処理を終了する。   Thereafter, the CPU 91 determines whether or not an end instruction is notified from the communication unit 94 (S19), and when the end instruction is not notified (S19: NO), the process of turning on / off conversion by the converter 10 is repeated. Therefore, the process proceeds to step S13. When the end instruction is notified (S19: YES), the CPU 91 ends the process of FIG.

ここで、図3のステップS13からS19までの処理を繰り返したときのコンデンサC2の電圧を図示して説明する。
図4は、コンバータ10による変換を断続的にオンにした場合におけるコンデンサC2の電圧の時間変化を示す波形図である。図中横軸は時間を表し、縦軸はコンデンサC2の電圧(V)を表す。
Here, the voltage of the capacitor C2 when the processing from steps S13 to S19 in FIG. 3 is repeated will be described.
FIG. 4 is a waveform diagram showing the time change of the voltage of the capacitor C2 when the conversion by the converter 10 is intermittently turned on. In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage (V) of the capacitor C2.

コンバータ10による変換がオフになったことによってコンデンサC2の電圧が低下し、時刻t1,t3,t5の夫々でコンデンサC2の電圧が例えば370V(所定電圧)より低くなった場合、コンバータ10による変換がオンになり、コンデンサC2が充電されてコンデンサC2の電圧が速やかに上昇する。   When the conversion by the converter 10 is turned off, the voltage of the capacitor C2 decreases. When the voltage of the capacitor C2 becomes lower than, for example, 370 V (predetermined voltage) at each of the times t1, t3, and t5, the conversion by the converter 10 is performed. The capacitor C2 is charged and the voltage of the capacitor C2 rises quickly.

その後、時刻t2,t4,t6の夫々でコンデンサC2の電圧が例えば420V(第2の電圧)以上となった場合、コンバータ10による変換がオフになり、コンデンサC2への充電が停止してコンデンサC2の電圧が徐々に低下する。通常時刻t1からt2までの時間は、時刻t1からt3までの時間と比較すれば十分短い。   After that, when the voltage of the capacitor C2 becomes 420 V (second voltage) or more at each of the times t2, t4, and t6, the conversion by the converter 10 is turned off, the charging to the capacitor C2 is stopped, and the capacitor C2 The voltage gradually decreases. The time from normal time t1 to t2 is sufficiently shorter than the time from time t1 to t3.

このようにコンバータ10による変換のオン/オフが繰り返されることにより、コンデンサC2の電圧波形が鋸歯状になる。交流出力端子T5,T6に外部の電力負荷が接続されていない場合、鋸歯状波の周期(例えば時刻t1からt3まで、又は時刻t3からt5まで)は、5秒から10秒程度となる。交流出力端子T5,T6に外部の電力負荷が接続されている場合は、その電力負荷の大きさの大/小に応じて、鋸歯状波の周期が短/長に変化する。   Thus, by repeating the on / off of the conversion by the converter 10, the voltage waveform of the capacitor C2 has a sawtooth shape. When an external power load is not connected to the AC output terminals T5 and T6, the period of the sawtooth wave (for example, from time t1 to t3 or from time t3 to t5) is about 5 seconds to 10 seconds. When an external power load is connected to the AC output terminals T5 and T6, the period of the sawtooth wave changes to short / long depending on the magnitude of the power load.

以上のように本実施の形態1によれば、コンバータ10がバッテリ3からの直流電圧を一の方向に変換した直流電圧がコンデンサC2で平滑化されてインバータ5に印加され、この直流電圧をインバータ5が変換した交流電圧が交流出力端子T5,T6から外部に供給される。また、交流電源2からの交流電圧をインバータ5が変換した直流電圧がコンデンサで平滑化されてコンバータ10に印加され、この直流電圧をコンバータ10が他の方向に変換した直流電圧がコンデンサC3で平滑化されて外部のバッテリ3に供給される。そして、コンバータ10による変換の方向を前記一の方向にして装置全体でDC/AC変換を行う場合は、コンデンサC2の電圧が所定電圧より低いときにコンバータ10による変換をオンにする。
これにより、コンデンサC2に蓄電された電力がインバータ5及び外部の電力負荷で消費されてコンデンサC2の電圧が所定電圧より低下するまで、コンバータ10による変換がオフされる。
従って、DC/AC変換を行う場合にコンバータ10の消費電力や駆動回路の処理負荷を低減することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the DC voltage obtained by converter 10 converting the DC voltage from battery 3 in one direction is smoothed by capacitor C2 and applied to inverter 5, and this DC voltage is applied to inverter 5. The AC voltage converted by 5 is supplied to the outside from AC output terminals T5 and T6. Further, the DC voltage obtained by converting the AC voltage from the AC power source 2 by the inverter 5 is smoothed by the capacitor and applied to the converter 10, and the DC voltage obtained by converting the DC voltage in the other direction by the converter 10 is smoothed by the capacitor C3. And supplied to the external battery 3. When the conversion by the converter 10 is performed in the one direction and the entire apparatus performs DC / AC conversion, the conversion by the converter 10 is turned on when the voltage of the capacitor C2 is lower than a predetermined voltage.
Thus, the conversion by converter 10 is turned off until the power stored in capacitor C2 is consumed by inverter 5 and the external power load, and the voltage of capacitor C2 drops below a predetermined voltage.
Therefore, when DC / AC conversion is performed, it is possible to reduce the power consumption of the converter 10 and the processing load of the drive circuit.

また、本実施の形態1によれば、コンバータ10による変換をオンにした場合、コンデンサC2の電圧が所定電圧より高い第2の電圧以上になったときに、コンバータ10による変換をオフにする。
これにより、コンデンサC2の電圧とコンバータ10による変換のオン/オフとの関係がヒステリシス特性を有することとなる。
従って、コンバータ10による変換のオン時間及びオフ時間を適当に確保し、且つ、コンデンサC2の電圧を所定電圧及び第2の電圧の間の電圧に維持することが可能となる。また、コンデンサC3の電圧に重畳されたノイズによって、コンバータ10が不規則にオン/オフを繰り返すのを防止することが可能となる。
Further, according to the first embodiment, when the conversion by the converter 10 is turned on, the conversion by the converter 10 is turned off when the voltage of the capacitor C2 becomes equal to or higher than the second voltage higher than the predetermined voltage.
Thereby, the relationship between the voltage of the capacitor C2 and the on / off of the conversion by the converter 10 has a hysteresis characteristic.
Accordingly, it is possible to appropriately secure the on-time and off-time of conversion by the converter 10 and to maintain the voltage of the capacitor C2 at a voltage between the predetermined voltage and the second voltage. In addition, it is possible to prevent the converter 10 from repeating on / off irregularly due to noise superimposed on the voltage of the capacitor C3.

更に、本実施の形態1によれば、コンバータ10が、直流電圧及び交流電圧を双方向に変換するインバータ6,8とこれらを相互に接続する変成器7とを含んでなり、インバータ6(又はインバータ8)が直流電圧から変換した交流電圧が、変成器7の一次側(又は二次側)に印加され、変成器7の二次側(又は一次側)からの交流電圧をインバータ8(又はインバータ6)が直流電圧に変換する。
従って、装置内で電圧を変換する回路部分を双方向のインバータに統一して回路構成を単純化し、駆動制御を共通化することが可能となる。
Furthermore, according to the first embodiment, converter 10 includes inverters 6 and 8 that convert a DC voltage and an AC voltage bidirectionally, and a transformer 7 that interconnects them, and inverter 6 (or An AC voltage converted from a DC voltage by the inverter 8) is applied to the primary side (or secondary side) of the transformer 7, and the AC voltage from the secondary side (or primary side) of the transformer 7 is converted to the inverter 8 (or Inverter 6) converts to a DC voltage.
Therefore, it is possible to unify the circuit portion for converting the voltage in the apparatus into a bidirectional inverter, simplify the circuit configuration, and share the drive control.

(実施の形態2)
実施の形態1が、コンデンサC2の電圧が所定電圧より低くなった(又は第2の電圧以上となった)場合にコンバータ10による変換をオンに(又はオフに)する形態であるのに対し、実施の形態2は、コンデンサC3の電圧が所定電圧より低くなった場合にコンバータ10による変換をオンにし、更に所定時間が経過した後にコンバータ10による変換をオフにする形態である。
(Embodiment 2)
The first embodiment is a mode in which the conversion by the converter 10 is turned on (or turned off) when the voltage of the capacitor C2 becomes lower than the predetermined voltage (or becomes equal to or higher than the second voltage), whereas In the second embodiment, the conversion by the converter 10 is turned on when the voltage of the capacitor C3 becomes lower than a predetermined voltage, and the conversion by the converter 10 is turned off after a predetermined time has passed.

本実施の形態2における装置全体の構成及び制御部9の構成については、実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。
図5は、本発明の実施の形態2に係る双方向AC/DC変換装置1でコンバータ10による変換を断続的にオンにするCPU91の処理手順を示すフローチャートである。
Since the configuration of the entire apparatus and the configuration of the control unit 9 in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the CPU 91 for intermittently turning on the conversion by the converter 10 in the bidirectional AC / DC conversion apparatus 1 according to Embodiment 2 of the present invention.

図5に示すステップS21からS25までの処理、及びステップS28からS29までの処理は、実施の形態1の図3に示すステップS11からS15までの処理、及びステップS18からS19までの処理と同様であるため、これらのステップにおける処理の説明を省略する。
その他、実施の形態1に対応する箇所には同様の符号を付して、その説明を省略する。
The processing from step S21 to S25 and the processing from step S28 to S29 shown in FIG. 5 are the same as the processing from step S11 to S15 and the processing from step S18 to S19 shown in FIG. Therefore, description of processing in these steps is omitted.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location corresponding to Embodiment 1, and the description is abbreviate | omitted.

図5でステップS25の処理を終えた場合、CPU91は、タイマ95による計時を開始した(S26)後、タイマ95が所定時間(例えばコンデンサC2の容量値が1mFである場合、所定時間は数百ms程度の時間)を計時したか否かを判定し(S27)、所定時間を計時していない場合(S27:NO)、所定時間を計時するまで待機する。所定時間を計時した場合(S27:YES)にCPU91が実行するステップS28以降の処理については、上述のとおり説明を省略する。   When the process of step S25 is completed in FIG. 5, the CPU 91 starts measuring time by the timer 95 (S26), and then the timer 95 is set to a predetermined time (for example, when the capacitance value of the capacitor C2 is 1 mF, the predetermined time is several hundreds. It is determined whether or not the time is measured (S27) (S27), and when the predetermined time is not measured (S27: NO), it waits until the predetermined time is measured. As described above, the description of the processing after step S28 executed by the CPU 91 when the predetermined time is measured (S27: YES) is omitted.

図5の処理によってコンバータ10による変換のオン/オフが繰り返されることにより、コンデンサC2の電圧波形が、図4に示したものと同様の鋸歯状になる。交流出力端子T5,T6に外部の電力負荷が接続されていない場合、コンバータ10による変換のオン時間を、図4に示す時刻t1からt2までの時間と略同一にしたときは、鋸歯状波の周期が5秒から10秒程度となる。交流出力端子T5,T6に外部の電力負荷が接続されている場合は、その電力負荷の大きさの大/小に応じて、鋸歯状波の周期が短/長に変化する。   By repeating the ON / OFF of the conversion by the converter 10 by the processing of FIG. 5, the voltage waveform of the capacitor C2 becomes a sawtooth shape similar to that shown in FIG. When an external power load is not connected to the AC output terminals T5 and T6, when the on time of conversion by the converter 10 is substantially the same as the time from time t1 to time t2 shown in FIG. The period is about 5 to 10 seconds. When an external power load is connected to the AC output terminals T5 and T6, the period of the sawtooth wave changes to short / long depending on the magnitude of the power load.

以上のように本実施の形態2によれば、コンバータ10による変換をオンにした場合、タイマ95による計時を開始し、そのタイマ95が所定時間を計時したときに、コンバータ10による変換をオフにする。
従って、コンバータ10による変換のオン時間を一定にし、オフ時間を外部の電力負荷に供給する交流電流の大きさに応じて適当に制御することが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, when the conversion by the converter 10 is turned on, the time measurement by the timer 95 is started, and when the timer 95 measures the predetermined time, the conversion by the converter 10 is turned off. To do.
Therefore, the on-time of conversion by the converter 10 can be made constant, and the off-time can be appropriately controlled according to the magnitude of the alternating current supplied to the external power load.

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。   The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. In addition, the technical features described in each embodiment can be combined with each other.

1 双方向AC/DC変換装置
T1,T2 交流入力端子
T3,T4 直流入出力端子
T5,T6 交流出力端子
2 交流電源
3 バッテリ
31,32,33 リレー接点
4 ノイズフィルタ
5 インバータ
51,52,53,54 IGBT
55,56,57,58 ダイオード
T51,T52 交流入出力端
T53,T54 直流入出力端
6 インバータ
61,62,63,64 IGBT
65,66,67,68 ダイオード
T61,T62 直流入出力端
T63,T64 交流入出力端
7 変成器
8 インバータ
81,82,83,84 IGBT
85,86,87,88 ダイオード
T81,T82 交流入出力端
T83,T84 直流入出力端
9 制御部
91 CPU
92 記憶部
93 RAM
94 通信部
95 タイマ
96 A/D変換部
97 駆動部
98 記録媒体
99 コンピュータプログラム
10 コンバータ
R1 抵抗器
C1,C2,C3 コンデンサ
L1,L2,L3 チョークコイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bidirectional AC / DC converter T1, T2 AC input terminal T3, T4 DC input / output terminal T5, T6 AC output terminal 2 AC power source 3 Battery 31, 32, 33 Relay contact 4 Noise filter 5 Inverter 51, 52, 53, 54 IGBT
55, 56, 57, 58 Diode T51, T52 AC input / output terminal T53, T54 DC input / output terminal 6 Inverter 61, 62, 63, 64 IGBT
65, 66, 67, 68 Diode T61, T62 DC input / output terminal T63, T64 AC input / output terminal 7 Transformer 8 Inverter 81, 82, 83, 84 IGBT
85, 86, 87, 88 Diode T81, T82 AC input / output terminal T83, T84 DC input / output terminal 9 Control unit 91 CPU
92 storage unit 93 RAM
94 Communication section 95 Timer 96 A / D conversion section 97 Drive section 98 Recording medium 99 Computer program 10 Converter R1 Resistor C1, C2, C3 Capacitor L1, L2, L3 Choke coil

Claims (6)

交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータと、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータと、前記インバータが変換した直流電圧及び前記コンバータが一の方向に変換した直流電圧を平滑化するコンデンサと、該コンバータによる変換をオン/オフする制御並びに前記インバータ及びコンバータによる変換の方向の制御を行う制御部とを備える双方向AC/DC変換装置であって、
前記制御部は、
前記コンバータによる変換の方向を前記一の方向にした場合、前記コンデンサの電圧を検出する検出部と、
該検出部が検出した電圧が所定電圧より低いか否かを判定する判定部と
を有し、
該判定部が低いと判定した場合、前記コンバータによる変換をオンにするようにしてある双方向AC/DC変換装置。
An inverter that converts AC voltage and DC voltage bidirectionally, a converter that converts DC voltage bidirectionally, and a capacitor that smoothes the DC voltage converted by the inverter and the DC voltage converted by the converter in one direction A bi-directional AC / DC converter comprising: a control unit for controlling on / off of conversion by the converter; and a control unit for controlling the direction of conversion by the inverter and the converter,
The controller is
When the direction of conversion by the converter is the one direction, a detection unit that detects the voltage of the capacitor;
A determination unit that determines whether or not the voltage detected by the detection unit is lower than a predetermined voltage,
A bidirectional AC / DC converter configured to turn on conversion by the converter when it is determined that the determination unit is low.
前記制御部は、
前記コンバータによる変換をオンにした場合、前記検出部が検出した電圧が前記所定電圧より高い第2の電圧以上であるか否かを判定する第2の判定部を有し、
該第2の判定部が第2の電圧以上であると判定した場合、前記コンバータによる変換をオフにするようにしてある
請求項1に記載の双方向AC/DC変換装置。
The controller is
A second determination unit that determines whether the voltage detected by the detection unit is equal to or higher than a second voltage higher than the predetermined voltage when the conversion by the converter is turned on;
The bidirectional AC / DC converter according to claim 1, wherein when the second determination unit determines that the voltage is equal to or higher than the second voltage, the conversion by the converter is turned off.
前記制御部は、
前記コンバータによる変換をオンにした場合、計時を開始するタイマを有し、
該タイマが所定時間を計時した場合、前記コンバータによる変換をオフにするようにしてある
請求項1に記載の双方向AC/DC変換装置。
The controller is
When the conversion by the converter is turned on, it has a timer that starts timing,
The bidirectional AC / DC converter according to claim 1, wherein when the timer measures a predetermined time, conversion by the converter is turned off.
前記コンバータは、
直流電圧及び交流電圧を双方向に変換する第2及び第3のインバータと、
該第2及び第3のインバータが夫々変換した交流電圧が一次側及び二次側に印加される変成器と
を有する請求項1から3の何れか1項に記載の双方向AC/DC変換装置。
The converter is
Second and third inverters for bidirectionally converting a DC voltage and an AC voltage;
The bidirectional AC / DC converter according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a transformer to which the alternating voltages converted by the second and third inverters are applied to the primary side and the secondary side, respectively. .
交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータと、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータと、前記インバータが変換した直流電圧及び前記コンバータが一の方向に変換した直流電圧を平滑化するコンデンサと、該コンバータによる変換をオン/オフする制御並びに前記インバータ及びコンバータによる変換の方向の制御を行う制御部とを備える双方向AC/DC変換装置における前記コンバータによる変換を断続的にオンにする断続的変換方法であって、
前記制御部は、
前記コンバータによる変換の方向を前記一の方向にした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、
該ステップで検出した電圧が所定電圧より低いか否かを判定するステップと、
該ステップで低いと判定した場合、前記コンバータによる変換をオンにするステップと、
該ステップで変換をオンにした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、
該ステップで検出した電圧が前記所定電圧より高い第2の電圧以上であるか否かを判定するステップと、
該ステップで第2の電圧以上であると判定した場合、前記コンバータによる変換をオフにするステップと
を有する断続的変換方法。
An inverter that converts AC voltage and DC voltage bidirectionally, a converter that converts DC voltage bidirectionally, and a capacitor that smoothes the DC voltage converted by the inverter and the DC voltage converted by the converter in one direction And intermittently turning on conversion by the converter in a bi-directional AC / DC conversion apparatus comprising: a control unit for controlling on / off of conversion by the converter and a control unit for controlling the direction of conversion by the inverter and converter. Conversion method,
The controller is
When the direction of conversion by the converter is the one direction, detecting the voltage of the capacitor;
Determining whether the voltage detected in the step is lower than a predetermined voltage;
If it is determined that the step is low, turning on conversion by the converter;
If the conversion is turned on in the step, detecting the voltage of the capacitor;
Determining whether the voltage detected in the step is equal to or higher than a second voltage higher than the predetermined voltage;
And a step of turning off conversion by the converter when it is determined that the voltage is equal to or higher than the second voltage in the step.
交流電圧及び直流電圧を双方向に変換するインバータと、直流電圧を双方向に電圧変換するコンバータと、前記インバータが変換した直流電圧及び前記コンバータが一の方向に変換した直流電圧を平滑化するコンデンサと、該コンバータによる変換をオン/オフする制御並びに前記インバータ及びコンバータによる変換の方向の制御を行う制御部とを備える双方向AC/DC変換装置における前記コンバータによる変換を、前記制御部を構成するコンピュータに断続的にオンにさせるためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
前記コンバータによる変換の方向を前記一の方向にした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、
該ステップで検出した電圧が所定電圧より低いか否かを判定するステップと、
該ステップで低いと判定した場合、前記コンバータによる変換をオンにするステップと
該ステップで変換をオンにした場合、前記コンデンサの電圧を検出するステップと、
該ステップで検出した電圧が前記所定電圧より高い第2の電圧以上であるか否かを判定するステップと、
該ステップで第2の電圧以上であると判定した場合、前記コンバータによる変換をオフにするステップと
を実行させるコンピュータプログラム。
An inverter that converts AC voltage and DC voltage bidirectionally, a converter that converts DC voltage bidirectionally, and a capacitor that smoothes the DC voltage converted by the inverter and the DC voltage converted by the converter in one direction And a control unit for controlling on / off of conversion by the converter and a control unit for controlling the direction of conversion by the inverter and the converter, the conversion by the converter in the bidirectional AC / DC conversion device constitutes the control unit A computer program for turning on a computer intermittently,
On the computer,
When the direction of conversion by the converter is the one direction, detecting the voltage of the capacitor;
Determining whether the voltage detected in the step is lower than a predetermined voltage;
If it is determined that the step is low, the step of turning on the conversion by the converter; and the step of detecting the voltage of the capacitor if the conversion is turned on in the step;
Determining whether the voltage detected in the step is equal to or higher than a second voltage higher than the predetermined voltage;
A computer program that executes a step of turning off conversion by the converter when it is determined in the step that the voltage is equal to or higher than a second voltage.
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