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特許6376942ＤＣ／ＡＣインバータ

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6376942

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】ＤＣ／ＡＣインバータ

(51)【国際特許分類】

H02M 7/48 20070101AFI20180813BHJP

H02M 3/155 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

H02M3/155 U

【請求項の数】8

【外国語出願】

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-221278(P2014-221278)

(22)【出願日】2014年10月30日

(65)【公開番号】特開2015-97470(P2015-97470A)

(43)【公開日】2015年5月21日

【審査請求日】2017年6月21日

(31)【優先権主張番号】13193014.1

(32)【優先日】2013年11月15日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】503163527

【氏名又は名称】ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィ

【氏名又は名称原語表記】ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩＥＬＥＣＴＲＩＣＲ＆ＤＣＥＮＴＲＥＥＵＲＯＰＥＢ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅一宏

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100161171

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田潤一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100179914

【弁理士】

【氏名又は名称】光永和宏

(74)【代理人】

【識別番号】100161115

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野智史

(72)【発明者】

【氏名】ジェフリー・エヴァンチュク

(72)【発明者】

【氏名】ロラン・フーブ

(72)【発明者】

【氏名】ギョーム・ルフェーブル

【審査官】栗栖正和

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１２２０３８３６（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１２−２５７３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０−２５２４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Annette Von Jouanne et al.，"A Multilevel Inverter Approach Prividing DC-Link Balancing, Ride-Through Enhancement, and Common-Mode Voltage Elimination"，IEEE Trans. on Industrial Electronics，米国，IEEE，２００２年８月，VOL. 49, NO. 4，pp. 739-745.

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ７／４８−７／４８７

Ｈ０２Ｍ３／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１及び第２のスイッチを含むＤＣ／ＡＣインバータであって、
各スイッチの一端子が、前記ＤＣ／ＡＣインバータのそれぞれの入力部に接続され、
前記スイッチの他の端子が、互いに接続されるとともに第３のスイッチの一端子に接続され、
前記第３のスイッチが双方向スイッチであり、
前記第３のスイッチのもう一方の端子が、第１及び第２のコンデンサに接続され、
各コンデンサの一端子が、前記ＤＣ／ＡＣインバータのそれぞれの入力部に接続され、
前記コンデンサの他の端子が互いに接続され、
第１の期間中に、前記双方向スイッチが導通するとともに、前記第１及び第２のスイッチが導通せず、
第２の期間中に、前記第１のスイッチが導通するとともに、前記第２のスイッチ、前記双方向スイッチが導通せず、
第３の期間中に、前記双方向スイッチが導通するとともに、前記第１及び第２のスイッチが導通せず、
第４の期間中に、前記第２のスイッチが導通するとともに、前記第１のスイッチ、前記双方向スイッチが導通せず、
前記ＤＣ／ＡＣインバータが、各期間の終了の前に、前記第２のコンデンサの電圧を少なくとも１つの所与の値に設定するためのＤＣ／ＤＣコンバータを含み、
前記第１の期間中に、前記第２のコンデンサの電圧は前記ＤＣ／ＡＣインバータの入力部における電圧からヌル値へと下降し、前記第１の期間の終了の前に、前記第２のコンデンサの電圧はヌル値と等しくなり、
前記第２の期間中に、前記第２のコンデンサの電圧はヌル値に等しく、
前記第３の期間中に、前記第２のコンデンサの電圧はヌル値から前記ＤＣ／ＡＣインバータの入力部における電圧へと上昇し、前記第３の期間の終了の前に、前記第２のコンデンサの値は前記ＤＣ／ＡＣインバータの入力部における電圧に等しくなり、
前記第４の期間中に、前記第２のコンデンサの電圧は前記ＤＣ／ＡＣインバータの入力部における電圧に等しい
ことを特徴とする、ＤＣ／ＡＣインバータ。

【請求項2】

前記ＤＣ／ＤＣコンバータが、第１のインダクタ並びに第４及び第５のスイッチから構成される双方向バックコンバータであり、
各第４及び第５のスイッチの一端子が、前記ＤＣ／ＡＣインバータのそれぞれの入力部に接続され、
前記第４及び第５のスイッチの他の端子が、互いに接続されるとともに前記第１のインダクタの一端子に接続され、
前記第１のインダクタのもう一方の端子が、互いに接続される前記コンデンサの端子に接続される
ことを特徴とする、請求項１に記載のＤＣ／ＡＣインバータ。

【請求項3】

前記ＤＣ／ＡＣインバータが、第６及び第７のスイッチを更に含み、
各第６及び第７のスイッチの一端子が、前記ＤＣ／ＡＣインバータのそれぞれの入力部に接続され、
前記第６及び第７のスイッチの他の端子が、互いに接続されるとともに第２のインダクタの一端子に接続され、
前記第２のインダクタのもう一方の端子が、前記ＤＣ／ＡＣインバータの第１の出力部に接続され、
前記ＤＣ／ＡＣインバータの第２の出力部が、互いに接続される前記第１及び第２スイッチ端子の端子に接続される
ことを特徴とする、請求項２に記載のＤＣ／ＡＣインバータ。

【請求項4】

前記第１及び第３の期間が、同じ継続時間を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＤＣ／ＡＣインバータ。

【請求項5】

前記第２及び第４の期間が、同じ継続時間を有することを特徴とする、請求項４に記載のＤＣ／ＡＣインバータ。

【請求項6】

前記第１及び第３の期間の継続時間の合計が、前記第２の期間の継続時間と等しいことを特徴とする、請求項５に記載のＤＣ／ＡＣインバータ。

【請求項7】

前記双方向スイッチが、第８及び第９のスイッチから構成され、
前記第８のスイッチの一端子が、前記第１及び第２のスイッチの他の端子に接続され、
前記第８のスイッチのもう一方の端子が、前記第９のスイッチの端子に接続され、
前記第９のスイッチのもう一方の端子が、前記第１及び前記第２のコンデンサに接続される
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＤＣ／ＡＣインバータ。

【請求項8】

前記双方向スイッチが、第８のスイッチ及び４つのダイオードから構成され、
第１のダイオードのアノードが、前記第１及び第２のコンデンサに接続され、
前記第１のダイオードのカソードが、第２のダイオードのカソード及び前記第８のスイッチの端子に接続され、
前記第２のダイオードのアノードが、第３のダイオードのカソード並びに前記第１及び第２のスイッチの端子に接続され、
前記第３のダイオードのアノードが、前記第８のスイッチのもう一方の端子及び第４のダイオードのアノードに接続され、
前記第４のダイオードのカソードが、前記第１のダイオードのアノードに接続される
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＤＣ／ＡＣインバータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般にＤＣ／ＡＣインバータに関する。

【背景技術】

【0002】

光起電力セルは、太陽エネルギーを電気エネルギーに直接変換する。光起電力セルによって生成された電気エネルギーは、経時的に抽出し、電力の形で用いることができる。光起電力セルからの直流電力は、所望の出力電圧を維持するＤＣ／ＤＣコンバータ回路及びＤＣ／ＡＣインバータ回路のような変換装置に供給される。

【0003】

光起電力ＤＣ／ＡＣ無変圧器インバータを検討する場合に、多くの態様を考慮しなければならない。最も関係があるのは、効率及び漏れ電流である。

【0004】

最大量のエネルギーを得るために、コンバータにおける損失は、できるだけ最小化されなければならない。光起電力パネルが接地されないので、光起電力パネル端子とグランドとの間に高い寄生容量が存在する。電力トポロジにおけるのと同様に、グランド寄生コンデンサ（ground parasitic capacitors）を通って流れる高い漏れ電流を回避するために、光起電力パネル端子とグランドとの間の電圧は、合理的な範囲でしか変動できない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、グランド寄生コンデンサを通って流れる漏れ電流を制限する新しいＤＣ／ＡＣインバータ構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的のために、本発明は、
第１及び第２のスイッチを含むＤＣ／ＡＣインバータであって、
各スイッチの一端子が、ＤＣ／ＡＣインバータのそれぞれの入力部に接続され、
スイッチの他の端子が、互いに接続されるとともに第３のスイッチの一端子に接続され、
第３のスイッチが双方向スイッチであり、
第３のスイッチのもう一方の端子が、第１及び第２のコンデンサに接続され、
各コンデンサの一端子が、ＤＣ／ＡＣインバータのそれぞれの入力部に接続され、
コンデンサの他の端子が、互いに接続され、
第１の期間中に、双方向スイッチが導通するとともに、第１及び第２のスイッチが導通せず、
第２の期間中に、第１のスイッチが導通するとともに、第２のスイッチ、双方向スイッチが導通せず、
第３の期間中に、双方向スイッチが導通するとともに、第１及び第２のスイッチが導通せず、
第４の期間中に、第２のスイッチが導通するとともに、第１のスイッチ、双方向スイッチが導通せず、
ＤＣ／ＡＣコンバータが、各期間の終了の前に第２のコンデンサの電圧を少なくとも１つの所与の値に設定するための手段を含む
ことを特徴とするＤＣ／ＡＣインバータに関する。

【0007】

従って、グランド寄生コンデンサを通って流れる漏れ電流が制限される。

【0008】

特定の特徴によれば、所与の値は、第１及び第２の期間の終了の前にヌル値と等しい。

【0009】

従って、ＤＣ／ＡＣインバータの一入力部とグランドとの間の電圧は、第１の期間から第２の期間までの遷移中及び第２の期間から第３の期間までの遷移中に連続し、そのとき、グランド寄生コンデンサを通って流れる漏れ電流が制限される。

【0010】

特定の特徴によれば、所与の値は、第３及び第４の期間の終了の前に、ＤＣ／ＡＣインバータの入力部における電圧と等しい。

【0011】

従って、ＤＣ／ＡＣインバータのもう一方の一入力部とグランドとの間の電圧は、第３の期間から第４の期間までの遷移中及び第３の期間から第１の期間までの遷移中に連続し、そのとき、グランド寄生コンデンサを通って流れる漏れ電流が制限される。

【0012】

特定の特徴によれば、各期間の終了の前に第２のコンデンサの電圧を少なくとも１つの所与の値に設定するための手段は、ＤＣ／ＤＣコンバータである。

【0013】

従って、第２のコンデンサの電圧の制御は、実施するのが簡単である。

【0014】

特定の特徴によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１のインダクタ並びに第４及び第５のスイッチから構成される双方向バックコンバータであり、
各第４及び第５のスイッチの一端子は、ＤＣ／ＡＣインバータのそれぞれの入力部に接続され、
第４及び第５のスイッチの他の端子は、互いに接続されるとともに第１のインダクタの一端子に接続され、
第１のインダクタのもう一方の端子は、互いに接続されるコンデンサの端子に接続される。

【0015】

従って、ＤＣ／ＤＣコンバータは、適切なデューティサイクルを適用することによって、コンデンサ電圧を制御することができる。

【0016】

特定の特徴によれば、ＤＣ／ＡＣインバータは、第６及び第７のスイッチを更に含み、
各第６及び第７のスイッチの一端子は、ＤＣ／ＡＣインバータのそれぞれの入力部に接続され、
第６及び第７のスイッチの他の端子は、互いに接続されるとともに第２のインダクタの一端子に接続され、
第２のインダクタのもう一方の端子は、ＤＣ／ＡＣインバータの第１の出力部に接続され、
ＤＣ／ＡＣインバータの第２の出力部は、互いに接続される第１及び第２スイッチ端子に接続される。

【0017】