JP2010093868A - Bidirectional power converter - Google Patents

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JP2010093868A JP2008258191A JP2008258191A JP2010093868A JP 2010093868 A JP2010093868 A JP 2010093868A JP 2008258191 A JP2008258191 A JP 2008258191A JP 2008258191 A JP2008258191 A JP 2008258191A JP 2010093868 A JP2010093868 A JP 2010093868A
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Shinichi Mogi
進一 茂木
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Yanmar Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bidirectional power converter which can be used for a voltage type or a current type thereby improving convenience. <P>SOLUTION: The bidirectional power converter 10a for converting power between AC and DC by a matrix converter A includes: a DC side inductor L<SB>D</SB>provided on both or either of a positive terminal and a negative terminal of a DC power source Ga; AC side inductors L<SB>U</SB>, L<SB>V</SB>, L<SB>W</SB>provided on phases U, V, W of an AC line respectively; a DC side switch SW<SB>D</SB>provided in parallel to the DC inductor L<SB>D</SB>; and AC side switches SWU, SW<SB>V</SB>, SW<SB>W</SB>provided in parallel to the AC side inductors L<SB>U</SB>, L<SB>V</SB>, L<SB>W</SB>respectively. When the power converter is used as a current type, the DC side switch SW<SB>D</SB>is turned off, the AC side switches SW<SB>U</SB>, SW<SB>V</SB>, SW<SB>W</SB>are all turned on. When it is used as a voltage type, the DC side switch SW<SB>D</SB>is turned on and the AC side switches SW<SB>U</SB>, SW<SB>V</SB>, SW<SB>W</SB>are all turned off. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

交流−直流間で相互に電力変換を行う双方向電力変換器に関する。   The present invention relates to a bidirectional power converter that performs power conversion between AC and DC.

直流から交流或いは交流から直流へ電力を変換する電力変換器としては、電圧形のものと電流形のものとが知られている。このような電力変換器を用いたシステムを構築するにあたって、電圧形の電力変換器または電流形の電力変換器のどちらを選択するかは、通常、直流側の電圧と交流側の電圧との大小関係で決定される。すなわち、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が大きい場合には、電力変換器を電流形のものとし、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が小さい場合には、電力変換器を電圧形のものとする。   As a power converter for converting power from direct current to alternating current or from alternating current to direct current, a voltage type and a current type are known. When constructing a system using such a power converter, the choice between the voltage-type power converter and the current-type power converter usually depends on the magnitude of the voltage on the DC side and the voltage on the AC side. Determined by relationship. That is, when the AC side voltage is larger than the DC side voltage, the power converter is of a current type, and when the AC side voltage is smaller than the DC side voltage, the power converter is It shall be of voltage type.

ところで、従来、交流−直流間で相互に電力変換を行う双方向電力変換器として、マトリクスコンバータを備えたものがある。   By the way, conventionally, there is one provided with a matrix converter as a bidirectional power converter that performs power conversion between AC and DC.

例えば、下記特許文献１には、各相の上下アームを、それぞれ、導通方向が互いに逆向きの１対のスイッチよりなる双方向スイッチとしたマトリクスコンバータを備え、このマトリクスコンバータによって直流電源と交流機器との間で相互に電力を変換する双方向電力変換器が開示されている。
特開２００５−３４８５４４号公報 For example, Patent Document 1 below includes a matrix converter in which the upper and lower arms of each phase are bidirectional switches composed of a pair of switches whose conduction directions are opposite to each other. Bidirectional power converters that convert power to and from each other are disclosed.
JP 2005-348544 A

しかしながら、従来の双方向電力変換器では、交流−直流間で相互に電力変換を行う利点があるものの、電圧形であれば電圧形のみの構成を、また、電流形であれば電流形のみの構成をとり、一つの双方向電力変換器で電圧形と電流形との使い分けがなされていないのが実情である。例えば、特許文献１に記載の双方向電力変換器は、電圧形のみの構成のものである。   However, although the conventional bidirectional power converter has the advantage of performing power conversion between AC and DC, the voltage type has a configuration of only the voltage type, and the current type has only the current type. The actual situation is that the voltage type and the current type are not properly used in one bidirectional power converter. For example, the bidirectional power converter described in Patent Document 1 has only a voltage type configuration.

このため、例えば、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が大きい（或いは小さい）場合において、電圧形（或いは電流形）の双方向電力変換器を用いるときには、直流側の電圧を交流側の電圧よりも昇圧（或いは降圧）した上で電圧形（或いは電流形）の双方向電力変換器に入力する必要があり、利便性に欠ける。   Therefore, for example, when the voltage on the AC side is larger (or smaller) than the voltage on the DC side, when using a voltage-type (or current-type) bidirectional power converter, the voltage on the DC side is It is necessary to step up (or step down) the voltage and input it to the voltage type (or current type) bidirectional power converter, which is not convenient.

そこで、本発明は、電圧形と電流形との使い分けができ、これにより利便性を向上させることが可能な双方向電力変換器を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a bidirectional power converter that can be selectively used as a voltage type and a current type, thereby improving convenience.

本発明は、前記課題を解決するため、次の第１態様から第４態様の双方向電力変換器を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a bidirectional power converter according to the following first to fourth aspects.

（１）第１態様の双方向電力変換器
各相の上下アームとして、それぞれ、導通方向が互いに逆向きの１対のスイッチよりなる双方向スイッチを使用するマトリクスコンバータによって交流−直流間で相互に電力変換を行う双方向電力変換器において、直流側に接続される直流電源のプラス端子側およびマイナス端子側の両方またはこれらの一方に直流側インダクタを設け、交流ラインの各相或いは単相の場合は各相若しくは何れか一相に交流側インダクタを設け、前記直流側インダクタと並列に直流側スイッチを設け、前記交流側インダクタと並列にそれぞれ交流側スイッチを設け、電流形として使用する場合、前記直流側インダクタと並列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオンとし、電圧形として使用する場合、前記直流側インダクタと並列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオフとすることを特徴とする双方向電力変換器。 (1) Bidirectional power converter according to the first aspect As the upper and lower arms of each phase, a matrix converter using a bidirectional switch composed of a pair of switches whose conduction directions are opposite to each other is used to exchange between AC and DC. In a bidirectional power converter that performs power conversion, a DC side inductor is provided on both or one of the positive terminal side and negative terminal side of the DC power source connected to the DC side, and each phase or single phase of the AC line is provided. Is provided with an AC side inductor in each phase or any one phase, a DC side switch is provided in parallel with the DC side inductor, an AC side switch is provided in parallel with the AC side inductor, and when used as a current source, Turn off the DC side switch in parallel with the DC side inductor, and turn off all the AC side switches in parallel with the AC side inductor. When used as a voltage type, the bidirectional switch is characterized by turning on the direct current side switch in parallel with the direct current side inductor and turning off all the alternating current side switches in parallel with the alternating current side inductor. Power converter.

本発明に係る第１態様の双方向電力変換器では、前記直流側インダクタと並列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオンとするときには、電流形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源」→「直流側インダクタ」→「マトリクスコンバータ」→「交流側負荷」の回路構成を実現することが可能となる。   In the bidirectional power converter according to the first aspect of the present invention, when the DC side switch parallel to the DC side inductor is turned off and all the AC side switches parallel to the AC side inductor are turned on, It is possible to realize a circuit configuration to be configured as a current type, that is, a circuit configuration of “DC power supply” → “DC inductor” → “matrix converter” → “AC load” from the DC side to the AC side.

また、前記直流側インダクタと並列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオフとするときには、電圧形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源」→「マトリクスコンバータ」→「交流側インダクタ」→「交流側負荷」の回路構成を実現することが可能となる。   Further, when the DC side switch in parallel with the DC side inductor is turned on and all the AC side switches in parallel with the AC side inductor are turned off, the circuit configuration to be configured as a voltage form, that is, from the DC side It is possible to realize a circuit configuration of “DC power supply” → “matrix converter” → “AC inductor” → “AC load” to the AC side.

このように、本発明に係る第１態様の双方向電力変換器によれば、一つの双方向電力変換器を電流形、電圧形のいずれでも使用することが可能となり、これにより利便性の向上を図ることができる。   As described above, according to the bidirectional power converter of the first aspect of the present invention, it is possible to use one bidirectional power converter in either a current type or a voltage type, thereby improving convenience. Can be achieved.

本発明に係る第１態様の双方向電力変換器は、例えば、系統連系用インバータとして好適に用いることができる。   The bidirectional power converter according to the first aspect of the present invention can be suitably used, for example, as a grid interconnection inverter.

（２）第２態様の双方向電力変換器
各相の上下アームとして、それぞれ、導通方向が互いに逆向きの１対のスイッチよりなる双方向スイッチを使用するマトリクスコンバータによって交流−直流間で相互に電力変換を行う双方向電力変換器において、直流側に接続される直流電源のプラス端子側およびマイナス端子側の両方またはこれらの一方にインダクタを設け、交流ラインの各相間にキャパシタを設けるか、または前記交流ラインの各相にＹ結線されたキャパシタを設け、前記インダクタと並列に直流側スイッチを設け、前記キャパシタと直列にそれぞれ交流側スイッチを設け、電流形として使用する場合、前記インダクタと並列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオンとし、電圧形として使用する場合、前記インダクタと並列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオフとすることを特徴とする双方向電力変換器。 (2) Bidirectional power converter according to the second mode As the upper and lower arms of each phase, the matrix converter using a bidirectional switch composed of a pair of switches whose conduction directions are opposite to each other is used to exchange between AC and DC. In a bidirectional power converter that performs power conversion, an inductor is provided on both or one of the positive terminal side and the negative terminal side of the DC power source connected to the DC side, and a capacitor is provided between each phase of the AC line, or When a capacitor Y-connected to each phase of the AC line is provided, a DC side switch is provided in parallel with the inductor, and an AC side switch is provided in series with the capacitor. Turn off the DC side switch and turn on all the AC side switches in series with the capacitor. When used as a pressure type, the bidirectional power converter is characterized in that the DC side switch in parallel with the inductor is turned on and all the AC side switches in series with the capacitor are turned off.

本発明に係る第２態様の双方向電力変換器では、前記インダクタと並列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオンとするときには、電流形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源」→「インダクタ」→「マトリクスコンバータ」→「キャパシタ」→「交流側負荷」の回路構成を実現することが可能となる。   In the bidirectional power converter according to the second aspect of the present invention, when the DC side switch in parallel with the inductor is turned off and all the AC side switches in series with the capacitor are turned on, the current type is configured. It is possible to realize a circuit configuration to be realized, that is, a circuit configuration of “DC power supply” → “inductor” → “matrix converter” → “capacitor” → “AC side load” from the DC side to the AC side.

また、前記インダクタと並列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオフとするときには、電圧形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源」→「マトリクスコンバータ」→「交流側負荷」の回路構成を実現することが可能となる。   Further, when the DC side switch in parallel with the inductor is turned on and all the AC side switches in series with the capacitor are turned off, a circuit configuration to be configured as a voltage type, that is, from the DC side to the AC side. A circuit configuration of “DC power supply” → “matrix converter” → “AC side load” can be realized.

このように、本発明に係る第２態様の双方向電力変換器によれば、一つの双方向電力変換器を電流形、電圧形のいずれでも使用することが可能となり、これにより利便性の向上を図ることができる。   As described above, according to the bidirectional power converter of the second aspect of the present invention, it is possible to use one bidirectional power converter of either current type or voltage type, thereby improving convenience. Can be achieved.

本発明に係る第２態様の双方向電力変換器は、直流から交流へ電力を変換するときは、例えば、モータ駆動用インバータとして、また、交流から直流へ電力を変換するときは、例えば、発電機整流用コンバータとして好適に用いることができる。   The bidirectional power converter according to the second aspect of the present invention is, for example, as a motor driving inverter when converting power from DC to AC, and when converting power from AC to DC, for example, power generation It can be suitably used as a machine rectifier converter.

（３）第３態様の双方向電力変換器
各相の上下アームとして、それぞれ、導通方向が互いに逆向きの１対のスイッチよりなる双方向スイッチを使用するマトリクスコンバータによって交流−直流間で相互に電力変換を行う双方向電力変換器において、直流側に接続される直流電源のプラス端子側およびマイナス端子側の両方またはこれらの一方に直流側インダクタを設け、前記直流側インダクタと前記マトリクスコンバータとの間に、キャパシタと直流側スイッチよりなる直列回路を前記直流電源と並列に設け、交流ラインの各相或いは単相の場合は各相若しくは何れか一相に交流側インダクタを設け、前記交流側インダクタと並列にそれぞれ交流側スイッチを設け、電流形として使用する場合、前記キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオンとし、電圧形として使用する場合、前記キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオフとすることを特徴とする双方向電力変換器。 (3) Bidirectional power converter according to the third aspect The AC and DC are mutually exchanged by a matrix converter that uses a bidirectional switch composed of a pair of switches whose conduction directions are opposite to each other as the upper and lower arms of each phase. In a bidirectional power converter that performs power conversion, a DC side inductor is provided on both or one of the positive terminal side and the negative terminal side of a DC power source connected to the DC side, and the DC side inductor and the matrix converter A series circuit composed of a capacitor and a DC side switch is provided in parallel with the DC power supply. In the case of each phase or single phase of the AC line, an AC side inductor is provided for each phase or any one phase, and the AC side inductor If the AC side switch is provided in parallel with each other and used as a current source, the DC side switch in series with the capacitor And when all the AC side switches in parallel with the AC side inductor are turned on and used as a voltage type, the DC side switch in series with the capacitor is turned on and in parallel with the AC side inductor. A bidirectional power converter characterized in that all the AC side switches are turned off.

本発明に係る第３態様の双方向電力変換器では、前記キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオンとするときには、電流形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源」→「直流側インダクタ」→「マトリクスコンバータ」→「交流側負荷」の回路構成を実現することが可能となる。   In the bidirectional power converter according to the third aspect of the present invention, when the DC switch in series with the capacitor is turned off and all the AC switches in parallel with the AC inductor are turned on, In other words, a circuit configuration of “DC power supply” → “DC inductor” → “matrix converter” → “AC load” from the DC side to the AC side can be realized.

また、前記キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオフとするときには、電圧形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源」→「直流側インダクタ」→「キャパシタ」→「マトリクスコンバータ」→「交流側インダクタ」→「交流側負荷」の回路構成を実現することが可能となる。   In addition, when the DC side switch in series with the capacitor is turned on and all the AC side switches in parallel with the AC side inductor are turned off, a circuit configuration to be configured as a voltage type, that is, from the DC side to the AC side It is possible to realize a circuit configuration of “DC power supply” → “DC inductor” → “capacitor” → “matrix converter” → “AC inductor” → “AC load”.

このように、本発明に係る第３態様の双方向電力変換器によれば、一つの双方向電力変換器を電流形、電圧形のいずれでも使用することが可能となり、これにより利便性の向上を図ることができる。   As described above, according to the bidirectional power converter of the third aspect of the present invention, one bidirectional power converter can be used in either a current type or a voltage type, thereby improving convenience. Can be achieved.

本発明に係る第３態様の双方向電力変換器は、例えば、系統連系用インバータとして好適に用いることができる。   The bidirectional power converter according to the third aspect of the present invention can be suitably used as a grid interconnection inverter, for example.

（４）第４態様の双方向電力変換器
各相の上下アームとして、それぞれ、導通方向が互いに逆向きの１対のスイッチよりなる双方向スイッチを使用するマトリクスコンバータによって交流−直流間で相互に電力変換を行う双方向電力変換器において、直流側に接続される直流電源のプラス端子側およびマイナス端子側の両方またはこれらの一方にインダクタを設け、前記インダクタと前記マトリクスコンバータとの間に、直流側キャパシタと直流側スイッチよりなる直列回路を前記直流電源と並列に設け、交流ラインの各相間に交流側キャパシタと交流側スイッチよりなる直列回路を設けるか、または前記交流ラインの各相にＹ結線された交流側キャパシタと交流側スイッチよりなる直列回路を設け、電流形として使用する場合、前記直流側キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記交流側キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオンとし、電圧形として使用する場合、前記直流側キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記交流側キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオフとすることを特徴とする双方向電力変換器。 (4) Bidirectional power converter according to the fourth aspect As the upper and lower arms of each phase, the matrix converter using a bidirectional switch composed of a pair of switches whose conduction directions are opposite to each other is used to exchange between AC and DC. In a bidirectional power converter that performs power conversion, an inductor is provided on both or one of the positive terminal side and the negative terminal side of a direct current power source connected to the direct current side, and a direct current is provided between the inductor and the matrix converter. A series circuit consisting of a side capacitor and a DC side switch is provided in parallel with the DC power supply, and a series circuit consisting of an AC side capacitor and an AC side switch is provided between each phase of the AC line, or Y connection is made to each phase of the AC line In the case where a series circuit composed of an AC capacitor and an AC switch is provided and used as a current source, the DC side When the DC side switch in series with the capacitor is turned off and all the AC side switches in series with the AC side capacitor are turned on and used as a voltage type, the DC side switch in series with the DC side capacitor is turned on. And all the said AC side switches in series with the said AC side capacitor are turned off, The bidirectional | two-way power converter characterized by the above-mentioned.

本発明に係る第４態様の双方向電力変換器では、前記直流側キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記交流側キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオンとするときには、電流形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源」→「インダクタ」→「マトリクスコンバータ」→「交流側キャパシタ」→「交流側負荷」の回路構成を実現することが可能となる。   In the bidirectional power converter according to the fourth aspect of the present invention, when the DC side switch in series with the DC side capacitor is turned off and all the AC side switches in series with the AC side capacitor are turned on, It is possible to realize a circuit configuration that should be configured as a current type, that is, from the DC side to the AC side: “DC power supply” → “inductor” → “matrix converter” → “AC capacitor” → “AC load” It becomes.

また、前記直流側キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記交流側キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオフとするときには、電圧形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源」→「インダクタ」→「直流側キャパシタ」→「マトリクスコンバータ」→「交流側負荷」の回路構成を実現することが可能となる。   Further, when the DC side switch in series with the DC side capacitor is turned on and all the AC side switches in series with the AC side capacitor are turned off, the circuit configuration to be configured as a voltage form, that is, from the DC side It becomes possible to realize a circuit configuration of “DC power supply” → “inductor” → “DC capacitor” → “matrix converter” → “AC load” to the AC side.

このように、本発明に係る第４態様の双方向電力変換器によれば、一つの双方向電力変換器を電流形、電圧形のいずれでも使用することが可能となり、これにより利便性の向上を図ることができる。   As described above, according to the bidirectional power converter of the fourth aspect of the present invention, it is possible to use one bidirectional power converter of either a current type or a voltage type, thereby improving convenience. Can be achieved.

本発明に係る第４態様の双方向電力変換器は、直流から交流へ電力を変換するときは、例えば、モータ駆動用インバータとして、また、交流から直流へ電力を変換するときは、例えば、発電機整流用コンバータとして好適に用いることができる。   The bidirectional power converter according to the fourth aspect of the present invention is, for example, as a motor driving inverter when converting power from DC to AC, and when converting power from AC to DC, for example, power generation It can be suitably used as a machine rectifier converter.

本発明に係る第１態様から第４態様の双方向電力変換器において、電流形として使用する場合、直流側から交流側への電力供給を行うときは、前記マトリクスコンバータの各相の上アームを構成するスイッチのうち、直流側から交流側へ導通するスイッチをスイッチングする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチを常時オフとし、かつ、前記マトリクスコンバータの各相の下アームを構成するスイッチのうち、直流側から交流側へ導通するスイッチを常時オフとする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチをスイッチングする態様を例示できる。かかるスイッチング制御により、電流形として使用する場合において直流側から交流側への電力供給を良好に行うことができる。   In the bidirectional power converter according to the first to fourth aspects of the present invention, when used as a current source, when power is supplied from the DC side to the AC side, the upper arm of each phase of the matrix converter is Among the constituent switches, the switch that conducts from the direct current side to the alternating current side is switched, while the switch that conducts from the alternating current side to the direct current side is always off, and the switch constituting the lower arm of each phase of the matrix converter Among these, a mode in which a switch conducting from the DC side to the AC side is always turned off, while a switch conducting from the AC side to the DC side is switched can be exemplified. With such switching control, it is possible to satisfactorily supply power from the DC side to the AC side when used as a current source.

本発明に係る第１態様から第４態様の双方向電力変換器において、電流形として使用する場合、交流側から直流側への電力供給を行うときは、前記マトリクスコンバータの各相の上アームを構成するスイッチのうち、交流側から直流側へ導通するスイッチをスイッチングする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチを常時オフとし、かつ、前記マトリクスコンバータの各相の下アームを構成するスイッチのうち、交流側から直流側へ導通するスイッチを常時オフとする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチをスイッチングする態様を例示できる。かかるスイッチング制御により、電流形として使用する場合において交流側から直流側への電力供給を良好に行うことができる。   In the bidirectional power converter according to the first to fourth aspects of the present invention, when used as a current source, when power is supplied from the AC side to the DC side, the upper arm of each phase of the matrix converter is Among the constituent switches, the switch that conducts from the AC side to the DC side is switched, while the switch that conducts from the DC side to the AC side is always off, and the switch constituting the lower arm of each phase of the matrix converter Among them, a mode in which a switch conducting from the AC side to the DC side is always turned off, while a switch conducting from the DC side to the AC side is switched can be exemplified. With such switching control, power supply from the AC side to the DC side can be satisfactorily performed when used as a current source.

本発明に係る第１態様から第４態様の双方向電力変換器において、電圧形として使用する場合、前記交流ラインのそれぞれ各相に流れる電流の向きに関して、直流側から交流側に向かう方向のときは、前記マトリクスコンバータの当該相の上アームを構成するスイッチのうち、直流側から交流側へ導通するスイッチをスイッチングする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチを常時オフとし、かつ、前記マトリクスコンバータの当該相の下アームを構成するスイッチのうち、直流側から交流側へ導通するスイッチを常時オンとする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチを常時オフとし、交流側から直流側に向かう方向のときは、前記マトリクスコンバータの当該相の下アームを構成するスイッチのうち、交流側から直流側へ導通するスイッチをスイッチングする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチを常時オフとし、かつ、前記マトリクスコンバータの当該相の上アームを構成するスイッチのうち、交流側から直流側へ導通するスイッチを常時オンとする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチを常時オフとする態様を例示できる。かかるスイッチング制御により、電圧形として使用する場合において双方向での電力変換を良好に行うことができる。   In the bidirectional power converter according to the first to fourth aspects of the present invention, when used as a voltage type, the direction of the current flowing through each phase of the AC line is in the direction from the DC side to the AC side. Of the switches constituting the upper arm of the matrix converter, the switch that conducts from the DC side to the AC side is switched, while the switch that conducts from the AC side to the DC side is always off, and the matrix Of the switches constituting the lower arm of the converter, the switch that conducts from the DC side to the AC side is always on, while the switch that conducts from the AC side to the DC side is always off, and the switch from the AC side to the DC side is always on. When it is in the direction of heading, it conducts from the AC side to the DC side among the switches that constitute the lower arm of the phase of the matrix converter. While switching the switch, the switch that conducts from the DC side to the AC side is always turned off, and among the switches that constitute the upper arm of the phase of the matrix converter, the switch that conducts from the AC side to the DC side is always turned on On the other hand, the mode which always turns off the switch which conducts from the direct current side to the alternating current side can be illustrated. By such switching control, bidirectional power conversion can be performed satisfactorily when used as a voltage type.

以上説明したように、本発明によると、電圧形と電流形との使い分けができ、これにより利便性を向上させることが可能な双方向電力変換器を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a bidirectional power converter that can be selectively used as a voltage type and a current type, thereby improving convenience.

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiment is an example which actualized this invention, Comprising: The thing of the character which limits the technical scope of this invention is not.

（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態に係る双方向電力変換器を系統連系用インバータとして用いる場合を例にとって説明する。 (First embodiment)
First, a case where the bidirectional power converter according to the first embodiment of the present invention is used as a grid interconnection inverter will be described as an example.

図１は、第１実施形態に係る双方向電力変換器１０ａの概略構成を示す回路図である。図１に示す双方向電力変換器１０ａは、マトリクスコンバータＡと、該マトリクスコンバータＡの直流側回路１１ａと、該マトリクスコンバータＡの交流側回路１２ａと、該双方向電力変換器１０ａ全体の制御を司る制御部１３ａとを備えている。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a bidirectional power converter 10a according to the first embodiment. The bidirectional power converter 10a shown in FIG. 1 controls the matrix converter A, the DC side circuit 11a of the matrix converter A, the AC side circuit 12a of the matrix converter A, and the entire bidirectional power converter 10a. And a control unit 13a.

マトリクスコンバータＡは、本実施の形態では、三相のものとされており、アーム対Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が三対並列に接続されている。   The matrix converter A is a three-phase converter in the present embodiment, and three pairs of arms B1, B2, and B3 are connected in parallel.

アーム対Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、それぞれ、上アームＣ１，Ｃ２，Ｃ３および下アームＣ６，Ｃ５，Ｃ４が直列に接続されている。   In the arm pair B1, B2, B3, upper arms C1, C2, C3 and lower arms C6, C5, C4 are connected in series, respectively.

上アームＣ１，Ｃ２，Ｃ３および下アームＣ６，Ｃ５，Ｃ４は、いずれも、双方向スイッチより成っている。双方向スイッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６は、それぞれ、導通方向を互いに逆向きにして並列接続した１対のスイッチ（Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ），（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ），（Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ），（Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ），（Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ），（Ｓ６ａ，Ｓ６ｂ）より成るものである。各スイッチＳ１ａ〜Ｓ６ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ６ｂは、ここでは、逆阻止形のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）とされている。   The upper arms C1, C2, C3 and the lower arms C6, C5, C4 are all formed of bidirectional switches. The bidirectional switches C1, C2, C3, C4, C5, and C6 are respectively a pair of switches (S1a, S1b), (S2a, S2b), (S3a, S3b) that are connected in parallel with the conduction directions being opposite to each other. , (S4a, S4b), (S5a, S5b), (S6a, S6b). Here, each of the switches S1a to S6a and S1b to S6b is a reverse blocking IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

なお、本明細書でいう上下アームのうち、上アームとは、直流電源のプラス端子側に接続されるアーム群（図１ではＣ１，Ｃ２，Ｃ３）を指し、下アームとは直流電源のマイナス端子側に接続されるアーム群（図１ではＣ６，Ｃ５，Ｃ４）を指す。   Of the upper and lower arms referred to in this specification, the upper arm refers to an arm group (C1, C2, and C3 in FIG. 1) connected to the positive terminal side of the DC power supply, and the lower arm refers to the minus of the DC power supply. The arm group (C6, C5, C4 in FIG. 1) connected to the terminal side is indicated.

マトリクスコンバータＡの上アームＣ１，Ｃ２，Ｃ３および下アームＣ６，Ｃ５，Ｃ４は、制御部１３ａによって、通電状態（オン状態）と、非通電状態（オフ状態）との切替制御（スイッチング制御）が行われるようになっており、制御部１３ａの出力系に接続されている。   The upper arm C1, C2, C3 and the lower arm C6, C5, C4 of the matrix converter A are switched (switching control) between an energized state (on state) and a non-energized state (off state) by the control unit 13a. And is connected to the output system of the control unit 13a.

マトリクスコンバータＡの直流側回路１１ａは、入力側に直流電源Ｇａが接続され且つ出力側にマトリクスコンバータＡが接続されている。直流電源Ｇａは、所望の直流出力が得られるものであれば、いずれのものでもよい。この直流電源Ｇａとしては、それには限定されないが、例えば、太陽電池、燃料電池、エンジンと発電機と整流器とを組み合わせたもの等を挙げることができる。   The DC side circuit 11a of the matrix converter A has a DC power supply Ga connected to the input side and a matrix converter A connected to the output side. The DC power source Ga may be any one as long as a desired DC output can be obtained. Examples of the direct current power source Ga include, but are not limited to, a solar cell, a fuel cell, and a combination of an engine, a generator, and a rectifier.

直流側回路１１ａは、直流電源Ｇａのプラス端子側およびマイナス端子側のうちの何れか少なくともの一方（ここではプラス端子側）に、その接続ラインに対して直列に接続された直流側インダクタＬDが設けられている。 The DC side circuit 11a includes a DC side inductor L D connected in series to the connection line on at least one of the plus terminal side and the minus terminal side (here, the plus terminal side) of the DC power supply Ga. Is provided.

そして、直流側インダクタＬDが設けられた接続ラインには、直流側インダクタＬDと並列に接続された直流側スイッチＳＷDが設けられている。この直流側スイッチＳＷDは、ここでは、リレースイッチとされている。直流側スイッチＳＷDは、制御部１３ａによって、スイッチング（オン／オフ）制御が行われるようになっており、制御部１３ａの出力系に接続されている。 The connection line provided with the DC side inductor L D is provided with a DC side switch SW D connected in parallel with the DC side inductor L D. The DC-side switch SW D is here, there is a relay switch. DC-side switch SW D is, the control unit 13a, being adapted to switch (ON / OFF) control is performed, and is connected to the output system of the control unit 13a.

マトリクスコンバータＡの交流側回路１２ａには、各アーム対Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の各アーム対Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の上アームＣ１，Ｃ２，Ｃ３と下アームＣ６，Ｃ５，Ｃ４との間において、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相ラインＵ，Ｖ，Ｗを介して交流側負荷（ここでは三相系統）Ｅａが接続されている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ラインＵ，Ｖ，Ｗには、それぞれ、該各ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して直列接続された交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWが設けられている。 The AC side circuit 12a of the matrix converter A includes an arm pair B1, B2, B3 of each arm pair B1, B2, B3 between the upper arm C1, C2, C3 and the lower arm C6, C5, C4, respectively. , U-phase, V-phase, and W-phase three-phase lines U, V, and W are connected to an AC load (here, a three-phase system) Ea. The U-phase, V-phase, and W-phase lines U, V, and W are provided with AC-side inductors L U , L V , and L W connected in series to the lines U, V, and W, respectively. ing.

そして、各ラインＵ，Ｖ，Ｗには、それぞれ、交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWと並列にそれぞれ接続された交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWが設けられている。この交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWは、ここでは、リレースイッチとされている。交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWは、制御部１３ａによって、スイッチング（オン／オフ）制御が行われるようになっており、制御部１３ａの出力系に接続されている。 Each line U, V, W is provided with AC side switches SW U , SW V , SW W respectively connected in parallel with AC side inductors L U , L V , L W. The AC switches SW U , SW V , and SW W are relay switches here. The AC side switches SW U , SW V , and SW W are subjected to switching (on / off) control by the control unit 13a and are connected to the output system of the control unit 13a.

なお、図示していないが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ラインＵ，Ｖ，Ｗにおいて、交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWに並列接続されたインダクタＬU，ＬV，ＬWと負荷Ｅａとの間に、それぞれ、該各ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して並列接続されたキャパシタと該各ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して該キャパシタよりも負荷側に直列接続されたインダクタとから成るフィルタを１または複数設けることもできる。後述する図５の第３実施形態の交流側回路１２ａについても同様である。 Although not shown, inductors L U , L V , L connected in parallel to AC switches SW U , SW V , SW W in U-phase, V-phase, and W-phase lines U, V, W are shown. Between W and the load Ea, a capacitor connected in parallel to each of the lines U, V, and W, and a series connection on the load side of the lines U, V, and W from the capacitor, respectively. One or a plurality of filters including inductors may be provided. The same applies to the AC side circuit 12a of the third embodiment shown in FIG.

かかる構成を備えた双方向電力変換器１０ａでは、制御部１３ａによるマトリクスコンバータＡの各アーム並びに直流側スイッチＳＷDおよび交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWへの制御が行われることによって、電力変換器１０ａを電圧形のものとするか或いは電流形のものとするかが適宜選択された状態で交流−直流間で相互に電力変換を行えるようなっている。 In bidirectional power converter 10a having such a configuration, each arm and the DC-side switch SW D and AC-side switch SW U matrix converter A by the control unit 13a, by SW V, the control of the SW W is carried out, The power converter 10a can perform power conversion between AC and DC in a state where the voltage converter or the current converter is appropriately selected.

詳しくは、制御部１３ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、記憶部１５とを備えている。記憶部１５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１５１およびＲＡＭ（Random Access Memory）１５２を含み、各種制御プログラムや必要な関数およびテーブルを記憶するようになっている。   Specifically, the control unit 13 a includes a CPU (Central Processing Unit) 14 and a storage unit 15. The storage unit 15 includes a ROM (Read Only Memory) 151 and a RAM (Random Access Memory) 152, and stores various control programs and necessary functions and tables.

制御部１３ａは、ＣＰＵ１４によって、スイッチング制御プログラムを記憶部１５から読み出し、該読み出したスイッチング制御プログラムを実行することで、マトリクスコンバータＡの各アーム並びに直流側スイッチＳＷDおよび交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWのスイッチング制御を行うように構成されている。かかる構成は、後述する第２実施形態から第４実施形態の制御部１３ｂ〜１３ｄについても同様である。 Control unit 13a, the CPU 14, reads out the switching control program from the storage unit 15 and executing the readout switching control program, each arm and the DC-side switch SW D and AC-side switch SW U of the matrix converter A, SW It is configured to perform switching control of V and SW W. This configuration is the same for the control units 13b to 13d of the second to fourth embodiments described later.

図２は、第１実施形態の双方向電力変換器１０ａにおけるマトリクスコンバータＡの各アーム並びに直流側スイッチＳＷDおよび交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWのスイッチング制御状態を示す図であって、図２（ａ）は、電流形として使用する場合のスイッチング制御状態を示しており、図２（ｂ）は、電圧形として使用する場合のスイッチング制御状態を示している。なお、図２において、制御部１３ａは図示を省略している。後述する図４、図６および図８についても同様である。 FIG. 2 is a diagram showing the switching control state of each arm of the matrix converter A and the DC side switch SW D and the AC side switches SW U , SW V , SW W in the bidirectional power converter 10a of the first embodiment. 2A shows the switching control state when used as a current type, and FIG. 2B shows the switching control state when used as a voltage type. In FIG. 2, the controller 13a is not shown. The same applies to FIGS. 4, 6 and 8 described later.

第１実施形態の双方向電力変換器１０ａでは、制御部１３ａは、入力系から入力された指示信号（例えば、電流形か電圧形かを選択的に切り換える図示しない切換スイッチ等の切換手段からの指示信号）に基づき、電流形として使用する場合（例えば、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が大きい場合）には、直流側インダクタＬDと並列な直流側スイッチＳＷDをオフとし、かつ、交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWと並列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオンとする（図２（ａ）参照）。 In the bidirectional power converter 10a of the first embodiment, the control unit 13a receives an instruction signal input from an input system (for example, from a switching unit such as a switch (not shown) that selectively switches between a current type and a voltage type). When the current type is used based on the instruction signal) (for example, when the AC side voltage is larger than the DC side voltage), the DC side switch SW D parallel to the DC side inductor L D is turned off, In addition, all the AC side switches SW U , SW V , SW W in parallel with the AC side inductors L U , L V , L W are turned on (see FIG. 2A).

一方、電圧形として使用する場合（例えば、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が小さい場合）には、直流側インダクタＬDと並列な直流側スイッチＳＷDをオンとし、かつ、交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWと並列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオフとする（図２（ｂ）参照）。 On the other hand, when used as a voltage type (for example, when the voltage on the AC side is smaller than the voltage on the DC side), the DC side switch SW D parallel to the DC side inductor L D is turned on, and the AC side All the AC side switches SW U , SW V , SW W in parallel with the inductors L U , L V , L W are turned off (see FIG. 2B).

なお、制御部１０ａによらず、前記切換手段への直接的な人為操作によって電流形か電圧形かの切り換えを行ってもよい。また、制御部１０ａは、人為操作によらず、前記切換手段の電流形か電圧形かの切り換えを直流側および交流側にそれぞれ設けた電圧センサからの検出信号に基づき自動的に行ってもよい。これらのことは、後述する第２から第４実施形態の双方向電力変換器１０ｂ〜１０ｄについても同様である。   It should be noted that the current type or the voltage type may be switched by direct human operation to the switching means without using the control unit 10a. Further, the control unit 10a may automatically perform switching between the current type and the voltage type of the switching unit based on detection signals from voltage sensors provided on the DC side and the AC side, respectively, regardless of human operation. . The same applies to the bidirectional power converters 10b to 10d of the second to fourth embodiments described later.

以上説明した第１実施形態の双方向電力変換器１０ａでは、図２（ａ）に示すように、直流側インダクタＬDと並列な直流側スイッチＳＷDをオフ（直流側インダクタＬDに電流が通過する状態）とし、かつ、交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWと並列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオン（交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWに電流が通過しない状態）とすることで、電流形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源Ｇａ」→「直流側インダクタＬD」→「マトリクスコンバータＡ」→「交流側系統Ｅａ」の回路構成を実現することが可能となる。 In bidirectional power converter 10a of the first embodiment described above, as shown in FIG. 2 (a), the current to the DC-side inductor L D in parallel with the DC-side switch SW D OFF (DC side inductor L D a state) that passes through, and the AC side inductor L U, L V, L W parallel with the AC side switch SW U, SW V, SW W all on (AC side inductor L U, L V, current L W Circuit state to be configured as a current type, that is, from the DC side to the AC side, “DC power supply Ga” → “DC inductor L D ” → “matrix converter A” → “AC side system” The circuit configuration of “Ea” can be realized.

また、図２（ｂ）に示すように、直流側インダクタＬDと並列な直流側スイッチＳＷDをオン（直流側インダクタＬDに電流が通過しない状態）とし、かつ、交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWと並列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオフ（交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWに電流が通過する状態）とすることで、電圧形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源Ｇａ」→「マトリクスコンバータＡ」→「交流側インダクタＬU，ＬV，ＬW」→「交流側系統Ｅａ」の回路構成を実現することが可能となる。 Further, as shown in FIG. 2B, the DC side switch SW D in parallel with the DC side inductor L D is turned on (the current does not pass through the DC side inductor L D ), and the AC side inductors L U , The AC side switches SW U , SW V , and SW W in parallel with L V and L W are all turned off (current is passed through the AC side inductors L U , L V , and L W ) to form a voltage type A circuit configuration to be realized, that is, a circuit configuration of “DC power supply Ga” → “matrix converter A” → “AC side inductors L U , L V , L W ” → “AC side system Ea” from the DC side to the AC side is realized. It becomes possible.

このように、第１実施形態の双方向電力変換器１０ａによれば、一つの双方向電力変換器１０ａで電流形と電圧形との使い分けが可能となり、これにより、システム設計の際に直流側の電圧と交流側の電圧との大小関係を意識にすることなく（例えば、直流側の電圧を昇圧或いは降圧するといった回路を設けることなく）容易に利用することができる。   As described above, according to the bidirectional power converter 10a of the first embodiment, it is possible to selectively use the current type and the voltage type with one bidirectional power converter 10a. Can be easily used without being conscious of the magnitude relationship between the voltage on the AC side and the voltage on the AC side (for example, without providing a circuit for stepping up or down the voltage on the DC side).

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る双方向電力変換器について、直流から交流へ電力を変換するときは、モータ駆動用インバータとして、また、交流から直流へ電力を変換するときは、発電機整流用コンバータとして用いる場合を例にとって説明する。 (Second Embodiment)
Next, regarding the bidirectional power converter according to the second embodiment of the present invention, when converting power from direct current to alternating current, as a motor drive inverter, and when converting power from alternating current to direct current, A case of using as a machine rectifier converter will be described as an example.

図３は、第２実施形態に係る双方向電力変換器１０ｂの概略構成を示す回路図である。図３に示す双方向電力変換器１０ｂは、マトリクスコンバータＡと、該マトリクスコンバータＡの直流側回路１１ａと、該マトリクスコンバータＡの交流側回路１２ｂと、該双方向電力変換器１０ｂ全体の制御を司る制御部１３ｂとを備えている。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the bidirectional power converter 10b according to the second embodiment. The bidirectional power converter 10b shown in FIG. 3 controls the matrix converter A, the DC side circuit 11a of the matrix converter A, the AC side circuit 12b of the matrix converter A, and the entire bidirectional power converter 10b. And a control unit 13b.

以下、第２実施形態の双方向電力変換器１０ｂについて、前記第１実施形態の双方向電力変換器１０ａとは異なる点を中心に説明する。なお、図３において、前記第１実施形態の双方向電力変換器１０ａの構成要素と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, the bidirectional power converter 10b of the second embodiment will be described focusing on differences from the bidirectional power converter 10a of the first embodiment. In FIG. 3, the same components as those of the bidirectional power converter 10a of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

マトリクスコンバータＡの直流側回路１１ａは、入力側に直流電源Ｇｂが接続され且つ出力側にマトリクスコンバータＡが接続されている。直流電源Ｇｂは、ここでは、充電可能な二次電池（蓄電池）やキャパシタなどである。   The DC side circuit 11a of the matrix converter A has a DC power supply Gb connected to the input side and a matrix converter A connected to the output side. Here, the DC power supply Gb is a rechargeable secondary battery (storage battery), a capacitor, or the like.

マトリクスコンバータＡの交流側回路１２ｂには、各アーム対Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の各上下アーム間において、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相ラインＵ，Ｖ，Ｗを介して交流側負荷（ここでは駆動源および発電機として作用する三相交流モータ）Ｅｂが接続されている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ラインＵ，Ｖ，Ｗには、第１実施形態の交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWおよびスイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWに代えて、それぞれ、該各ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して並列接続された（Ｙ結線された）、交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWと交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWとからなる直列回路が設けられている。 The AC side circuit 12b of the matrix converter A is connected to the AC side between the upper and lower arms of each arm pair B1, B2, B3 via U-phase, V-phase, and W-phase three-phase lines U, V, and W, respectively. A load (here, a three-phase AC motor acting as a drive source and a generator) Eb is connected. The U-phase, V-phase, and W-phase lines U, V, and W are respectively replaced with the AC-side inductors L U , L V , and L W and the switches SW U , SW V , and SW W according to the first embodiment. The AC capacitors S U , C V , C W and AC switches SW U , SW V , SW W are connected in parallel to the lines U, V, W (Y-connected). A circuit is provided.

なお、図示していないが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ラインＵ，Ｖ，Ｗにおいて、交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWに直列接続されたキャパシタＣU，ＣV，ＣWと負荷Ｅｂとの間に、それぞれ、該各ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して直列接続されたインダクタと該各ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して該インダクタよりも負荷側に並列接続されたキャパシタとから成るフィルタを１または複数設けることもできる。後述する図７の第４実施形態の交流側回路１２ｂについても同様である。 Although not shown, capacitors C U , C V , C connected in series to AC side switches SW U , SW V , SW W in U-phase, V-phase, W-phase lines U, V, W. Between W and a load Eb, an inductor connected in series with each of the lines U, V, and W and a parallel connection on the load side with respect to each of the lines U, V, and W from the inductor It is also possible to provide one or a plurality of filters composed of capacitors. The same applies to the AC side circuit 12b of the fourth embodiment shown in FIG.

かかる構成を備えた双方向電力変換器１０ｂでは、制御部１３ｂによるマトリクスコンバータＡの各アーム並びに直流側スイッチＳＷDおよび交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWへの制御が行われることによって、電力変換器１０ｂを電圧形のものとするか或いは電流形のものとするかが適宜選択された状態で交流−直流間で相互に電力変換を行えるようなっている。 In bidirectional power converter 10b having such a configuration, each arm and the DC-side switch SW D and AC-side switch SW U matrix converter A by the control unit 13b, by SW V, the control of the SW W is carried out, The power converter 10b can perform power conversion between AC and DC in a state where the voltage converter or the current converter is appropriately selected.

図４は、第２実施形態の双方向電力変換器１０ｂにおけるマトリクスコンバータＡの各アーム並びに直流側スイッチＳＷDおよび交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWのスイッチング制御状態を示す図であって、図４（ａ）は、電流形として使用する場合のスイッチング制御状態を示しており、図４（ｂ）は、電圧形として使用する場合のスイッチング制御状態を示している。 FIG. 4 is a diagram illustrating the switching control state of each arm of the matrix converter A and the DC side switch SW D and the AC side switches SW U , SW V , SW W in the bidirectional power converter 10b of the second embodiment. 4A shows a switching control state when used as a current type, and FIG. 4B shows a switching control state when used as a voltage type.

第２実施形態の双方向電力変換器１０ｂでは、制御部１３ｂは、電流形として使用する場合（例えば、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が大きい場合）には、直流側インダクタＬDと並列な直流側スイッチＳＷDをオフとし、かつ、交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWと直列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオンとする（図４（ａ）参照）。 In the bidirectional power converter 10b of the second embodiment, the control unit 13b uses the DC-side inductor L D when used as a current source (for example, when the AC-side voltage is larger than the DC-side voltage). and a parallel DC-side switch SW D is turned off, and the AC-side capacitor C U, C V, C W series with AC side switch SW U, SW V, and all the SW W on (FIGS. 4 (a) reference).

一方、電圧形として使用する場合（例えば、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が小さい場合）には、直流側インダクタＬDと並列な直流側スイッチＳＷDをオンとし、かつ、交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWと直列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオフとする（図４（ｂ）参照）。 On the other hand, when used as a voltage type (for example, when the voltage on the AC side is smaller than the voltage on the DC side), the DC side switch SW D parallel to the DC side inductor L D is turned on, and the AC side All the AC side switches SW U , SW V , SW W in series with the capacitors C U , C V , C W are turned off (see FIG. 4B).

以上説明した第２実施形態の双方向電力変換器１０ｂでは、図４（ａ）に示すように、直流側インダクタＬDと並列な直流側スイッチＳＷDをオフ（直流側インダクタＬDに電流が通過する状態）とし、かつ、交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWと直列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオン（交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWに電流が通過する状態）とすることで、電流形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源Ｇｂ」→「直流側インダクタＬD」→「マトリクスコンバータＡ」→「交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣW」→「交流側モータＥｂ」の回路構成を実現することが可能となる。 In bidirectional power converter 10b of the second embodiment described above, as shown in FIG. 4 (a), the current to the DC-side inductor L D in parallel with the DC-side switch SW D OFF (DC side inductor L D a state) that passes through, and the AC-side capacitor C U, C V, C W series with AC side switch SW U, SW V, all SW W on (AC side capacitor C U, C V, current C W Circuit state to be configured as a current type, that is, from the DC side to the AC side, “DC power supply Gb” → “DC inductor L D ” → “matrix converter A” → “AC capacitor It becomes possible to realize a circuit configuration of “C U , C V , C W ” → “AC motor Eb”.

また、図４（ｂ）に示すように、直流側インダクタＬDと並列な直流側スイッチＳＷDをオン（直流側インダクタＬDに電流が通過しない状態）とし、かつ、交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWと直列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオフ（交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWに電流が通過しない状態）とすることで、電圧形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源Ｇｂ」→「マトリクスコンバータＡ」→「交流側モータＥｂ」の回路構成を実現することが可能となる。 Further, as shown in FIG. 4B, the DC side switch SW D parallel to the DC side inductor L D is turned on (the current does not pass through the DC side inductor L D ), and the AC side capacitors C U , By configuring all AC side switches SW U , SW V , SW W in series with C V , C W to be off (state in which no current passes through the AC side capacitors C U , C V , C W ), it is configured as a voltage type The circuit configuration to be realized, that is, the circuit configuration of “DC power supply Gb” → “matrix converter A” → “AC motor Eb” from the DC side to the AC side can be realized.

このように、第２実施形態の双方向電力変換器１０ｂによれば、一つの双方向電力変換器１０ｂで電流形と電圧形との使い分けが可能となり、これにより、システム設計の際に直流側の電圧と交流側の電圧との大小関係を意識にすることなく（例えば、直流側の電圧を昇圧或いは降圧するといった回路を設けることなく）容易に利用することができる。   As described above, according to the bidirectional power converter 10b of the second embodiment, the current type and the voltage type can be properly used by one bidirectional power converter 10b. Can be easily used without being conscious of the magnitude relationship between the voltage on the AC side and the voltage on the AC side (for example, without providing a circuit for stepping up or down the voltage on the DC side).

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る双方向電力変換器を系統連系用インバータとして用いる場合を例にとって説明する。 (Third embodiment)
Next, a case where the bidirectional power converter according to the third embodiment of the present invention is used as a grid interconnection inverter will be described as an example.

図５は、第３実施形態に係る双方向電力変換器１０ｃの概略構成を示す回路図である。図５に示す双方向電力変換器１０ｃは、マトリクスコンバータＡと、該マトリクスコンバータＡの直流側回路１１ｂと、該マトリクスコンバータＡの交流側回路１２ａと、該双方向電力変換器１０ｃ全体の制御を司る制御部１３ｃとを備えている。   FIG. 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the bidirectional power converter 10c according to the third embodiment. The bidirectional power converter 10c shown in FIG. 5 controls the matrix converter A, the DC side circuit 11b of the matrix converter A, the AC side circuit 12a of the matrix converter A, and the entire bidirectional power converter 10c. And a control unit 13c.

以下、第３実施形態の双方向電力変換器１０ｃについて、前記第１実施形態の双方向電力変換器１０ａとは異なる点を中心に説明する。なお、図５において、前記第１実施形態の双方向電力変換器１０ａの構成要素と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, the bidirectional power converter 10c of the third embodiment will be described focusing on differences from the bidirectional power converter 10a of the first embodiment. In FIG. 5, the same components as those of the bidirectional power converter 10a of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

マトリクスコンバータＡの直流側回路１１ｂは、入力側に直流電源Ｇａが接続され且つ出力側にマトリクスコンバータＡが接続されている。   The DC side circuit 11b of the matrix converter A has a DC power source Ga connected to the input side and a matrix converter A connected to the output side.

直流側回路１１ｂは、直流電源Ｇａのプラス端子側およびマイナス端子側のうちの何れか少なくともの一方（ここではプラス端子側）に、その接続ラインに対して直列に接続された直流側インダクタＬDが設けられている。 The DC side circuit 11b includes a DC side inductor L D connected in series to the connection line on at least one of the plus terminal side and the minus terminal side of the DC power supply Ga (here, the plus terminal side). Is provided.

また、直流側インダクタＬDとマトリクスコンバータＡとの間に、直流電源Ｇａと並列に接続された直列回路Ｆが設けられている。直列回路Ｆは、直流側キャパシタＣDと直流側スイッチＳＷDとを直列接続したものである。 Further, a series circuit F connected in parallel with the DC power source Ga is provided between the DC side inductor L D and the matrix converter A. Series circuit F is to a direct current side capacitor C D and the DC-side switch SW D are connected in series.

かかる構成を備えた双方向電力変換器１０ｃでは、制御部１３ｃによるマトリクスコンバータＡの各アーム並びに直流側スイッチＳＷDおよび交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWへの制御が行われることによって、電力変換器１０ｃを電圧形のものとするか或いは電流形のものとするかが適宜選択された状態で交流−直流間で相互に電力変換を行えるようなっている。 In bidirectional power converter 10c having such a configuration, each arm and the DC-side switch SW D and AC-side switch SW U matrix converter A by the control unit 13c, by SW V, the control of the SW W is carried out, It is possible to perform power conversion between AC and DC in a state where the power converter 10c is of a voltage type or a current type is appropriately selected.

図６は、第３実施形態の双方向電力変換器１０ｃにおけるマトリクスコンバータＡの各アーム並びに直流側スイッチＳＷDおよび交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWのスイッチング制御状態を示す図であって、図６（ａ）は、電流形として使用する場合のスイッチング制御状態を示しており、図６（ｂ）は、電圧形として使用する場合のスイッチング制御状態を示している。 FIG. 6 is a diagram illustrating a switching control state of each arm of the matrix converter A and the DC side switch SW D and the AC side switches SW U , SW V , SW W in the bidirectional power converter 10c of the third embodiment. 6A shows a switching control state when used as a current type, and FIG. 6B shows a switching control state when used as a voltage type.

第３実施形態に係る双方向電力変換器１０ｃでは、制御部１３ｃは、電流形として使用する場合（例えば、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が大きい場合）には、直流側キャパシタＣDと直列な直流側スイッチＳＷDをオフとし、かつ、交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWと並列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオンとする（図６（ａ）参照）。 In the bidirectional power converter 10c according to the third embodiment, when the control unit 13c is used as a current source (for example, when the AC side voltage is larger than the DC side voltage), the DC side capacitor C the D series with the DC-side switch SW D is turned off, and the AC side inductor L U, L V, L W parallel with the AC side switch SW U, SW V, and all the SW W on (FIG. 6 (a )reference).

一方、電圧形として使用する場合（例えば、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が小さい場合）には、直流側キャパシタＣDと直列な直流側スイッチＳＷDをオンとし、かつ、交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWと並列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオフとする（図６（ｂ）参照）。 On the other hand, when used as a voltage type (e.g., when the voltage on the AC side is smaller than the voltage of the DC side), the turns on the DC side capacitor C D series with the DC-side switch SW D, and AC side All the AC side switches SW U , SW V , SW W in parallel with the inductors L U , L V , L W are turned off (see FIG. 6B).

以上説明した第３実施形態の双方向電力変換器１０ｃでは、図６（ａ）に示すように、直流側キャパシタＣDと直列な直流側スイッチＳＷDをオフ（直流側キャパシタＣDに電流が通過しない状態）とし、かつ、交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWと並列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオン（交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWに電流が通過しない状態）とすることで、電流形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源Ｇａ」→「直流側インダクタＬD」→「マトリクスコンバータＡ」→「交流側系統Ｅａ」の回路構成を実現することが可能となる。 In bidirectional power converter 10c of the third embodiment described above, as shown in FIG. 6 (a), the current to the DC side capacitor C D series with the DC-side switch SW D OFF (DC side capacitor C D and does not state) and the passage, and the AC side inductor L U, L V, L W parallel with the AC side switch SW U, SW V, SW W all on (AC side inductor L U, L V, current L W Circuit state to be configured as a current type, that is, from the DC side to the AC side, “DC power supply Ga” → “DC inductor L D ” → “matrix converter A” → “AC side system” The circuit configuration of “Ea” can be realized.

また、図６（ｂ）に示すように、直流側キャパシタＣDと直列な直流側スイッチＳＷDをオン（直流側キャパシタＣDに電流が通過する状態）とし、かつ、交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWと並列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオフ（交流側インダクタＬU，ＬV，ＬWに電流が通過する状態）とすることで、電圧形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源Ｇａ」→「直流側インダクタＬD」→「直流側キャパシタＣD」→「マトリクスコンバータＡ」→「交流側インダクタＬU，ＬV，ＬW」→「交流側系統Ｅａ」の回路構成を実現することが可能となる。 Further, as shown in FIG. 6 (b), the DC side capacitor C D series with the DC-side switch SW D on (state current to the DC side capacitor C D passes), and the AC side inductor L U, The AC side switches SW U , SW V , and SW W in parallel with L V and L W are all turned off (current is passed through the AC side inductors L U , L V , and L W ) to form a voltage type From the DC side to the AC side, “DC power supply Ga” → “DC side inductor L D ” → “DC side capacitor C D ” → “matrix converter A” → “AC side inductors L U , L V , The circuit configuration of “L W ” → “AC side system Ea” can be realized.

このように、第３実施形態の双方向電力変換器１０ｃによれば、第１および第２実施形態と同様、一つの双方向電力変換器１０ｃで電流形と電圧形との使い分けが可能となる。   As described above, according to the bidirectional power converter 10c of the third embodiment, the current type and the voltage type can be selectively used by one bidirectional power converter 10c, as in the first and second embodiments. .

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る双方向電力変換器について、直流から交流へ電力を変換するときは、モータ駆動用インバータとして、また、交流から直流へ電力を変換するときは、発電機整流用コンバータとして用いる場合を例にとって説明する。 (Fourth embodiment)
Next, regarding the bidirectional power converter according to the fourth embodiment of the present invention, when converting power from direct current to alternating current, as a motor drive inverter, and when converting power from alternating current to direct current, A case of using as a machine rectifier converter will be described as an example.

図７は、第４実施形態に係る双方向電力変換器１０ｄの概略構成を示す回路図である。図７に示す双方向電力変換器１０ｄは、マトリクスコンバータＡと、該マトリクスコンバータＡの直流側回路１１ｂと、該マトリクスコンバータＡの交流側回路１２ｂと、該双方向電力変換器１０ｄ全体の制御を司る制御部１３ｄとを備えている。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a bidirectional power converter 10d according to the fourth embodiment. The bidirectional power converter 10d shown in FIG. 7 controls the matrix converter A, the DC side circuit 11b of the matrix converter A, the AC side circuit 12b of the matrix converter A, and the entire bidirectional power converter 10d. And a control unit 13d.

以下、第４実施形態の双方向電力変換器１０ｄについて、前記第２実施形態の双方向電力変換器１０ｂとは異なる点を中心に説明する。なお、図７において、前記第２実施形態の双方向電力変換器１０ｂの構成要素と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, the bidirectional power converter 10d of the fourth embodiment will be described focusing on differences from the bidirectional power converter 10b of the second embodiment. In FIG. 7, the same components as those of the bidirectional power converter 10b of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

マトリクスコンバータＡの直流側回路１１ｂは、入力側に直流電源Ｇｂが接続され且つ出力側にマトリクスコンバータＡが接続されている。   The DC side circuit 11b of the matrix converter A has a DC power supply Gb connected to the input side and a matrix converter A connected to the output side.

直流側回路１１ｂは、直流電源Ｇｂのプラス端子側およびマイナス端子側のうちの何れか少なくともの一方（ここではプラス端子側）に、その接続ラインに対して直列に接続された直流側インダクタＬDが設けられている。 The DC side circuit 11b includes a DC side inductor L D connected in series to at least one of the plus terminal side and the minus terminal side (here, the plus terminal side) of the DC power supply Gb with respect to the connection line. Is provided.

また、直流側インダクタＬDとマトリクスコンバータＡとの間に、直流電源Ｇｂと並列に接続された直列回路Ｆが設けられている。直列回路Ｆは、直流側キャパシタＣDと直流側スイッチＳＷDとを直列接続したものである。 Further, between the DC side inductor L D and the matrix converter A, the series circuit F is provided which is connected in parallel with the DC power supply Gb. Series circuit F is to a direct current side capacitor C D and the DC-side switch SW D are connected in series.

かかる構成を備えた双方向電力変換器１０ｄでは、制御部１３ｄによるマトリクスコンバータＡの各アーム並びに直流側スイッチＳＷDおよび交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWへの制御が行われることによって、電力変換器１０ｄを電圧形のものとするか或いは電流形のものとするかが適宜選択された状態で交流−直流間で相互に電力変換を行えるようなっている。 In bidirectional power converter 10d having such a configuration, each arm and the DC-side switch SW D and AC-side switch SW U matrix converter A by the control unit 13d, by SW V, the control of the SW W is carried out, It is possible to perform power conversion between AC and DC in a state where the power converter 10d is of a voltage type or a current type is appropriately selected.

図８は、第４実施形態の双方向電力変換器１０ｄにおけるマトリクスコンバータＡの各アーム並びに直流側スイッチＳＷDおよび交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWのスイッチング制御状態を示す図であって、図８（ａ）は、電流形として使用する場合のスイッチング制御状態を示しており、図８（ｂ）は、電圧形として使用する場合のスイッチング制御状態を示している。 FIG. 8 is a diagram illustrating the switching control state of each arm of the matrix converter A and the DC side switch SW D and the AC side switches SW U , SW V , SW W in the bidirectional power converter 10d of the fourth embodiment. FIG. 8A shows the switching control state when used as a current type, and FIG. 8B shows the switching control state when used as a voltage type.

第４実施形態の双方向電力変換器１０ｄでは、制御部１３ｄは、電流形として使用する場合（例えば、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が大きい場合）には、直流側キャパシタＣDと直列な直流側スイッチＳＷDをオフとし、かつ、交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWと直列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオンとする（図８（ａ）参照）。 In the bidirectional power converter 10d of the fourth embodiment, the control unit 13d uses the DC side capacitor C D when used as a current source (for example, when the AC side voltage is larger than the DC side voltage). a series DC-side switch SW D is turned off, and the AC-side capacitor C U, C V, C W series with AC side switch SW U, SW V, and all the SW W on (see FIG. 8 (a) reference).

一方、電圧形として使用する場合（例えば、直流側の電圧に比べて交流側の電圧が小さい場合）には、直流側キャパシタＣDと直列な直流側スイッチＳＷDをオンとし、かつ、交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWと直列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオフとする（図８（ｂ）参照）。 On the other hand, when used as a voltage type (e.g., when the voltage on the AC side is smaller than the voltage of the DC side), the turns on the DC side capacitor C D series with the DC-side switch SW D, and AC side All the AC side switches SW U , SW V , SW W in series with the capacitors C U , C V , C W are turned off (see FIG. 8B).

以上説明した第４実施形態の双方向電力変換器１０ｄでは、図８（ａ）に示すように、直流側キャパシタＣDと直列な直流側スイッチＳＷDをオフ（直流側キャパシタＣDに電流が通過しない状態）とし、かつ、交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWと直列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオン（交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWに電流が通過する状態）とすることで、電流形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源Ｇｂ」→「直流側インダクタＬD」→「マトリクスコンバータＡ」→「交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣW」→「交流側モータＥｂ」の回路構成を実現することが可能となる。 In bidirectional power converter 10d of the fourth embodiment described above, as shown in FIG. 8 (a), the current to the DC side capacitor C D series with the DC-side switch SW D OFF (DC side capacitor C D and does not state) and the passage, and the AC-side capacitor C U, C V, C W series with AC side switch SW U, SW V, all SW W on (AC side capacitor C U, C V, current C W Circuit state to be configured as a current type, that is, from the DC side to the AC side, “DC power supply Gb” → “DC inductor L D ” → “matrix converter A” → “AC capacitor It becomes possible to realize a circuit configuration of “C U , C V , C W ” → “AC motor Eb”.

また、図８（ｂ）に示すように、直流側キャパシタＣDと直列な直流側スイッチＳＷDをオン（直流側キャパシタＣDに電流が通過する状態）とし、かつ、交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWと直列な交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWを全てオフ（交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWに電流が通過しない状態）とすることで、電圧形として構成すべき回路構成、すなわち直流側から交流側へ「直流電源Ｇｂ」→「直流側インダクタＬD」→「直流側キャパシタＣD」→「マトリクスコンバータＡ」→「交流側モータＥｂ」の回路構成を実現することが可能となる。 Further, as shown in FIG. 8 (b), the DC side capacitor C D series with the DC-side switch SW D on (state current to the DC side capacitor C D passes), and the AC-side capacitor C U, By configuring all AC side switches SW U , SW V , SW W in series with C V , C W to be off (state in which no current passes through the AC side capacitors C U , C V , C W ), it is configured as a voltage type From the DC side to the AC side, the circuit configuration of “DC power supply Gb” → “DC side inductor L D ” → “DC side capacitor C D ” → “matrix converter A” → “AC side motor Eb” It can be realized.

このように、第４実施形態の双方向電力変換器１０ｄによれば、第１から第３実施形態と同様、一つの双方向電力変換器１０ｄで電流形と電圧形との使い分けが可能となる。   As described above, according to the bidirectional power converter 10d of the fourth embodiment, the current type and the voltage type can be selectively used by one bidirectional power converter 10d, as in the first to third embodiments. .

次に、第１実施形態から第４実施形態の双方向電力変換器１０ａ〜１０ｄにおいて、電流形とした場合でのマトリクスコンバータＡのスイッチング動作、および電圧形とした場合でのマトリクスコンバータＡのスイッチング動作について、図２、図４、図６および図８を参照しながら以下に説明する。   Next, in the bidirectional power converters 10a to 10d of the first to fourth embodiments, the switching operation of the matrix converter A when the current type is used, and the switching of the matrix converter A when the voltage type is used. The operation will be described below with reference to FIGS. 2, 4, 6 and 8.

［電流形として使用する場合］
図２（ａ）および図６（ａ）は、直流側から交流側への電力供給を行う場合でのマトリクスコンバータＡのスイッチング動作を示している。また、図４（ａ）および図８（ａ）は、交流側から直流側への電力供給を行う場合でのマトリクスコンバータＡのスイッチング動作を示している。 [When used as a current source]
FIGS. 2A and 6A show the switching operation of the matrix converter A when power is supplied from the DC side to the AC side. FIGS. 4A and 8A show the switching operation of the matrix converter A when power is supplied from the AC side to the DC side.

第１実施形態から第４実施形態の双方向電力変換器１０ａ〜１０ｄにおいて、制御部１３ａ〜１３ｄは、図２（ａ）および図６（ａ）に示すように、直流側から交流側における各相のラインＵ，Ｖ，Ｗのうちいずれかのラインへの電力供給を行うときは、対応するラインＵ，Ｖ，Ｗの上アームＣ１，Ｃ２，Ｃ３を構成するスイッチ（Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ），（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ），（Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ）のうち、直流側から交流側へ導通するスイッチＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａをスイッチングする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂを常時オフとし、かつ、下アームＣ６，Ｃ５，Ｃ４を構成するスイッチ（Ｓ６ａ，Ｓ６ｂ），（Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ），（Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ）のうち、直流側から交流側へ導通するスイッチＳ６ａ，Ｓ５ａ，Ｓ４ａを常時オフとする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチＳ６ｂ，Ｓ５ｂ，Ｓ４ｂをスイッチングする。   In the bidirectional power converters 10a to 10d of the first embodiment to the fourth embodiment, the control units 13a to 13d are respectively connected from the direct current side to the alternating current side as shown in FIGS. 2 (a) and 6 (a). When power is supplied to any one of the phase lines U, V, W, the switches (S1a, S1b), ( Of S2a, S2b) and (S3a, S3b), switches S1a, S2a, S3a that conduct from the DC side to the AC side are switched, while switches S1b, S2b, S3b that conduct from the AC side to the DC side are always off. Of the switches (S6a, S6b), (S5a, S5b), (S4a, S4b) constituting the lower arms C6, C5, C4, the switch S6 that conducts from the DC side to the AC side , S5a, while always off S4a, switch S6b to conduct from the AC side to the DC side, S5b, switching the S4b.

なお、図４（ａ）および図８（ａ）に示す構成においても、図示していないが、直流側から交流側への電力供給を行うときは、図２（ａ）および図６（ａ）に示すスイッチング動作と同様の動作が行われる。   4 (a) and 8 (a), although not shown, when power is supplied from the DC side to the AC side, FIGS. 2 (a) and 6 (a). The same operation as the switching operation shown in FIG.

一方、図４（ａ）および図８（ａ）に示すように、交流側における各相のラインＵ，Ｖ，Ｗのうちいずれかのラインから直流側への電力供給を行うときは、対応するラインＵ，Ｖ，Ｗの上アームＣ１，Ｃ２，Ｃ３を構成するスイッチ（Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ），（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ），（Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ）のうち、交流側から直流側へ導通するスイッチＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂをスイッチングする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａを常時オフとし、かつ、下アーム（Ｓ６ａ，Ｓ６ｂ），（Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ），（Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ）を構成するスイッチのうち、交流側から直流側へ導通するスイッチＳ６ｂ，Ｓ５ｂ，Ｓ４ｂを常時オフとする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチＳ６ａ，Ｓ５ａ，Ｓ４ａをスイッチングする。   On the other hand, as shown in FIG. 4 (a) and FIG. 8 (a), when power is supplied from one of the lines U, V, W of each phase on the AC side to the DC side, it corresponds. Of the switches (S1a, S1b), (S2a, S2b), (S3a, S3b) constituting the upper arms C1, C2, C3 of the lines U, V, W, switches S1b, S2b that conduct from the AC side to the DC side , S3b are switched, while switches S1a, S2a, S3a conducting from the DC side to the AC side are always turned off, and lower arms (S6a, S6b), (S5a, S5b), (S4a, S4b) are configured. Among the switches, the switches S6b, S5b, and S4b that conduct from the AC side to the DC side are always turned off, while the switches S6a, S5a, and S4a that conduct from the DC side to the AC side are switched off. Ring to.

なお、図２（ａ）および図６（ａ）に示す構成においても、図示していないが、交流側から直流側への電力供給を行うときは、図４（ａ）および図８（ａ）に示すスイッチング動作と同様の動作が行われる。   Although not shown in the configurations shown in FIGS. 2A and 6A, when power is supplied from the AC side to the DC side, FIGS. 4A and 8A are used. The same operation as the switching operation shown in FIG.

このように、双方向電力変換器１０ａ〜１０ｄを電流形とした回路構成に基づき、電力を供給する方向に応じてマトリクスコンバータＡにおける各スイッチの導通する方向を考慮したスイッチング制御を行うことで、電流形動作モードにおいて直流側から交流側或いは交流側から直流側への電力供給（ここでは、第１および第３実施形態での系統Ｅａとの連系、第２および第４実施形態でのモータＥｂの駆動或いは蓄電池やキャパシタＧｂへの充電）を良好に行うことが可能となる。   Thus, based on the circuit configuration in which the bidirectional power converters 10a to 10d are current sources, by performing switching control considering the conduction direction of each switch in the matrix converter A according to the direction of supplying power, Power supply from the DC side to the AC side or from the AC side to the DC side in the current source operation mode (here, the interconnection with the system Ea in the first and third embodiments, the motor in the second and fourth embodiments) Eb driving or charging of the storage battery or capacitor Gb) can be performed satisfactorily.

［電圧形として使用する場合］
図２（ｂ）および図６（ｂ）は、各相のラインＵ，Ｖ，Ｗに流れる電流の向きが直流側から交流側に向かう方向の場合でのマトリクスコンバータＡのスイッチング動作を示している。また、図４（ｂ）および図８（ｂ）は、各相のラインＵ，Ｖ，Ｗに流れる電流の向きが交流側から直流側に向かう方向の場合でのマトリクスコンバータＡのスイッチング動作を示している。 [When using as a voltage type]
FIGS. 2B and 6B show the switching operation of the matrix converter A when the direction of the current flowing through the lines U, V, and W of each phase is the direction from the DC side to the AC side. . FIGS. 4B and 8B show the switching operation of the matrix converter A when the direction of the current flowing through the lines U, V, W of each phase is the direction from the AC side to the DC side. ing.

第１実施形態から第４実施形態の双方向電力変換器１０ａ〜１０ｄにおいて、制御部１３ａ〜１３ｄは、交流側における各相のラインＵ，Ｖ，Ｗのそれぞれのラインに流れる電流の向きに関して、図２（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、直流側から交流側に向かう方向のときは、対応するラインＵ，Ｖ，Ｗの上アームＣ１，Ｃ２，Ｃ３を構成するスイッチ（Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ），（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ），（Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ）のうち、直流側から交流側へ導通するスイッチＳ６ａ，Ｓ５ａ，Ｓ４ａをスイッチングする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチＳ６ｂ，Ｓ５ｂ，Ｓ４ｂを常時オフとし、かつ、下アームＣ６，Ｃ５，Ｃ４を構成するスイッチ（Ｓ６ａ，Ｓ６ｂ），（Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ），（Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ）のうち、直流側から交流側へ導通するスイッチＳ６ａ，Ｓ５ａ，Ｓ４ａを常時オンとする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチＳ６ｂ，Ｓ５ｂ，Ｓ４ｂを常時オフとする。   In the bidirectional power converters 10a to 10d of the first embodiment to the fourth embodiment, the control units 13a to 13d are related to the direction of the current flowing in each of the lines U, V, and W of each phase on the AC side. As shown in FIGS. 2B and 6B, in the direction from the DC side to the AC side, the switches (S1a) constituting the upper arms C1, C2, C3 of the corresponding lines U, V, W , S1b), (S2a, S2b), (S3a, S3b), switches S6a, S5a, S4a conducting from the DC side to the AC side, and switches S6b, S5b conducting from the AC side to the DC side. Of the switches (S6a, S6b), (S5a, S5b), and (S4a, S4b) that constitute the lower arms C6, C5, and C4, the S4b is always turned off. Switch S6a that conduct to the side, S5a, while regularly on the S4a, switch S6b to conduct from the AC side to the DC side, S5b, it is always turned off S4b.

なお、図４（ｂ）および図８（ｂ）に示す構成においても、図示していないが、各相のラインＵ，Ｖ，Ｗに流れる電流の向きが直流側から交流側に向かう方向のときは、図２（ｂ）および図６（ｂ）に示すスイッチング動作と同様の動作が行われる。   4B and 8B, although not shown, when the direction of the current flowing through the lines U, V, W of each phase is the direction from the DC side to the AC side, The same operation as the switching operation shown in FIGS. 2B and 6B is performed.

一方、図４（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、交流側から直流側に向かう方向のときは、対応するラインＵ，Ｖ，Ｗの下アームＣ６，Ｃ５，Ｃ４を構成するスイッチ（Ｓ６ａ，Ｓ６ｂ），（Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ），（Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ）のうち、交流側から直流側へ導通するスイッチＳ６ｂ，Ｓ５ｂ，Ｓ４ｂをスイッチングする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチＳ６ａ，Ｓ５ａ，Ｓ４ａを常時オフとし、かつ、上アームＣ１，Ｃ２，Ｃ３を構成するスイッチ（Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ），（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ），（Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ）のうち、交流側から直流側へ導通するスイッチＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂを常時オンとする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａを常時オフとする。   On the other hand, as shown in FIGS. 4B and 8B, in the direction from the AC side to the DC side, the switches constituting the lower arms C6, C5, C4 of the corresponding lines U, V, W Among (S6a, S6b), (S5a, S5b), (S4a, S4b), the switch S6b, S5b, S4b that conducts from the AC side to the DC side is switched, while the switch S6a that conducts from the DC side to the AC side S5a, S4a are always off, and among the switches (S1a, S1b), (S2a, S2b), (S3a, S3b) constituting the upper arms C1, C2, C3, a switch conducting from the AC side to the DC side S1b, S2b, and S3b are always turned on, while switches S1a, S2a, and S3a that conduct from the DC side to the AC side are always turned off.

なお、図２（ｂ）および図６（ｂ）に示す構成においても、図示していないが、各相のラインＵ，Ｖ，Ｗに流れる電流の向きが交流側から直流側に向かう方向のときは、図４（ｂ）および図８（ｂ）に示すスイッチング動作と同様の動作が行われる。   In the configurations shown in FIGS. 2B and 6B, although not shown, when the direction of the current flowing through the lines U, V, W of each phase is the direction from the AC side to the DC side, The same operation as the switching operation shown in FIGS. 4B and 8B is performed.

ここで、電圧形として使用する場合、制御部１３ａ〜１３ｄによる各相のラインＵ，Ｖ，Ｗに流れる電流の向きの識別は、例えば、各ラインＵ，Ｖ，Ｗに流れる電流を検知する電流センサ（図示せず）の検出値や、スイッチング制御構成から判断できる各ラインＵ，Ｖ，Ｗに流す電流の向きを認識することで行うことができる。   Here, when used as a voltage type, the direction of the current flowing through the lines U, V, W of each phase by the control units 13a to 13d is identified by, for example, a current for detecting the current flowing through the lines U, V, W. This can be done by recognizing the detected value of a sensor (not shown) and the direction of the current flowing through each line U, V, W that can be determined from the switching control configuration.

このように、双方向電力変換器１０ａ〜１０ｄを電圧形とした回路構成に基づき、各ラインＵ，Ｖ，Ｗに流れる電流の方向に応じてマトリクスコンバータＡにおける各スイッチの導通する方向を考慮したスイッチング制御を行うことで、電圧形動作モードにおいて双方向での電力変換（ここでは、第１および第３実施形態での系統Ｅａとの連系、第２および第４実施形態でのモータＥｂの駆動或いは蓄電池やキャパシタＧｂへの充電）を良好に行うことが可能となる。   As described above, based on the circuit configuration in which the bidirectional power converters 10a to 10d are in voltage form, the conduction direction of each switch in the matrix converter A is considered according to the direction of the current flowing through each line U, V, W. By performing switching control, bidirectional power conversion in the voltage-type operation mode (here, interconnection with the system Ea in the first and third embodiments, the motor Eb in the second and fourth embodiments) Driving or charging the storage battery or capacitor Gb) can be performed satisfactorily.

なお、第１実施形態から第４実施形態の双方向電力変換器１０ａ〜１０ｄに用いた双方向スイッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の各スイッチ（Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ）〜（Ｓ６ａ，Ｓ６ｂ）は、逆阻止形のＩＧＢＴとしたが、図９に示すように、ＩＧＢＴ１００に対して該ＩＧＢＴ１００におけるダイオード１１０の導通方向とは逆方向になるように直列にダイオード２００を接続した逆阻止特性を示すＩＧＢＴや逆阻止特性を示す別の半導体素子としてもよい。   The bidirectional switches C1, C2, C3, C4, C5, and C6 used in the bidirectional power converters 10a to 10d of the first to fourth embodiments (S1a, S1b) to (S6a, S6b). ) Is a reverse blocking type IGBT, but as shown in FIG. 9, the reverse blocking characteristic in which the diode 200 is connected in series with the IGBT 100 so as to be opposite to the conduction direction of the diode 110 in the IGBT 100 is shown. It is good also as another semiconductor element which shows IGBT to show or reverse blocking characteristics.

また、第１実施形態から第４実施形態の双方向電力変換器１０ａ〜１０ｄは、三相構成のものであるが、それ以外の相構成、例えば、単相構成のものとしてもよい。この単相構成の場合、第１および第３実施形態の双方向電力変換器１０ａ，１０ｃにおいて、交流側インダクタを各相若しくは何れか一相に設けることができる。   Moreover, although the bidirectional | two-way power converter 10a-10d of 1st Embodiment-4th Embodiment is a thing of a three phase structure, it is good also as a thing of other phase structures, for example, a thing of a single phase structure. In the case of this single phase configuration, in the bidirectional power converters 10a and 10c of the first and third embodiments, the AC side inductor can be provided in each phase or any one phase.

また、第２実施形態および第４実施形態の双方向電力変換器１０ｂ，１０ｄにおいて、交流ラインの各相Ｕ，Ｖ，ＷにＹ結線された、交流側キャパシタＣU，ＣV，ＣWと交流側スイッチＳＷU，ＳＷV，ＳＷWとからなる直列回路を設けているが、それに代えて、交流ラインの各相Ｕ，Ｖ間、各相Ｖ，Ｗ間、各相Ｗ，Ｕ間に、かかる直列回路を設けてもよい。 Further, in the bidirectional power converters 10b and 10d of the second and fourth embodiments, the AC-side capacitors C U , C V , and C W that are Y-connected to the phases U, V, and W of the AC line A series circuit comprising AC side switches SW U , SW V , SW W is provided, but instead, between each phase U, V, between each phase V, W, between each phase W, U of the AC line. Such a series circuit may be provided.

第１実施形態に係る双方向電力変換器の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the bidirectional | two-way power converter which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態の双方向電力変換器におけるマトリクスコンバータの各アーム並びに直流側スイッチおよび交流側スイッチのスイッチング制御状態を示す図であって、図（ａ）は、電流形として使用する場合のスイッチング制御状態を示す図であり、図（ｂ）は、電圧形として使用する場合のスイッチング制御状態を示す図である。It is a figure which shows the switching control state of each arm of a matrix converter in a bidirectional | two-way power converter of 1st Embodiment, a DC side switch, and an AC side switch, Comprising: FIG. It is a figure which shows a state, and a figure (b) is a figure which shows the switching control state in the case of using as a voltage form. 第２実施形態に係る双方向電力変換器の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the bidirectional | two-way power converter which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態の双方向電力変換器におけるマトリクスコンバータの各アーム並びに直流側スイッチおよび交流側スイッチのスイッチング制御状態を示す図であって、図（ａ）は、電流形として使用する場合のスイッチング制御状態を示す図であり、図（ｂ）は、電圧形として使用する場合のスイッチング制御状態を示す図である。It is a figure which shows the switching control state of each arm of a matrix converter in a bidirectional | two-way power converter of 2nd Embodiment, a DC side switch, and an AC side switch, Comprising: FIG. It is a figure which shows a state, and a figure (b) is a figure which shows the switching control state in the case of using as a voltage form. 第３実施形態に係る双方向電力変換器の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the bidirectional | two-way power converter which concerns on 3rd Embodiment. 第３実施形態の双方向電力変換器におけるマトリクスコンバータの各アーム並びに直流側スイッチおよび交流側スイッチのスイッチング制御状態を示す図であって、図（ａ）は、電流形として使用する場合のスイッチング制御状態を示す図であり、図（ｂ）は、電圧形として使用する場合のスイッチング制御状態を示す図である。It is a figure which shows the switching control state of each arm of a matrix converter in a bidirectional | two-way power converter of 3rd Embodiment, and a DC side switch and an AC side switch, Comprising: FIG. It is a figure which shows a state, and a figure (b) is a figure which shows the switching control state in the case of using as a voltage form. 第４実施形態に係る双方向電力変換器の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the bidirectional | two-way power converter which concerns on 4th Embodiment. 第４実施形態の双方向電力変換器におけるマトリクスコンバータの各アーム並びに直流側スイッチおよび交流側スイッチのスイッチング制御状態を示す図であって、図（ａ）は、電流形として使用する場合のスイッチング制御状態を示す図であり、図（ｂ）は、電圧形として使用する場合のスイッチング制御状態を示す図である。It is a figure which shows the switching control state of each arm of a matrix converter in a bidirectional | two-way power converter of 4th Embodiment, and a DC side switch and an AC side switch, Comprising: FIG. It is a figure which shows a state, and a figure (b) is a figure which shows the switching control state in the case of using as a voltage form. 第１実施形態から第４実施形態の双方向電力変換器に用いた双方向スイッチにおける各スイッチの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of each switch in the bidirectional | two-way switch used for the bidirectional | two-way power converter of 1st Embodiment to 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０ａ 双方向電力変換器
Ａ マトリクスコンバータ
Ｃ１〜Ｃ４ 双方向スイッチ
Ｃ１〜Ｃ３ 上アーム
Ｃ４〜Ｃ６ 下アーム
ＣD 直流側キャパシタ
ＣU，ＣV，ＣW 交流側キャパシタ
Ｇａ 直流電源
ＬD 直流側インダクタ
ＬU，ＬV，ＬW 交流側インダクタ
Ｓ１ａ〜Ｓ６ａ 双方向スイッチの一方
Ｓ１ｂ〜Ｓ６ｂ 双方向スイッチの他方
ＳＷD 直流側スイッチ
ＳＷU，ＳＷV，ＳＷW 交流側スイッチ
Ｕ，Ｖ，Ｗ 交流側の各相のライン 10a bidirectional power converter A matrix converter C1~C4 bidirectional switch C1~C3 upper arm C4~C6 lower arm C D DC side capacitor C U, C V, C W AC side capacitor Ga DC power L D DC side inductor L U, L V, L W AC side inductor S1a~S6a one S1b~S6b bidirectional switch of the other SW D DC side switch SW U bidirectional switches, SW V, SW W AC side switches U, V, and W AC side Line for each phase

Claims (7)

各相の上下アームとして、それぞれ、導通方向が互いに逆向きの１対のスイッチよりなる双方向スイッチを使用するマトリクスコンバータによって交流−直流間で相互に電力変換を行う双方向電力変換器において、
直流側に接続される直流電源のプラス端子側およびマイナス端子側の両方またはこれらの一方に直流側インダクタを設け、
交流ラインの各相或いは単相の場合は各相若しくは何れか一相に交流側インダクタを設け、
前記直流側インダクタと並列に直流側スイッチを設け、
前記交流側インダクタと並列にそれぞれ交流側スイッチを設け、
電流形として使用する場合、前記直流側インダクタと並列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオンとし、
電圧形として使用する場合、前記直流側インダクタと並列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオフとすることを特徴とする双方向電力変換器。 In the bidirectional power converter that performs mutual power conversion between AC and DC by a matrix converter that uses a bidirectional switch composed of a pair of switches whose conduction directions are opposite to each other as the upper and lower arms of each phase,
Provide a DC side inductor on both or one of the positive terminal side and negative terminal side of the DC power source connected to the DC side,
In the case of each phase or single phase of the AC line, an AC side inductor is provided for each phase or any one phase,
A DC switch is provided in parallel with the DC inductor,
An AC switch is provided in parallel with the AC inductor,
When used as a current source, turn off the DC side switch in parallel with the DC side inductor, and turn on all the AC side switches in parallel with the AC side inductor,
When used as a voltage type, the bidirectional power converter is characterized in that the direct current side switch parallel to the direct current side inductor is turned on and the alternating current side switch parallel to the alternating current side inductor is turned off. . 各相の上下アームとして、それぞれ、導通方向が互いに逆向きの１対のスイッチよりなる双方向スイッチを使用するマトリクスコンバータによって交流−直流間で相互に電力変換を行う双方向電力変換器において、
直流側に接続される直流電源のプラス端子側およびマイナス端子側の両方またはこれらの一方にインダクタを設け、
交流ラインの各相間にキャパシタを設けるか、または前記交流ラインの各相にＹ結線されたキャパシタを設け、
前記インダクタと並列に直流側スイッチを設け、
前記キャパシタと直列にそれぞれ交流側スイッチを設け、
電流形として使用する場合、前記インダクタと並列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオンとし、
電圧形として使用する場合、前記インダクタと並列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオフとすることを特徴とする双方向電力変換器。 In the bidirectional power converter that performs mutual power conversion between AC and DC by a matrix converter that uses a bidirectional switch composed of a pair of switches whose conduction directions are opposite to each other as the upper and lower arms of each phase,
Provide an inductor on both or one of the positive terminal side and negative terminal side of the DC power source connected to the DC side,
A capacitor is provided between each phase of the AC line, or a Y-connected capacitor is provided for each phase of the AC line,
A DC side switch is provided in parallel with the inductor,
An AC side switch is provided in series with the capacitor,
When used as a current source, turn off the DC side switch in parallel with the inductor, and turn on all the AC side switches in series with the capacitor,
When used as a voltage type, a bidirectional power converter characterized in that the DC side switch in parallel with the inductor is turned on and all the AC side switches in series with the capacitor are turned off. 各相の上下アームとして、それぞれ、導通方向が互いに逆向きの１対のスイッチよりなる双方向スイッチを使用するマトリクスコンバータによって交流−直流間で相互に電力変換を行う双方向電力変換器において、
直流側に接続される直流電源のプラス端子側およびマイナス端子側の両方またはこれらの一方に直流側インダクタを設け、
前記直流側インダクタと前記マトリクスコンバータとの間に、キャパシタと直流側スイッチよりなる直列回路を前記直流電源と並列に設け、
交流ラインの各相或いは単相の場合は各相若しくは何れか一相に交流側インダクタを設け、
前記交流側インダクタと並列にそれぞれ交流側スイッチを設け、
電流形として使用する場合、前記キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオンとし、
電圧形として使用する場合、前記キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記交流側インダクタと並列な前記交流側スイッチを全てオフとすることを特徴とする双方向電力変換器。 In the bidirectional power converter that performs mutual power conversion between AC and DC by a matrix converter that uses a bidirectional switch composed of a pair of switches whose conduction directions are opposite to each other as the upper and lower arms of each phase,
Provide a DC side inductor on both or one of the positive terminal side and negative terminal side of the DC power source connected to the DC side,
Between the DC inductor and the matrix converter, a series circuit composed of a capacitor and a DC switch is provided in parallel with the DC power supply,
In the case of each phase or single phase of the AC line, an AC side inductor is provided for each phase or any one phase,
An AC switch is provided in parallel with the AC inductor,
When used as a current source, turn off the DC side switch in series with the capacitor, and turn on all the AC side switches in parallel with the AC side inductor,
When used as a voltage type, a bidirectional power converter characterized in that the DC side switch in series with the capacitor is turned on, and all the AC side switches in parallel with the AC side inductor are turned off. 各相の上下アームとして、それぞれ、導通方向が互いに逆向きの１対のスイッチよりなる双方向スイッチを使用するマトリクスコンバータによって交流−直流間で相互に電力変換を行う双方向電力変換器において、
直流側に接続される直流電源のプラス端子側およびマイナス端子側の両方またはこれらの一方にインダクタを設け、
前記インダクタと前記マトリクスコンバータとの間に、直流側キャパシタと直流側スイッチよりなる直列回路を前記直流電源と並列に設け、
交流ラインの各相間に交流側キャパシタと交流側スイッチよりなる直列回路を設けるか、または前記交流ラインの各相にＹ結線された交流側キャパシタと交流側スイッチよりなる直列回路を設け、
電流形として使用する場合、前記直流側キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオフとし、かつ、前記交流側キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオンとし、
電圧形として使用する場合、前記直流側キャパシタと直列な前記直流側スイッチをオンとし、かつ、前記交流側キャパシタと直列な前記交流側スイッチを全てオフとすることを特徴とする双方向電力変換器。 In the bidirectional power converter that performs mutual power conversion between AC and DC by a matrix converter that uses a bidirectional switch composed of a pair of switches whose conduction directions are opposite to each other as the upper and lower arms of each phase,
Provide an inductor on both or one of the positive terminal side and negative terminal side of the DC power source connected to the DC side,
Between the inductor and the matrix converter, a series circuit composed of a DC capacitor and a DC switch is provided in parallel with the DC power supply,
Provide a series circuit consisting of an AC side capacitor and an AC side switch between each phase of the AC line, or provide a series circuit consisting of an AC side capacitor and an AC side switch Y-connected to each phase of the AC line,
When used as a current source, turn off the DC side switch in series with the DC side capacitor, and turn on all the AC side switches in series with the AC side capacitor,
When used as a voltage type, a bidirectional power converter characterized in that the DC side switch in series with the DC side capacitor is turned on, and all the AC side switches in series with the AC side capacitor are turned off. . 請求項１から４の何れか一つに記載の双方向電力変換器において、
電流形として使用する場合、直流側から交流側への電力供給を行うときは、
前記マトリクスコンバータの各相の上アームを構成するスイッチのうち、直流側から交流側へ導通するスイッチをスイッチングする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチを常時オフとし、かつ、前記マトリクスコンバータの各相の下アームを構成するスイッチのうち、直流側から交流側へ導通するスイッチを常時オフとする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチをスイッチングすることを特徴とする双方向電力変換器。 The bidirectional power converter according to any one of claims 1 to 4,
When using as a current source, when supplying power from the DC side to the AC side,
Among the switches constituting the upper arm of each phase of the matrix converter, the switch that conducts from the DC side to the AC side is switched, while the switch that conducts from the AC side to the DC side is always off, and the switch of the matrix converter Of the switches constituting the lower arm of each phase, the switch that conducts from the DC side to the AC side is always off, while the switch that conducts from the AC side to the DC side is switched. . 請求項１から４の何れか一つに記載の双方向電力変換器において、
電流形として使用する場合、交流側から直流側への電力供給を行うときは、
前記マトリクスコンバータの各相の上アームを構成するスイッチのうち、交流側から直流側へ導通するスイッチをスイッチングする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチを常時オフとし、かつ、前記マトリクスコンバータの各相の下アームを構成するスイッチのうち、交流側から直流側へ導通するスイッチを常時オフとする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチをスイッチングすることを特徴とする双方向電力変換器。 The bidirectional power converter according to any one of claims 1 to 4,
When using as a current source, when supplying power from the AC side to the DC side,
Of the switches constituting the upper arm of each phase of the matrix converter, the switch that conducts from the AC side to the DC side is switched, while the switch that conducts from the DC side to the AC side is always off, and the matrix converter Of the switches constituting the lower arm of each phase, the switch that conducts from the AC side to the DC side is always off, while the switch that conducts from the DC side to the AC side is switched. . 請求項１から４の何れか一つに記載の双方向電力変換器において、
電圧形として使用する場合、前記交流ラインのそれぞれ各相に流れる電流の向きに関して、
直流側から交流側に向かう方向のときは、前記マトリクスコンバータの当該相の上アームを構成するスイッチのうち、直流側から交流側へ導通するスイッチをスイッチングする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチを常時オフとし、かつ、前記マトリクスコンバータの当該相の下アームを構成するスイッチのうち、直流側から交流側へ導通するスイッチを常時オンとする一方、交流側から直流側へ導通するスイッチを常時オフとし、
交流側から直流側に向かう方向のときは、前記マトリクスコンバータの当該相の下アームを構成するスイッチのうち、交流側から直流側へ導通するスイッチをスイッチングする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチを常時オフとし、かつ、前記マトリクスコンバータの当該相の上アームを構成するスイッチのうち、交流側から直流側へ導通するスイッチを常時オンとする一方、直流側から交流側へ導通するスイッチを常時オフとすることを特徴とする双方向電力変換器。 The bidirectional power converter according to any one of claims 1 to 4,
When used as a voltage type, regarding the direction of the current flowing in each phase of the AC line,
When the direction is from the DC side to the AC side, among the switches constituting the upper arm of the matrix converter, the switch that conducts from the DC side to the AC side is switched, while the switch from the AC side to the DC side is conducted. Of the switches that constitute the lower arm of the phase of the matrix converter, the switch that is always off and the switch that conducts from the DC side to the AC side is always on, while the switch that conducts from the AC side to the DC side Always off,
When the direction is from the AC side to the DC side, among the switches constituting the lower arm of the matrix converter in question, the switch that conducts from the AC side to the DC side is switched, while the switch from the DC side to the AC side is conducted. Of the switches constituting the upper arm of the matrix converter in which the switch is always off, the switch that conducts from the AC side to the DC side is always on, while the switch that conducts from the DC side to the AC side Bidirectional power converter characterized by being always off.
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