CN109769404B - 系统互连逆变器装置及其运转方法 - Google Patents

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Abstract

提供具备3级逆变器、电压检测器和控制部的系统互连逆变器装置。3级逆变器具有多个开关元件，连接于直流电源及交流的电力系统，将从直流电源供给的直流电力通过各开关元件的通断而从直流电力变换为交流电力，并将交流电力向电力系统供给。电压检测器检测电力系统的交流电压。控制部基于电压检测器的检测结果，进行电力系统的瞬时电压下降的检测，在没有检测到瞬时电压下降的状态下，使用单极调制方式控制各开关元件，在检测到瞬时电压下降的状态下，使用双极调制方式控制各开关元件，从而控制由3级逆变器进行的从直流电力向交流电力的变换。由此，提供抑制开关损耗、稳定动作的系统互连逆变器装置。

Description

系统互连逆变器装置及其运转方法
技术领域
本发明涉及系统互连逆变器装置及其运转方法。
背景技术
有将直流电力变换为交流电力、并将变换后的交流电力向交流电力系统供给的系统互连逆变器装置。在系统互连逆变器装置中，使用3级逆变器，输出3级的电压。3级逆变器具有多个开关元件。3级逆变器的各开关元件的接通/断开例如通过3级PWM调制方式来控制。由此，输出3级的电压。3级逆变器与2级逆变器相比，能够使输出电压波形更接近于正弦波。例如，能够抑制高次谐波成分，实现输出侧的滤波器的小型化。
作为3级PWM调制方式，已知例如将正的脉冲状电压或负的脉冲状电压连续地输出的单极调制方式、将正负的脉冲状电压隔着零电压交替地输出的双极调制方式等(例如非专利文献1)。双极调制方式与单极调制方式相比，能够使输出电压的波形更接近于正弦波。另一方面，单极调制方式与双极调制方式相比，在稳定运转中的直流电压高的情况下，能够抑制伴随着各开关元件的接通/断开的开关损耗。
近年来，在系统互连逆变器装置中，要求在发生了瞬时电压下降等暂时性交流电力系统的不良状况的情况下也不异常停止而继续动作的FRT(Fault Ride Through(故障穿越))功能。
当在具有FRT功能的系统互连逆变器装置中使用单极调制方式，则在发生瞬时电压下降而调制度变低了的情况下，容易发生低次的高次谐波。换言之，在FRT的运转期间中，输出电压波形失真。在使用双极调制方式的情况下，能够抑制FRT的运转期间中的高次谐波的发生，另一方面，稳定运转中的开关损耗增大。
因此，在系统互连逆变器装置中，希望抑制开关损耗并且得到更稳定的动作。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：福田昭治、铃木邦生，“使用载波的多级PWM法的高次谐波特性评价”，电气学会论文志D(产业应用部门志)，119卷6号，平成11年，p.769－775(福田昭治、鈴木邦生、「キャリア波を用いたマルチレベルPWM法の高調波特性評価」、電気学会論文誌D(産業応用部門誌)、119巻6号、平成11年、p.769－775)
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供抑制开关损耗并且稳定动作的系统互连逆变器装置及其运转方法。
用来解决课题的手段
根据本发明的实施方式，提供具备3级逆变器、电压检测器和控制部的系统互连逆变器装置。上述3级逆变器具有多个开关元件，连接于直流电源及交流的电力系统，将从上述直流电源供给的直流电力通过上述多个开关元件的通断而从直流电力变换为交流电力，将上述交流电力向上述电力系统供给。上述电压检测器检测上述电力系统的交流电压。上述控制部基于上述电压检测器的检测结果，进行上述电力系统的瞬时电压下降的检测，在没有检测到上述瞬时电压下降的状态下，使用单极调制方式控制上述多个开关元件的动作，在检测到上述瞬时电压下降的状态下，使用双极调制方式控制上述多个开关元件的动作，从而控制由上述3级逆变器进行的从上述直流电力向上述交流电力的变换。
发明效果
根据本发明的技术方案，提供抑制开关损耗并且稳定动作的系统互连逆变器装置及其运转方法。
附图说明
图1是示意地表示实施方式的系统互连逆变器装置的框图。
图2的(a)及图2的(b)是示意地表示实施方式的PWM控制器的动作的一例的曲线图。
图3是示意地表示实施方式的系统互连逆变器装置的运转方法的一例的流程图。
图4是示意地表示实施方式的3级逆变器的一例的框图。
图5是示意地表示实施方式的3级逆变器的另一例的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对各实施方式进行说明。
另外，附图是示意性或概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等并不一定与现实相同。此外，即使是表示相同部分的情况，也有根据附图而将各自的尺寸、比率不同地表示的情况。
另外，在本申请说明书和各图中，对于针对已给出的图而描述过的要素同样的要素赋予相同的标号，适当省略详细的说明。
图1是示意地表示实施方式的系统互连逆变器装置的框图。
如图1所示，系统互连逆变器装置10具备主电路部12和控制部14。主电路部12具有3级逆变器20、断路器21、22、滤波电容器24、25、滤波电抗器26、电压检测器31～33和电流检测器36～38。
3级逆变器20经由断路器21连接于直流电源2。此外，3级逆变器20经由断路器22连接于交流电力系统4。3级逆变器20将从直流电源2供给的直流电力变换为交流电力，将变换后的交流电力向电力系统4供给。
直流电源2例如是太阳能发电机。在此情况下，系统互连逆变器装置10也有被称作功率调节器(power conditioner)的情况。直流电源2并不限于太阳能发电机，可以是能够将直流电力向系统互连逆变器装置10供给的任意的发电机或电源。
电力系统4的交流电力既可以是单相交流电力，也可以是三相交流电力等。3级逆变器20既可以将直流电力变换为单相交流电力，也可以将直流电力变换为三相交流电力。
3级逆变器20通过各开关元件40的接通/断开，将从直流电源2供给的直流电力变换为交流电力。
3级逆变器20例如基于从直流电源2供给的直流电压VDC，输出0V、1/2VDC、VDC这3级的电压。更详细地讲，输出－VDC、－1/2VDC、0V、1/2VDC、VDC的电压。由此，3级逆变器20将直流电力变换为交流电力。3级逆变器20的电路结构可以是能够输出3级的电压的任意电路结构。
各开关元件40例如采用GTO(Gate Turn－Off thyristor)、IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)等自灭弧型的半导体元件。各开关元件40具有一对主端子、和控制端子。控制端子例如是栅极端子。各开关元件40根据控制端子的电压，切换接通状态和断开状态。各开关元件40的控制端子连接于控制部14。控制部14通过切换各开关元件40的接通/断开，控制3级逆变器20的从直流电力向交流电力的变换。
断路器21设置在直流电源2与3级逆变器20之间。断路器21切换将3级逆变器20连接到直流电源2的状态和将3级逆变器20从直流电源2切断的状态。断路器22设置在电力系统4与3级逆变器20之间。断路器22切换将3级逆变器20连接到电力系统4的状态和将3级逆变器20从电力系统4切断的状态。各断路器21、22的各状态的切换例如通过控制部14来控制。各断路器21、22例如也可以对应于电流值、电压值等自动地进行各状态的切换。各断路器21、22根据需要而设置，可以省略。
滤波电容器24设置在直流电源2与3级逆变器20之间。在该例中，滤波电容器24设置在断路器21与3级逆变器20之间。滤波电容器24抑制例如来自直流电源2的直流电力中包含的噪声。换言之，滤波电容器24使直流电压平滑化。
滤波电容器25及滤波电抗器26设置在电力系统4与3级逆变器20之间。在该例中，滤波电容器25及滤波电抗器26设置在断路器22与3级逆变器20之间。
滤波电抗器26的一端连接于3级逆变器20的交流输出端子。滤波电容器25及滤波电抗器26抑制从3级逆变器20输出的输出电压VOUT及输出电流IOUT的高次谐波成分，使输出电压波形及输出电流波形更接近于正弦波。
在该例中，为了方便而图示了1个滤波电容器25及1个滤波电抗器26。例如，在电力系统4的交流电力是三相交流电力的情况下，滤波电容器25及滤波电抗器26与交流电力的各相对应而设置。即，在三相交流电力的情况下，滤波电容器25及滤波电抗器26分别设置有各3个。
电压检测器31设置在直流电源2与断路器21之间。电压检测器31连接于控制部14。电压检测器31检测直流电源2的直流电压VDC，将检测结果向控制部14输入。
电压检测器32设置在滤波电抗器26与断路器22之间。电压检测器32连接于控制部14。电压检测器32检测3级逆变器20的输出电压VOUT，将检测结果向控制部14输入。
电压检测器33设置在断路器22与电力系统4之间。电压检测器33连接于控制部14。电压检测器33检测电力系统4的交流电压VAC，将检测结果向控制部14输入。
此外，在3级逆变器20的输出电压VOUT及电力系统4的交流电压VAC是三相交流电压的情况下，电压检测器32及电压检测器33检测三相交流电压的各相的电压值，将检测结果向控制部14输入。
电流检测器36设置在断路器21与3级逆变器20之间。电流检测器36连接于控制部14。电流检测器36检测直流电源2的直流电流IDC，将检测结果向控制部14输入。
电流检测器37设置在3级逆变器20与滤波电抗器26之间。电流检测器37连接于控制部14。电流检测器37检测3级逆变器20的输出电流IOUT，将检测结果向控制部14输入。
电流检测器38设置在滤波电抗器26与断路器22之间。电流检测器38连接于控制部14。电流检测器38检测电力系统4的交流电流IAC，将检测结果向控制部14输入。
在3级逆变器20的输出电流IOUT及电力系统4的交流电流IAC是三相交流电流的情况下，电流检测器37及电流检测器38检测三相交流电流的各相的电流值，将检测结果向控制部14输入。
控制部14具有控制基板60、PWM(Pulse Width Modulation)控制器62、栅极基板64和瞬低检测部66。各电压检测器31～33及各电流检测器36～38各自的检测结果被向控制基板60输入。此外，3级逆变器20的输出电流IOUT的电流指令值被向控制基板60输入。输出电流IOUT的电流指令值换言之是电力系统4的交流电流IAC的电流指令值。电流指令值例如是dq变换后的有效值换算值。电流指令值例如可以是正弦波状的信号。电流指令值既可以是预先决定的固定值，也可以根据来自上位控制器的输入等而变化。
控制基板60基于被输入的各电压检测器31～33的检测结果、各电流检测器36～38的检测结果、以及电流指令值，生成用来使输出电流IOUT接近于电流指令值的电压基准VR(参照图2)。并且，控制基板60将生成的电压基准VR向PWM控制器62输入。电压基准VR例如是正弦波状的信号。在3级逆变器20的输出是三相交流电力的情况下，控制基板60按照各相生成电压基准VR。
PWM控制器62基于输入的电压基准VR，生成用来切换3级逆变器20的各开关元件40的接通/断开的PWM信号。PWM控制器62通过将电压基准VR与载波信号CS1、CS2(参照图2)进行比较，生成PWM信号。载波信号CS1、CS2例如是三角波状的信号。PWM控制器62例如生成与各开关元件40对应的多个PWM信号。PWM控制器62将生成的各PWM信号向栅极基板64输入。
栅极基板64连接于PWM控制器62，并且连接于各开关元件40的控制端子。栅极基板64根据输入的各PWM信号生成每个开关元件40的多个栅极信号(驱动信号)，将生成的各栅极信号向各开关元件40的各自的控制端子输入。由此，控制部14控制各开关元件40的接通/断开。
由电压检测器33得到的电力系统4的交流电压VAC的检测结果被向瞬低检测部66输入。瞬低检测部66基于被输入的交流电压VAC的检测结果，进行电力系统4的瞬时电压下降的检测，将检测结果向PWM控制器62输入。瞬低检测部66例如在交流电压VAC的残留电压不到第1阈值的情况下，检测出电力系统4的瞬时电压下降的发生。瞬低检测部66例如在检测到瞬时电压下降后，在交流电压VAC的残留电压成为第2阈值以上的情况下，检测出电力系统4从瞬时电压下降的恢复。
残留电压是下降后的电压相对于下降前的电压的比率。第1阈值例如是80％。第2阈值例如是90％。瞬低检测部66例如在交流电压VAC的残留电压不到80％的情况下，检测出电力系统4的瞬时电压下降的发生，在成为90％以上的情况下，检测出电力系统4从瞬时电压下降的恢复。这样，使第2阈值比第1阈值大。换言之，使交流电压VAC的残留电压的判定带有滞后。由此，能够抑制瞬低检测部66的输出在瞬时电压下降的检出状态和非检出状态下交替地切换。另外，交流电压VAC的残留电压的判定也可以并不一定带有滞后。第2阈值也可以与第1阈值相同。第2阈值只要是第1阈值以上就可以。
图2的(a)及图2的(b)是示意地表示实施方式的PWM控制器的动作的一例的曲线图。
图2的(a)示意地表示PWM控制器62的单极调制方式的动作的一例。图2的(b)示意地表示PWM控制器62的双极调制方式的动作的一例。PWM控制器62使用单极调制方式和双极调制方式，切换各方式而进行PWM信号的生成。
如图2的(a)及图2的(b)所示，PWM控制器62在单极调制方式及双极调制方式的各个方式中，使用1个电压基准VR和2个载波信号CS1、CS2。载波信号CS2的直流偏置成分与载波信号CS1的直流偏置成分不同。在该例中，单极调制方式换言之是双载波单极PWM方式，双极调制方式换言之是双载波双极PWM方式。
在单极调制方式中，载波信号CS1、CS2各自的振幅是0.5。此外，在单极调制方式中，载波信号CS1的直流偏置成分是0.5，载波信号CS2的直流偏置成分是-0.5。
在双极调制方式中，载波信号CS1、CS2各自的振幅是1.0。此外，在双极调制方式中，载波信号CS1的直流偏置成分是0.5，载波信号CS2的直流偏置成分是-0.5。
另外，各方式下的载波信号CS1、CS2的振幅及直流偏置成分并不限于上述，在能够控制3级逆变器20的动作的范围中能够任意地设定。关于各方式下的PWM信号的生成方法、以及3级逆变器20的各开关元件40的控制方法，例如在上述非专利文献1等中更详细地进行了记载。
PWM控制器62根据瞬低检测部66的检测结果，切换单极调制方式和双极调制方式。PWM控制器62在瞬低检测部66没有检测到瞬时电压下降的情况下，使用单极调制方式进行PWM信号的生成。并且，PWM控制器62在瞬低检测部66检测到瞬时电压下降的情况下，使用双极调制方式进行PWM信号的生成。
PWM控制器62对应于瞬低检测部66检测出的瞬时电压下降，从单极调制方式切换为双极调制方式，对应于检测出的从瞬时电压下降的恢复，从双极调制方式切换为单极调制方式。
PWM控制器62例如通过使各载波信号CS1、CS2的振幅变化，切换单极调制方式和双极调制方式。PWM控制器62例如通过使各载波信号CS1、CS2的振幅从0.5变化为1.0，从单极调制方式切换为双极调制方式。此时，PWM控制器62例如通过使各载波信号CS1、CS2的振幅在规定时间从0.5向1.0单调增加，使得从单极调制方式逐渐变化为双极调制方式。由此，能够抑制调制方式的急变。例如，能够抑制伴随着调制方式的急变的噪声的发生等。
同样，PWM控制器62例如通过使各载波信号CS1、CS2的振幅在规定时间从1.0向0.5单调减少，使得从双极调制方式向单极调制方式逐渐变化。
单极调制方式和双极调制方式的切换并不限于各载波信号CS1、CS2的振幅，也可以使用各载波信号CS1、CS2的直流偏置成分来进行。PWM控制器62例如使用各载波信号CS1、CS2的振幅及直流偏置成分的至少一方，切换单极调制方式和双极调制方式。在单极调制方式和双极调制方式的切换中，例如也可以还使电压基准VR的振幅变化。
在单极调制方式和双极调制方式的切换中，例如也可以使各载波信号CS1、CS2的频率(载波频率)变化。双极调制方式下的各载波信号CS1、CS2的频率例如设定为单极调制方式下的各载波信号CS1、CS2的频率的一半。由此，例如能够使3级逆变器20的各开关元件40的开关频率在各方式间实质上相同。
在单极调制方式和双极调制方式的切换中，各载波信号CS1、CS2的振幅及直流偏置成分的至少一方既可以如上述那样使得逐渐地变化，也可以有选择地切换为单极调制方式的值和双极调制方式的值。在使振幅及直流偏置成分的至少一方逐渐变化的情况下，振幅及直流偏置成分的至少一方的值既可以连续地变化，也可以阶段性地变化。
此外，在使振幅及直流偏置成分的至少一方逐渐地变化的情况下，各方式的变化所需要的规定时间优选的是不到0.1秒。规定时间例如优选的是0.01秒以上不到0.1秒之程度。
图3是示意地表示实施方式的系统互连逆变器装置的运转方法的一例的流程图。
如图3所示，当系统互连逆变器装置10的控制部14开始动作，则使瞬低检测部66进行瞬时电压下降的检测(图3的步骤S1)。瞬低检测部66基于从电压检测器33输入的交流电压VAC的检测结果，进行电力系统4的瞬时电压下降的检测，将检测结果向PWM控制器62输入。
此外，当控制部14开始动作，则使控制基板60开始电压基准VR的生成。控制基板60基于各电压检测器31～33的检测结果、各电流检测器36～38的检测结果、以及电流指令值等，生成电压基准VR，将电压基准VR向PWM控制器62输入。
PWM控制器62在没有检测到瞬时电压下降的情况下，使用单极调制方式生成PWM信号，将PWM信号向栅极基板64输入(图3的步骤S2)。
栅极基板64基于输入的PWM信号，生成3级逆变器20的各开关元件40的栅极信号，将各栅极信号向各开关元件40的控制端子输入，由此控制各开关元件40的接通/断开。即，控制由3级逆变器20进行的从直流电力向交流电力的变换(图3的步骤S3)。
控制部14在没有由瞬低检测部66检测到瞬时电压下降的情况下，反复执行上述的步骤S1～步骤S3的处理。由此，直流电源2的直流电力被变换为交流电力，变换后的交流电力被向电力系统4供给。
另一方面，PWM控制器62在由瞬低检测部66检测到瞬时电压下降的情况下，将调制方式从单极调制方式切换为双极调制方式。此时，PWM控制器62使得在规定时间从单极调制方式向双极调制方式逐渐变化。并且，PWM控制器62使用双极调制方式生成PWM信号，将PWM信号向栅极基板64输入(图3的步骤S4)。
与步骤S3同样，栅极基板64根据PWM信号生成各开关元件40的栅极信号，控制各开关元件40的接通/断开(图3的步骤S5)。由此，控制部14提供在发生瞬时电压下降时也继续运转的FRT功能。更详细地讲，提供LVRT(Low Voltage Ride Through)功能。
控制部14在由瞬低检测部66检测到瞬时电压下降的发生的情况下，从检测出瞬时电压下降的定时开始计时，判定是否经过了规定时间(图3的步骤S6)。规定时间例如是1秒。
在没有经过规定时间的情况下，控制部14向步骤S1返回。在瞬时电压下降继续的情况下，反复进行步骤S4～步骤S6的处理，执行发生瞬时电压下降时的运转继续的动作。另一方面，在规定时间的经过之前，检测到从瞬时电压下降恢复的情况下，PWM控制器62将调制方式从双极调制方式切换为单极调制方式，向步骤S1～步骤S3的稳定时的动作返回。
控制部14在判定为从瞬时电压下降的发生起经过了规定时间的情况下，停止3级逆变器20的各开关元件40的控制。换言之，控制部14在从检测到电压下降起经过了规定时间的情况下，判断为是电力系统4的系统事故，使3级逆变器20的动作进行报错停止。
这样，根据本实施方式的系统互连逆变器装置10，在没有检测到瞬时电压下降的发生的状态下，使用单极调制方式控制3级逆变器20的各开关元件40的动作，在检测到瞬时电压下降的发生的状态下，使用双极调制方式控制3级逆变器20的各开关元件40的动作。换言之，系统互连逆变器装置10在调制度高的状态下使用单极调制方式，在调制度低的状态下使用双极调制方式。另外，调制度是由VAC(有效值)/VDC表示的直流电压与交流电压的比率。
在双极调制方式下，在调制度高的情况下(例如0.5以上)，与单极调制方式相比，伴随着各开关元件40的接通/断开的开关损耗增大。系统互连逆变器装置10在没有检测到瞬时电压下降的发生的调制度高的状态下，使用单极调制方式。由此，根据系统互连逆变器装置10，能够抑制稳定运转时的开关损耗的增大。
此外，在单极调制方式下，在调制度低的情况下(例如不到0.5)，与双极调制方式相比，容易发生低次的高次谐波。系统互连逆变器装置10在检测到瞬时电压下降的发生的调制度低的状态下，使用双极调制方式。由此，根据系统互连逆变器装置10，能够抑制FRT的运转期间中的高次谐波的发生。例如，在FRT的运转期间中，也输出接近于正弦波的波形，能够得到稳定的动作。
这样，根据本实施方式的系统互连逆变器装置10，对应于瞬时电压下降的检测结果，切换单极调制方式和双极调制方式。由此，能够抑制开关损耗并且得到稳定的动作。
例如，在太阳能发电的FRT功能中，要求对于残留电压是20％以上且持续时间为1秒以内的瞬时电压下降，不进行栅极闭锁(gate block)而进行运转继续，在电压恢复后0.1秒以内恢复为电压下降前的80％以上的输出。
相对于此，根据系统互连逆变器装置10，例如在残留电压不到80％的情况下检测瞬时电压下降的发生，从检测到瞬时电压下降起在0.1秒以内从单极调制方式切换为双极调制方式而继续运转，在残留电压成为90％以上的情况下检测从瞬时电压下降的恢复，从检测到恢复起在0.1秒以内从双极调制方式切换为单极调制方式，将电压下降前的80％以上的交流电压输出。由此，在系统互连逆变器装置10中，能够满足太阳能发电的FRT功能。
图4是示意地表示实施方式的3级逆变器的一例的框图。如图4所示，3级逆变器INV1(20)具有多个开关元件40、多个整流元件41、42和多个电荷蓄积元件43、44。在该例中，3级逆变器INV1是三相电桥型。在该例中，电力系统4的交流电力及3级逆变器INV1变换的交流电力是三相交流电力。
3级逆变器INV1具有直流端子20p、20n、交流端子20u、20v、20w、以及6个臂AU、AV、AW、AX、AY、AZ。3级逆变器INV1经由直流端子20p、20n连接于直流电源2。并且，3级逆变器INV1经由交流端子20u、20v、20w连接于电力系统4。
各臂AU、AV、AW、AX、AY、AZ设置在直流端子20p、20n之间。在3级逆变器INV1中，臂AU与臂AX的连接点、臂AV与臂AY的连接点、以及臂AW与臂AZ的连接点分别成为交流端子20u、20v、20w。
在该例中，3级逆变器INV1具有12个开关元件40、12个整流元件41、6个整流元件42和2个电荷蓄积元件43、44。各开关元件40被三相桥接。各整流元件41反并联连接于各开关元件40。电荷蓄积元件43、44串联连接在直流端子20p、20n之间。电荷蓄积元件43、44例如是电容器。由此，电荷蓄积元件43、44的连接点成为中性点20c。
与各交流端子20u、20v、20w连接的各相的臂AU、AV、AW、AX、AY、AZ各自的结构实质上相同。因而，这里作为例示而对与交流端子20u(U相)连接的2个臂AU、AX进行说明。
正侧的臂AU具有串联连接的2个开关元件Q1、Q2、与各个开关元件Q1、Q2反并联连接的整流元件DF1、DF2、以及连接在各开关元件Q1、Q2的串联连接点与中性点20c之间的整流元件DC1。
同样，负侧的臂AX具有串联连接的2个开关元件Q3、Q4、与各个开关元件Q3、Q4反并联连接的整流元件DF3、DF4、以及连接在各开关元件Q3、Q4的串联连接点与中性点20c之间的整流元件DC2。
两臂AU、AX串联连接在直流端子20p、20n之间，两臂AU、AX的串联连接点与U相的交流端子20u连接。开关元件Q1、Q2的串联连接点的电位经由整流元件DC1被钳位为中性点电位。同样，开关元件Q3、Q4的串联连接点的电位经由整流元件DC2被钳位为中性点电位。整流元件DF1～DF4(各整流元件41)是所谓的续流二极管。整流元件DC1、DC2(各整流元件42)是所谓的钳位二极管。
臂AV、AW的结构与臂AU的结构实质上相同。臂AY、AZ的结构与臂AX的结构实质上相同。由此，对应于各开关元件40的开关，交流端子20u、20v、20w的电位被钳位为直流端子20p、直流端子20n及中性点20c这3级的某个电位。3级逆变器INV1是所谓的中性点钳位型的变换器。3级逆变器INV1是所谓的NPC(NPC：Neutral－Point－Clamped)逆变器。
在这样的NPC型的3级逆变器INV1中，如上述那样，对应于瞬时电压下降的检测结果，切换单极调制方式和双极调制方式而进行控制。由此，能够抑制开关损耗并且得到稳定的动作。
图5是示意地表示实施方式的3级逆变器的另一例的框图。
如图5所示，3级逆变器INV2(20)具有多个开关元件40、多个整流元件41和多个电荷蓄积元件43、44。在3级逆变器INV2中，与关于图4说明的3级逆变器INV1相比，省略了作为钳位二极管发挥功能的整流元件42。另外，对于与关于图4说明的3级逆变器INV1在功能/结构上实质相同的部分赋予相同的标号，省略详细的说明。
在该例中，在臂AU、AX分别设置有1个开关元件Q1、Q4。并且，在交流端子20u与中性点20c之间，设置有串联连接的2个开关元件Q2、Q3。
在开关元件Q2中电流流动的朝向与在开关元件Q3中电流流动的朝向相反。当使开关元件Q2为接通状态时，流过开关元件Q2的电流的朝向是从中性点20c朝向交流端子20u的方向。当使开关元件Q3为接通状态时，流过开关元件Q3的电流的朝向是从交流端子20u朝向中性点20c的方向。即，该例中的3级逆变器INV2是所谓的T型NPC逆变器。
在3级逆变器INV2中，也与3级逆变器INV1同样，对应于瞬时电压下降的检测结果，切换单极调制方式和双极调制方式，由此能够抑制开关损耗并且得到稳定的动作。
这样，3级逆变器20可以是能够输出3级的电压、并且能够对应于使用单极调制方式的控制和使用双极调制方式的控制的任意电路结构。3级逆变器20的电路结构并不限于上述的3级逆变器INV1、INV2，能够适当变更。
以上，参照具体例对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明的实施方式并不限定于这些具体例。例如，关于系统互连逆变器装置中包含的3级逆变器、电压检测器及控制部等各要素的具体结构，只要通过从本领域技术人员周知的范围中适当选择，能够同样地实施本发明、得到同样的效果，就包含在本发明的范围中。
此外，将各具体例的某2个以上的要素在技术上可能的范围内组合的形态，也只要包含本发明的主旨就包含在本发明的范围中。
除此以外，基于作为本发明的实施方式而描述过的系统互连逆变器装置及其运转方法、本领域技术人员适当设计变更而能够实施的全部的系统互连逆变器装置及其运转方法，也只要包含本发明的主旨就属于本发明的范围。
除此以外，在本发明的思想范畴中，只要是本领域技术人员，就能够想到各种变更例及修正例，关于这些变更例及修正例应了解的是属于本发明的范围。
说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，不是要限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围中能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

Claims (5)

1.一种系统互连逆变器装置，其特征在于，
具备：
3级逆变器，具有多个开关元件，连接于直流电源及交流的电力系统，将从上述直流电源供给的直流电力利用上述多个开关元件的通断而从直流电力变换为交流电力，并将上述交流电力向上述电力系统供给；
电压检测器，检测上述电力系统的交流电压；以及
控制部，基于上述电压检测器的检测结果，进行上述电力系统的瞬时电压下降的检测，在没有检测到上述瞬时电压下降的状态下，使用单极调制方式控制上述多个开关元件的动作，在检测到上述瞬时电压下降的状态下，使用双极调制方式控制上述多个开关元件的动作，从而控制由上述3级逆变器进行的从上述直流电力向上述交流电力的变换，
上述控制部，在上述单极调制方式和上述双极调制方式的各自中，利用直流偏置成分不同的三角波状的2个载波信号、和正弦波状的电压基准，通过上述2个载波信号与上述电压基准的比较而控制上述多个开关元件的动作，使上述2个载波信号的各自的振幅以及直流偏置成分的至少一方在规定时间中变化，从而使得从上述单极调制方式向上述双极调制方式或从上述双极调制方式向上述单极调制方式逐渐变化。
2.如权利要求1所述的系统互连逆变器装置，其特征在于，
上述控制部，在由上述电压检测器检测出的上述交流电压的残留电压不到第1阈值的情况下，检测出上述瞬时电压下降的发生，在检测到上述瞬时电压下降后，在上述交流电压的残留电压成为第2阈值以上的情况下，检测出从上述瞬时电压下降的恢复；
上述第2阈值比上述第1阈值大。
3.如权利要求1所述的系统互连逆变器装置，其特征在于，
上述控制部，从检测出上述瞬时电压下降的定时开始规定时间的计时，在经过上述规定时间之前检测到从上述瞬时电压下降的恢复的情况下，从上述双极调制方式切换为上述单极调制方式而回到稳定时的动作，在经过了上述规定时间的情况下，停止上述多个开关元件的控制。
4.如权利要求1所述的系统互连逆变器装置，其特征在于，
上述规定时间为0.01秒以上且不到0.1秒。
5.一种系统互连逆变器装置的运转方法，
上述系统互连逆变器装置具备：
3级逆变器，具有多个开关元件，连接于直流电源及交流的电力系统，将从上述直流电源供给的直流电力利用上述多个开关元件的通断而从直流电力变换为交流电力，并将上述交流电力向上述电力系统供给；以及
电压检测器，检测上述电力系统的交流电压；
上述系统互连逆变器装置的运转方法的特征在于，具有以下工序：
基于上述电压检测器的检测结果进行上述电力系统的瞬时电压下降的检测的工序；以及
在没有检测到上述瞬时电压下降的状态下，使用单极调制方式控制上述多个开关元件的动作，在检测到上述瞬时电压下降的状态下，使用双极调制方式控制上述多个开关元件的动作，从而控制由上述3级逆变器进行的从上述直流电力向上述交流电力的变换的工序，
在上述单极调制方式和上述双极调制方式的各自中，利用直流偏置成分不同的三角波状的2个载波信号、和正弦波状的电压基准，通过上述2个载波信号与上述电压基准的比较而控制上述多个开关元件的动作，使上述2个载波信号的各自的振幅以及直流偏置成分的至少一方在规定时间中变化，从而使得从上述单极调制方式向上述双极调制方式或从上述双极调制方式向上述单极调制方式逐渐变化。
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