[发明专利]功率转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及不间断供电电源装置、太阳能发电系统、燃料电池发电系统、或充电电池储能系统等的、从直流电输出交流电的功率转换装置。

背景技术

作为用于向计算机系统等重要负载稳定地提供交流电的电源装置，广泛使用不间断供电电源装置。例如日本专利特开2006-109603号公报(专利文献1)所揭示的那样，不间断供电电源装置一般包括：整流器，该整流器将交流电转换为直流电；逆变器，该逆变器将直流电转换为交流电；及滤波器，该滤波器用于去除因逆变器的动作而产生的高次谐波。整流器始终将来自商用交流电源的交流电转换为直流电，一边对蓄电池等蓄电装置进行充电，一边向逆变器提供直流电。逆变器将直流电转换为交流电来提供给负载。在商用交流电源停电的情况下，将来自蓄电池等蓄电装置的功率提供给逆变器，逆变器继续向负载提供交流电。

专利文献1日本专利特开2006-109603号公报

发明内容

上述滤波器包含电抗器及电容器。在高次谐波较大的情况下，需要使用例如具有较大的电感量的电抗器。为了增大电抗器的电感量，考虑例如增加线圈的匝数，但电抗器的体积及重量也增大。因此，若增大电抗器的电感量，则产生不间断供电电源装置的体积及重量增大的问题。然而，在日本专利特开2006-109603号公报中，未表示对于上述不间断供电电源装置的大型化的问题的具体的解决方法。

本发明的目的在于提供一种具有适用于小型化及轻量化的结构的功率转换装置。

根据本发明的摘要，是一种功率转换装置，包括第一转换器、直流电提供源、及滤波器。第一转换器包括第一多电平电路，该第一多电平电路可以将直流电压和至少在三个电压值之间变化的交流电压进行相互转换，将直流电转换为交流电来提供给负载。直流电提供源将直流电提供给第一转换器。滤波器包含电抗器及电容器，去除由第一转换器产生的高次谐波。

根据本发明的其他方面，是一种功率转换装置，包含第一及第二转换器、直流电提供源、及滤波器。第一转换器包括第一多电平电路，该第一多电平电路可以将直流电压和至少在三个电压值之间变化的交流电压进行相互转换，将直流电转换为交流电来提供给负载。第二转换器将来自交流电源的交流电转换为直流电，来提供给第一转换器。直流电提供源将直流电提供给第一转换器。滤波器包含电抗器及电容器，去除由第一转换器产生的高次谐波。

根据本发明的另外其他方面，是一种功率转换装置，包含第一、第二、第三转换器、及滤波器。第一转换器包括第一多电平电路，该第一多电平电路可以将直流电压和至少在三个电压值之间变化的交流电压进行相互转换，将直流电转换为交流电来提供给负载。第二转换器将来自交流电压的交流电转换为直流电，来提供给第一转换器。第三转换器在交流电压的供电异常的情况下，转换存储在蓄电装置中的功率的电压值，向第一转换器提供来自蓄电装置的直流电。滤波器包含电抗器及电容器，去除由第一转换器产生的高次谐波。

根据本发明，能够实现功率转换装置的小型化及轻量化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的不间断供电电源装置100的主电路结构的简要框图。

图2是详细说明图1所示的整流器3、逆变器4的结构的电路图。

图3是详细说明图1所示的直流电压转换器7的结构的图。

图4是表示由双电平电路(two-level circuit)电路构成的单相逆变器的图。

图5是图4所示的逆变器41的等效电路。

图6是表示逆变器41的线电压的图。

图7是图2所示的逆变器4的U相桥臂4U及V相桥臂4V的等效电路图。

图8是表示图7所示的单相三电平逆变器的线电压的图。

图9是表示在将设置于双电平逆变器的输出侧的滤波电抗器设定为5％、使逆变器以10kHz的频率进行开关的情况下对电抗器电流进行仿真后的结果的图。

图10是表示在将设置于双电平逆变器的输出侧的滤波电抗器设定为10％、使逆变器以10kHz的频率进行开关的情况下对电抗器电流进行仿真后的结果的图。

图11是表示在将设置于三电平逆变器的输出侧的滤波电抗器设定为5％、使逆变器以10kHz的频率进行开关的情况下对电抗器电流进行仿真后的结果的图。

图12是表示由双电平逆变器产生的高次谐波电流(图9)的频谱的图。

图13是表示由三电平逆变器产生的高次谐波电流(图11)的频谱的图。

图14是表示双电平逆变器的对地电位变动及三电平逆变器的对地电位变动的仿真结果的图。