JP2000333473A - 系統連系インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 系統の変動により、過電流が生じた場合にイ
ンバータを２ｍｓｅｃ程度停止することにより、過電流
を抑制し、系統の変動に対して停止しにくい系統連系イ
ンバータを提供する。 【解決手段】 制御手段８は、系統電圧検知手段１１が
零電圧を検出する前後２ｍｓｅｃ以内で電流モニタ１２
が検知レベル設定回路１３の設定しより高い状態が生じ
た場合に、インバータ用スイッチング素子の駆動をタイ
マー回路１５で決まる時間、ここでは２ｍｓｅｃ程度停
止させ、過電流を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池、燃料電
池等の直流電力を電力系統に連系して、交流電力として
供給するインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来の系統連系インバータ装置に
ついて図面を参照しながら説明する。図１１は従来から
使用されている系統連系インバータ装置の一例の構成を
示すブロック図である。

【０００３】図において、系統連系インバータ装置は、
入力電源１からの入力電圧が系統電圧Ｖ_ACの絶対値より
高い区間では出力電流が正弦波となるように昇圧し、そ
の他の区間では昇圧動作を停止する昇圧コンバータ２
と、昇圧された高周波波分を除去する１００μＦ以下の
容量をもつ中間段コンデンサ３と、入力電源１からの入
力電圧が系統電圧Ｖ_ACの絶対値より高い区間では系統７
の極性に従い交互に極性切り替えをし、その他の区間で
は出力電流が正弦波となるように動作するインバータ４
と、インバータ４からの出力から高周波ノイズを除去す
るフィルタ５と、出力電流を検出する電流モニタ８と、
系統７の電圧を検出する系統電圧検知手段９と、電流モ
ニタ８と系統電圧検知手段９から昇圧コンバータ２とイ
ンバータ４の制御を行う制御手段６を備え、系統７に接
続されている。特に昇圧コンバータ２は、入力電圧を平
滑する平滑コンデンサ２ａと、エネルギー蓄積用の直流
リアクトル２ｂと昇圧用スイッチング素子２ｃと、昇圧
用ダイオード２ｄとで構成され、インバータ４はインバ
ータ用スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を４石使用したフル
ブリッジ構成となっている。

【０００４】上記構成における動作について図面をみな
がら説明する。図１２は上記従来例における昇圧用コン
バータ２とインバータ４の動作を示す波形図である。図
１２において（ａ）は系統電圧Ｖ_ACを、（ｂ）はインバ
ータ用スイッチング素子Ｑ１のゲート信号、（ｃ）はイ
ンバータ用スイッチング素子Ｑ２のゲート信号、（ｄ）
はインバータ用スイッチング素子Ｑ３のゲート信号、
（ｅ）はインバータ用スイッチング素子Ｑ４のゲート信
号、（ｆ）は昇圧用スイッチング素子ＱFのゲート信
号、（ｇ）は太陽電池電圧すなわち入力電圧Ｖin及び系
統電圧Ｖ_ACの絶対値を示す。

【０００５】制御回路８は、入力電圧Ｖinが系統電圧Ｖ
_ACより低い時には昇圧用スイッチング素子ＱFを駆動す
ることにより、出力電流Ｉoが正弦波になるような中間
段電圧ＶMが発生するように入力電圧Ｖinが昇圧する。
この際、制御回路８は系統７の電圧極性に従い、インバ
ータ４のスイッチング素子Ｑ１とＱ４またはＱ２とＱ３
の一方の組を駆動するように制御することになる。すな
わち、昇圧用コンバータ２の出力がそのままインバータ
４の出力となる。ここで、中間段コンデンサ３は昇圧コ
ンバータが２０ｋＨｚ程度の高周波で動作するため、こ
の昇圧コンバータ２の出力電流に含まれる高周波リップ
ルを除去する働きをすることになる。

【０００６】一方、入力電圧Ｖinが系統電圧Ｖ_ACより高
い時には制御回路８は昇圧用スイッチング素子ＱFを停
止し、入力電圧Ｖinがそのまま昇圧コンバータ２の出力
となるようにしている。この際、制御回路８は系統７の
電圧の極性を系統電圧検知手段１１により検知された極
性信号に従いインバータ４のスイッチング素子Ｑ３また
はＱ４を導通状態に保ちながら、出力電流Ｉoが正弦波
になるようにインバータ４のスイッチング素子Ｑ１とＱ
２の導通時間を制御する。すなわち、制御回路８はイン
バータ４のスイッチング素子Ｑ３とＱ４を商用周波数で
低周波動作させ、スイッチング素子Ｑ１とＱ４を２０ｋ
Ｈｚ程度の高周波動作させるよう制御している。

【０００７】このようにして制御回路８により生成され
たインバータ４の出力電流は、フィルタ５により高周波
リップルが除去された形で系統７に出力される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の系統
連系インバータ装置では、系統７の極性を系統電圧検知
手段１１により決定している。この際、インバータ４の
スイッチング素子Ｑ３とＱ４は極性信号に従い動作して
いるため、極性を逆に認識した場合にはＱ３およびＱ４
は系統７に対して逆極性の出力電流を供給するため、出
力が短絡状態に陥ることになる。このため、系統電圧検
知手段１１には商用周波数のみを正確に検出し、特に系
統電圧零を正確に検知できる急峻な特性を持つバンドパ
スフィルタが含まれることになる。

【０００９】一方、急峻な特性を持つバンドパスフィル
タが含まれる系統電圧検知手段１１を用いる場合には、
系統変動により系統の位相が変化した場合にはバンドパ
スフィルタの特性から瞬時に位相の変化を検出すること
が困難となる。このため、極性を正確に瞬時検知するこ
とが困難になり、前記のインバータ４が短絡状態を引き
起こし、その結果出力電流Ｉoは過電流状態を生じるこ
とになる。この結果、系統連系インバータ装置は系統７
の保護のため停止することになる。

【００１０】このように、系統連系インバータ装置が系
統７の位相変動に対して停止しやすいという問題を生じ
ることになる。

【００１１】本発明は上記の課題を解決するもので、系
統７の位相が変動しても停止しにくい系統連系インバー
タ装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、直流リアクトルと昇圧用スイッチング素子と昇圧用
ダイオードを備えて直流の入力電源からの入力電圧を前
記昇圧用スイッチング素子の高周波スイッチングにより
昇圧して中間段電圧を出力する昇圧コンバータと、前記
中間段電圧における高周波成分を除去する中間段コンデ
ンサと、フルブリッジに構成された４個のインバータ用
スイッチング素子のスイッチングにより前記中間段電圧
から電力系統に同期した正弦波の交流電流を出力するイ
ンバータと、前記交流電流における高周波成分を除去
し、前記電力系統に出力電流を出力するフィルタと、前
記出力電流の電流を検知する電流モニタと、前記系統電
圧を検出する系統電圧検出手段と、前記電流モニタと前
記系統電圧検出手段の出力から前記昇圧用スイッチング
素子と前記インバータ用スイッチング素子を制御する制
御手段を備え、前記中間段コンデンサの容量を百μＦ以
下として、前記入力電圧が前記系統電圧絶対値より低い
期間では前記昇圧用コンバータの出力電流が正弦波とな
るように制御すると共に前記インバータは系統電圧の極
性指令に対応して交互に極性を切り替え、その他の期間
では前記昇圧コンバータの高周波スイッチングを停止す
ると共に前記インバータは出力電流が正弦波となるよう
に前記インバータ用スイッチング素子により波形成形す
る系統連系インバータ装置において、前記系統電圧検出
手段が零電圧を検出する前後２ｍｓｅｃ以内で前記電流
モニタが過電流を検出した場合に、前記制御手段により
前記インバータ用スイッチング素子の駆動を２ｍｓｅｃ
程度停止するようにした系統連系インバータ装置であ
る。

【００１３】これにより、系統電圧の位相が変動した場
合あるいは系統の周波数変動した場合に、系統の零電圧
検出誤りによる系統への過電流出力を抑制することがで
き、系統連系インバータの不必要な停止を防止すること
ができ、信頼性の高い系統連系インバータ装置を実現で
きるものである。

【００１４】請求項２に係わる本発明は、直流リアクト
ルと昇圧用スイッチング素子と昇圧用ダイオードを備え
て直流の入力電源からの入力電圧を前記昇圧用スイッチ
ング素子の高周波スイッチングにより昇圧して中間段電
圧を出力する昇圧コンバータと、前記中間段電圧におけ
る高周波成分を除去する中間段コンデンサと、フルブリ
ッジに構成された４個のインバータ用スイッチング素子
のスイッチングにより前記中間段電圧から電力系統に同
期した正弦波の交流電流を出力するインバータと、前記
交流電流における高周波成分を除去し、前記電力系統に
出力電流を出力するフィルタと、前記出力電流の電流を
検知する電流モニタと、前記系統電圧を検出する系統電
圧検出手段と、前記電流モニタと前記系統電圧検出手段
の出力から前記昇圧用スイッチング素子と前記インバー
タ用スイッチング素子を制御する制御手段を備え、前記
中間段コンデンサの容量を百μＦ以下として、前記入力
電圧が前記系統電圧絶対値より低い期間では前記昇圧用
コンバータの出力電流が正弦波となるように制御すると
共に前記インバータは系統電圧の極性指令に対応して交
互に極性を切り替え、その他の期間では前記昇圧コンバ
ータの高周波スイッチングを停止すると共に前記インバ
ータは出力電流が正弦波となるように前記インバータ用
スイッチング素子により波形成形する系統連系インバー
タ装置において、前記系統電圧検出手段が零電圧を検出
する前後２ｍｓｅｃ以外で前記電流モニタが過電流を検
出した場合に、前記制御手段により前記昇圧用スイッチ
ング素子の駆動を２ｍｓｅｃ程度停止するとともに、前
記インバータ用スイッチング素子を２ｍｓｅｃ程度高周
波スイッチングするようにした系統連系インバータ装置
である。

【００１５】これにより、系統電圧の位相が変動した場
合あるいは系統の周波数変動した場合に、系統電圧と入
力電圧の大小による制御切り替えの誤りにより発生する
系統への過電流出力を抑制することができ、系統連系イ
ンバータの不必要な停止を防止することができ、信頼性
の高い系統連系インバータ装置を実現できるものであ
る。

【００１６】請求項３に係わる本発明は、直流リアクト
ルと昇圧用スイッチング素子と昇圧用ダイオードを備え
て直流の入力電源からの入力電圧を前記昇圧用スイッチ
ング素子の高周波スイッチングにより昇圧して中間段電
圧を出力する昇圧コンバータと、前記中間段電圧におけ
る高周波成分を除去する中間段コンデンサと、フルブリ
ッジに構成された４個のインバータ用スイッチング素子
のスイッチングにより前記中間段電圧から電力系統に同
期した正弦波の交流電流を出力するインバータと、前記
交流電流における高周波成分を除去し、前記電力系統に
出力電流を出力するフィルタと、前記出力電流の電流を
検知する電流モニタと、前記系統電圧を検出する系統電
圧検出手段と、前記電流モニタと前記系統電圧検出手段
の出力から前記昇圧用スイッチング素子と前記インバー
タ用スイッチング素子を制御する制御手段を備え、前記
中間段コンデンサの容量を百μＦ以下として、前記入力
電圧が前記系統電圧絶対値より低い期間では前記昇圧用
コンバータの出力電流が正弦波となるように制御すると
共に前記インバータは系統電圧の極性指令に対応して交
互に極性を切り替え、その他の期間では前記昇圧コンバ
ータの高周波スイッチングを停止すると共に前記インバ
ータは出力電流が正弦波となるように前記インバータ用
スイッチング素子により波形成形する系統連系インバー
タ装置において、前記入力電圧が前記系統電圧の絶対値
より高い区間に前記電流モニタが過電流を検出した場合
に、制御手段によりインバータ用スイッチング素子の駆
動を２ｍｓｅｃ程度停止し、その他の区間に前記電流モ
ニタが過電流を検出した場合に、前記制御手段により昇
圧用スイッチング素子の駆動を２ｍｓｅｃ程度停止する
とともに、前記インバータ用スイッチング素子を２ｍｓ
ｅｃ程度高周波スイッチングするようにした系統連系イ
ンバータ装置である。

【００１７】これにより、系統電圧の位相が変動した場
合あるいは系統の周波数変動した場合に、系統の零電圧
検出誤りによる系統への過電流出力を抑制することがで
きると共に、系統電圧と入力電圧の大小による制御切り
替えの誤りにより発生する系統への過電流出力を抑制す
ることができ、系統連系インバータの不必要な停止を防
止することができ、信頼性の高い系統連系インバータ装
置を実現できるものである。

【００１８】請求項４に係わる本発明は、インバータ出
力直後に過電流検出モニタを設けた請求項１から３に係
わる系統連系インバータ装置である。

【００１９】これにより、系統電圧の位相が変動した場
合あるいは系統の周波数変動した場合に生じる過電流を
高速に抽出することができるため、系統への過電流の流
出をより早急に抑制することができ、より信頼性の高い
系統連系インバータ装置を実現できるものである。

【００２０】請求項５に係わる本発明は、過電流検出モ
ニタは過電流状態を一定時間継続して生じた場合に、イ
ンバータの出力を停止する請求項１〜４に係わる記載の
系統連系インバータ装置である。

【００２１】これにより、系統異常により、系統電圧の
位相または系統の周波数変動が大きくずれた場合に、系
統連系インバータ装置を安全に停止させることができ、
信頼性の高い系統連系インバータ装置を実現できるもの
である。

【００２２】請求項６に係わる本発明は、制御回路は過
電流検出モニタによる過電流値に改善が見られない場
合、出力を瞬時停止する請求項１〜５に係わる系統連系
インバータ装置である。

【００２３】これにより、系統異常により、系統電圧の
位相または系統の周波数変動が大きくずれた場合に、系
統連系インバータ装置を安全に停止させることができ、
信頼性の高い系統連系インバータ装置を実現できるもの
である。

【００２４】

【発明の実施の形態】請求項１に係わる本発明におい
て、出力電流モニタは例えばカレントトランスなどで、
電力系統への出力電流の大きさと波形を検出して監視す
る手段であり、実施例では検出した電流値を制御回路に
帰還することにより、出力電流が所定の波形と所定の電
流になるように監視する。

【００２５】検知レベル設定回路は、電流モニタによっ
て監視されている電流が系統の急変等により過電流が生
じた場合の過電流の設定値を決めるものである。比較器
は電流値と検知レベル設定回路による設定値を比較する
回路である。タイマー回路は比較器の出力により一定時
間例えば２ｍｓｅｃ程度信号を出力して、インバータ用
スイッチング素子駆動回路によりインバータ回路を一定
時間停止させるものである。なお、この回路は系統電圧
検知回路で極性が切り替わる前後数ｍｓｅｃのみ有効に
働く様出力を制限している。他の構成要素に関しては従
来例と同じでよい。

【００２６】請求項２に係わる本発明において、電流モ
ニタ、検知レベル設定回路、比較器及びタイマー回路は
出力電流の過電流を監視する手段であり、請求項１に係
わりにおける電流モニタ、検知レベル設定回路、比較器
及びタイマー回路と同じに働くが、本発明では系統電圧
検知回路で極性が切り替わる数ｍｓｅｃ以外の区間に有
効に働くことが異なる。タイマー回路は過電流を検出し
た場合に、一定時間例えば２ｍｓｅｃ程度昇圧用スイッ
チング素子駆動回路を用いてコンバータを停止させると
共に、ＰＷＭ生成回路を用いてインバータ特にＱ１およ
びＱ２をＰＷＭ制御するように働く。

【００２７】請求項３に係わる発明において、スイッチ
は系統電圧検知手段と入力電圧検知手段を第二の比較器
により比較することで得られるインバータとコンバータ
の切り替え制御信号を用いて、インバータを一定時間停
止するか一定時間段コンバータ停止し、かつインバータ
をＰＷＭ制御するかを選択することになる。つまり、系
統電圧が零付近の極性の変わり目で出力電流が過電流を
生じた場合には、インバータを数ｍｓｅｃ停止させ、そ
れ以外の区間ではコンバータを停止させ、かつインバー
タのＱ１とＱ２でＰＷＭ制御を数ｍｓｅｃ行い、過電流
を抑制することが可能になる。

【００２８】請求項４に係わる発明において、過電流検
出モニタをインバータの高周波スイッチング側かつフィ
ルタとの間に挿入し、過電流の検出を行っている。

【００２９】請求項５に記載した発明は、第二のタイマ
ー回路を設け、一定時間経過後も過電流が出続ける場
合、例えば数秒過電流状態が続いた場合には、系統が異
常状態から復帰しないものと見なし、一旦コンバータお
よびインバータを停止させるものである。

【００３０】請求項６に記載した発明は、第二の検知レ
ベル及び第三の比較器を設けることで、請求項１〜４の
処理を行ってなお過電流レベルが下がらない場合は、系
統の異常例えば位相のずれが９０°以上生じているなど
の症状が起こっていると見なし、コンバータおよびイン
バータを一旦停止させるものである。この際、第二の検
知レベルは第一の検知レベルより高い検知レベルにある
ことになる。

【００３１】以下本発明の実施例について説明する。

【００３２】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項
１に係わる。

【００３３】図１は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。本実施例が従来例と異なるのは、制御手段８内に
検知レベル設定回路１３と比較器１４およびタイマー回
路１５を備えたことである。

【００３４】上記構成における動作について説明する。
図１において、系統連系インバータ装置は、入力電源１
からの入力電圧が系統電圧Ｖ_ACの絶対値より高い区間で
は出力電流が正弦波となるように昇圧し、その他の区間
では昇圧動作を停止する昇圧コンバータ２と、昇圧され
た高周波成分を除去する数百μＦ以下の容量をもつ中間
段コンデンサ３と、入力電源１からの入力電圧が系統電
圧Ｖ_ACの絶対値より高い区間では系統７の極性に従い交
互に極性切り替えをし、その他の区間では出力電流が正
弦波となるように動作するインバータ４と、インバータ
４からの出力から高周波ノイズを除去するフィルタ５
と、出力電流を検出する電流モニタ８と、系統７の電圧
を検出する系統電圧検知手段９と、電流モニタ８と系統
電圧検知手段９から昇圧コンバータ２とインバータ４の
制御を行う制御手段６を備え、系統７に接続されてい
る。

【００３５】昇圧コンバータ２は、入力電圧を平滑する
平滑コンデンサ２ａと、エネルギー蓄積用の直流リアク
トル２ｂと昇圧用スイッチング素子２ｃと、昇圧用ダイ
オード２ｄとで構成され、昇圧用スイッチング素子２ｃ
は制御回路８の指令に従い昇圧用スイッチング素子駆動
回路１０により駆動される。制御回路８は系統７の電圧
を系統電圧検知手段１１により検出して入力電源１の電
圧と比較し、入力電源１の電圧が系統７の電圧より低い
場合には、コンバータの出力電流が正弦波電流になるよ
う昇圧用スイッチング素子２ｃを昇圧用スイッチング素
子駆動回路１０で高周波スイッチングさせる。一方、入
力電源１の電圧が系統７の電圧より低い場合には昇圧用
スイッチング素子２ｃを停止させ、昇圧用ダイオード２
ｄを通してインバータ４に直流電圧を供給している。

【００３６】インバータ４はインバータ用スイッチング
素子Ｑ１〜Ｑ４を４石使用したフルブリッジ構成となっ
ている。制御手段８は、系統７の電圧極性に従いインバ
ータ用スイッチング素子Ｑ３またはＱ４をインバータス
イッチング素子駆動回路９を用いてオン状態に維持す
る。また、制御回路８は系統７の電圧を系統電圧検知手
段１１により検出して入力電源１の電圧と比較し、入力
電源１の電圧が系統７の電圧より低い場合には、系統電
圧の極性従い、インバータ用スイッチング素子Ｑ１また
はＱ２をインバータ用素子駆動回路９により駆動する。
この際、インバータ用スイッチング素子Ｑ１とＱ４およ
びＱ２とＱ３は対になって動作することになる。一方、
入力電源１の電圧が系統７の電圧より低い場合には、出
力電流モニタ１２により検出した電流値が正弦波になる
ようインバータ用スイッチング素子Ｑ１またはＱ２をイ
ンバータ用スイッチング素子駆動回路１０を用いて高周
波スイッチングさせることになる。

【００３７】制御回路８は、出力電流モニタ１２の出力
値が検知レベル設定回路１３より高いと比較器１４で判
断した場合、過電流状態が生じていると判断し、かつ過
電流状態が系統電圧検知手段１１により系統７の極性切
り替え近傍で生じている場合には、インバータ用スイッ
チング素子駆動回路を用いて高周波動作しているスイッ
チング素子Ｑ１及びＱ３をタイマー回路９で決まる時間
停止させる。

【００３８】図３は本実施例の動作を示す波形図であ
る。図において、（ａ）は系統電圧の絶対値、（ｂ）は
系統の極性信号、（ｃ）は出力電流Ｉo、（ｄ）はイン
バータの停止信号を示す。

【００３９】制御回路は、（ｃ）に示すように出力電流
が過電流状態となった場合には、過電流値設定値を越え
た瞬間にインバータ停止信号を一定時間例えば（ｄ）に
示す様に２ｍｓｅｃ程度出力し、インバータ用スイッチ
ング素子Ｑ１及びＱ２を停止させ、出力過電流を抑制し
ている。この過電流は（ａ）に示すように系統の位相の
急変や周波数の変動に起因するものである。本制御によ
り、わずかの系統の変動で系統連系インバータが停止す
ることを防止している。図２に本発明の制御を入れない
場合の波形を併せて記しておく。

【００４０】以上のように本実施例によれば、系統７の
電圧の位相が変動した場合あるいは系統７の周波数が変
動した場合に、系統７の零電圧検出誤りによる系統への
過電流出力を抑制することができ、系統連系インバータ
の不必要な停止を防止することができ、信頼性の高い系
統連系インバータ装置を実現できるものである。

【００４１】（実施例２）以下に本発明の系統連系イン
バータ装置の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。本実施例は請求項２に係わる。

【００４２】図４は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。本実施例が実施例１と異なるのは、制御手段８が
系統７の零電圧近傍以外の区間で過電流を制御している
こと及び、過電流を検出した際タイマー回路１５により
決定される時間、昇圧用スイッチング素子２ｃを昇圧用
スイッチング素子駆動回路１０により停止するとともに
インバータ用スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をＰＷＭ生成
回路１６の信号によりインバータ用スイッチング素子駆
動回路９でＰＷＭ制御していることである。

【００４３】上記構成における動作について説明する。
制御回路８は、出力電流モニタ１２の出力値が検知レベ
ル設定回路１３より高いと比較器１４で判断した場合、
過電流状態が生じていると判断し、かつ過電流状態が系
統電圧検知手段１１により系統７の極性切り替え近傍以
外で生じている場合には、高周波スイッチングをしてい
る昇圧用スイッチング素子２ｃの動作を昇圧用スイッチ
ング素子駆動回路１０を用いて停止させるとともに、イ
ンバータ用スイッチング素子Ｑ１及びＱ２をＰＷＭ生成
回路１６で生じるオン時間に従いインバータ用スイッチ
ング素子駆動回路９を用いて高周波動作させる。この時
間はタイマー回路１５により決定され、通常２ｍｓｅｃ
程度に設定される。その他の構成及び動作は実施例１と
同様である。

【００４４】図６は本実施例における動作を示す波形図
である。（ａ）は系統電圧と入力電圧の関係を、（ｂ）
はコンバータとインバータの制御を切り替える際の切り
替え信号を、（ｃ）は昇圧用スイッチング素子２ｃの駆
動波形を、（ｄ）はインバータ用スイッチング素子Ｑ１
の駆動波形を、（ｅ）はインバータ用スイッチング素子
Ｑ４の駆動波形を、（ｆ）は出力電流Ｉoを、（ｇ）は
過電流時のタイマー回路の出力を示す。

【００４５】制御回路は、出力電流が過電流状態となっ
た場合には、（ｆ）に示す様に過電流値設定値を越えた
瞬間に、（ｇ）に示す様に一定時間例えば２ｍｓｅｃ程
度制御を切り替えることになる。この際、（ｃ）に示す
ように高周波スイッチングをしている昇圧用スイッチン
グ素子２ｃの動作を昇圧用スイッチング素子駆動回路１
０を用いて停止させるとともに、（ｄ）に示すようにイ
ンバータ用スイッチング素子Ｑ１及び図示していないＱ
２を高周波動作させる。この過電流は（ａ）に示す様に
系統７の電圧が急変した場合等に、制御の切り替えが追
従しない場合に生じ、特にインバータ用スイッチング素
子Ｑ１とＱ４及びＱ２とＱ３の組がオン状態を維持して
いるときに生じる。このため、この過電流を抑制するた
めには、インバータをＰＷＭ制御して電流値をおとす必
要が生じることになる。本制御を行うことにより系統の
変動で系統連系インバータが容易に停止することを防止
している。図５に本発明の制御を入れない場合の波形を
併せて記しておく。

【００４６】以上のように本実施例によれば、系統７の
電圧の位相が変動した場合あるいはこれにより、系統電
圧と入力電圧の大小による制御切り替え時に発生する系
統への過電流出力を抑制することができ、系統連系イン
バータの不必要な停止を防止することができ、信頼性の
高い系統連系インバータ装置を実現できるものである。

【００４７】（実施例３）以下に本発明の第３の実施例
について図面を参照しながら説明する。本実施例は請求
項３に係わる。

【００４８】図７は制御回路８内の過電流に関する機能
を示すブロック図である。本実施例の全体構成は実施例
１及び２と同様な構成を取るため省略する。本実施例で
は、昇圧コンバータ２による制御とインバータ４による
制御を切り替える信号を過電流時に新たに備えるスイッ
チ２２を切り替える信号に用いるため、第二の比較器２
１を備えている。

【００４９】上記構成における動作について説明する。
制御手段８は系統７の電圧を入力電圧検知手段１１によ
り検出し、入力電源１の電圧と第二の比較器２１で比較
した電圧の大小により、スイッチ２２により過電流時の
過電流抑制の制御方法を選択する。つまり、入力電源１
の電圧が系統７の電圧より高い領域で過電流が生じた場
合、インバータ４による波形成形時に過電流が生じてい
ることになる。そこで、制御回路８は、インバータ停止
回路２３により、インバータ用スイッチング素子Ｑ１、
Ｑ２をインバータ用スイッチング素子駆動回路９を用い
てタイマー回路１５で決まる時間停止させる。一方、入
力電源１の電圧が系統７の電圧よりも低い領域で過電流
が生じた場合、昇圧コンバータが波形制御をしている領
域で過電流が生じていることになる。そこで、制御回路
８は、コンバータ停止回路２４の停止信号により昇圧用
スイッチング素子駆動回路１０を用いて昇圧用スイッチ
ング素子２ｃを停止するとともに、ＰＷＭ生成回路生成
されたオン時間に従いインバータ用スイッチング素子駆
動回路９によりＰＷＭ制御することになる。このことに
より、過電流が適切に抑制されることになり、連続的に
過電流が生じるような事象が生じても、系統連系インバ
ータが容易に停止することを防止している。

【００５０】以上のように本実施例によれば、系統７の
電圧の位相が変動した場合あるいは系統７の周波数変動
した場合に、系統７への過電流出力を抑制することがで
きると共に、系統７の電圧と入力電源１の電圧の大小に
よる制御切り替えの誤りにより発生する系統への過電流
出力を抑制することができ、系統連系インバータの不必
要な停止を防止することができ、信頼性の高い系統連系
インバータ装置を実現できるものである。

【００５１】（実施例４）以下に本発明の第４の実施例
について図面を参照しながら説明する。本実施例は請求
項４に係わる。

【００５２】図８は、本実施例の構成を示すブロック図
である。本実施例が実施例１と異なるのは、過電流検出
用に過電流検出モニタ１７をインバータ４の出力とフィ
ルタ５の間で高周波スイッチングを行うインバータ用ス
イッチング素子Ｑ１とＱ２側の位置に設けることであ
る。

【００５３】上記構成における動作を説明する。過電流
検出モニタ１７をフィルタ５の前に設けることによりイ
ンバータ４の高周波スイッチング時に生じた過電流を時
間遅れなく検出することができる。このことにより、過
電流が発生した際に、過電流の抑制をより早急にするこ
とが可能になり、より信頼性の高い系統連系インバータ
装置を提供することができる。

【００５４】以上の様に本実施例によれば、系統電圧の
位相が変動した場合あるいは系統の周波数変動した場合
に生じる過電流を高速に抽出することができるため、系
統への過電流の流出をより早急に抑制することができ、
より信頼性の高い系統連系インバータ装置を実現できる
ものである。

【００５５】（実施例５）以下に本発明の第５の実施例
について図面を参照しながら説明する。本実施例は請求
項５に係わる。

【００５６】図９は、本実施例の構成を示すブロック図
である。本実施例の全体構成は実施例３と同様な構成を
取る。本実施例では、一定時間過電流が生じた場合に、
系統連系インバータを停止させる第二のタイマー回路２
８を備えている。

【００５７】上記構成における動作を説明する。制御手
段８は、出力電流モニタ１２により過電流を検出し、第
二の比較器２１により過電流に適した過電流抑制の制御
を行っている。しかし、系統７が連続的変動している場
合または大きく変動した場合には過電流状態が連続して
生じることになる。そこで、制御手段８は第二のタイマ
ー回路２８により一定時間連続して過電流を検出した場
合には、系統連系インバータを一旦完全に停止させて、
系統７が安定するのを待つ。このことにより、系統連系
インバータ装置を安全に停止させることができ、信頼性
の高い系統連系インバータ装置を実現できる。

【００５８】以上の様に本実施例によれば、系統異常に
より、系統電圧の位相または系統の周波数変動が大きく
ずれた場合に、系統連系インバータ装置を安全に停止さ
せることができ、信頼性の高い系統連系インバータ装置
を実現できるものである。

【００５９】（実施例６）以下に本発明の第６の実施例
について図面を参照しながら説明する。本実施例は請求
項６に係わる。

【００６０】図１０は、本実施例の構成を示すブロック
図である。本実施例の全体構成は実施例３と同様な構成
を取る。本実施例では、第二の検知レベル設定回路２５
と第三の比較器２６を備えている。

【００６１】上記構成における動作を説明する。制御手
段８は、出力電流モニタ１２により過電流を検出し、第
二の比較器２１により過電流に適した過電流抑制の制御
を行っている。しかし、系統７の電圧位相が大きく急変
した場合には過電流抑制を行っても過電流状態が抑制さ
れず、さらに過電流が生じることになる。そこで、制御
手段８は第二の検知レベル設定回路２５の設定値と第三
の比較器により比較し、設定値を越えた場合には、系統
連系インバータを一旦完全に停止させて、系統７が安定
するのを待つ。このことにより、系統連系インバータ装
置を安全に停止させることができ、信頼性の高い系統連
系インバータ装置を実現できる。

【００６２】以上の様に本実施例によれば、系統異常に
より、系統電圧の位相または系統の周波数変動が大きく
ずれた場合に、系統連系インバータ装置を安全に停止さ
せることができ、信頼性の高い系統連系インバータ装置
を実現できるものである。

【００６３】

【発明の効果】請求項１に係わる本発明は、直流リアク
トルと昇圧用スイッチング素子と昇圧用ダイオードを備
えて直流の入力電源からの入力電圧を前記昇圧用スイッ
チング素子の高周波スイッチングにより昇圧して中間段
電圧を出力する昇圧コンバータと、前記中間段電圧にお
ける高周波成分を除去する中間段コンデンサと、フルブ
リッジに構成された４個のインバータ用スイッチング素
子のスイッチングにより前記中間段電圧から電力系統に
同期した正弦波の交流電流を出力するインバータと、前
記交流電流における高周波成分を除去し、前記電力系統
に出力電流を出力するフィルタと、前記出力電流の電流
を検知する電流モニタと、前記系統電圧を検出する系統
電圧検出手段と、前記電流モニタと前記系統電圧検出手
段の出力から前記昇圧用スイッチング素子と前記インバ
ータ用スイッチング素子を制御する制御手段を備え、前
記中間段コンデンサの容量を百μＦ以下として、前記入
力電圧が前記系統電圧絶対値より低い期間では前記昇圧
用コンバータの出力電流が正弦波となるように制御する
と共に前記インバータは系統電圧の極性指令に対応して
交互に極性を切り替え、その他の期間では前記昇圧コン
バータの高周波スイッチングを停止すると共に前記イン
バータは出力電流が正弦波となるように前記インバータ
用スイッチング素子により波形成形する系統連系インバ
ータ装置において、前記系統電圧検出手段が零電圧を検
出する前後２ｍｓｅｃ以内で前記電流モニタが過電流を
検出した場合に、前記制御手段により前記インバータ用
スイッチング素子の駆動を２ｍｓｅｃ程度停止するよう
にした系統連系インバータ装置とすることにより、系統
電圧の位相が変動した場合あるいは系統の周波数変動し
た場合に、系統の零電圧検出誤りによる系統への過電流
出力を抑制することができ、系統連系インバータの不必
要な停止を防止することができ、信頼性の高い系統連系
インバータ装置を実現できるものである。

【００６４】請求項２に係わる本発明は、直流リアクト
ルと昇圧用スイッチング素子と昇圧用ダイオードを備え
て直流の入力電源からの入力電圧を前記昇圧用スイッチ
ング素子の高周波スイッチングにより昇圧して中間段電
圧を出力する昇圧コンバータと、前記中間段電圧におけ
る高周波成分を除去する中間段コンデンサと、フルブリ
ッジに構成された４個のインバータ用スイッチング素子
のスイッチングにより前記中間段電圧から電力系統に同
期した正弦波の交流電流を出力するインバータと、前記
交流電流における高周波成分を除去し、前記電力系統に
出力電流を出力するフィルタと、前記出力電流の電流を
検知する電流モニタと、前記系統電圧を検出する系統電
圧検出手段と、前記電流モニタと前記系統電圧検出手段
の出力から前記昇圧用スイッチング素子と前記インバー
タ用スイッチング素子を制御する制御手段を備え、前記
中間段コンデンサの容量を百μＦ以下として、前記入力
電圧が前記系統電圧絶対値より低い期間では前記昇圧用
コンバータの出力電流が正弦波となるように制御すると
共に前記インバータは系統電圧の極性指令に対応して交
互に極性を切り替え、その他の期間では前記昇圧コンバ
ータの高周波スイッチングを停止すると共に前記インバ
ータは出力電流が正弦波となるように前記インバータ用
スイッチング素子により波形成形する系統連系インバー
タ装置において、前記系統電圧検出手段が零電圧を検出
する前後２ｍｓｅｃ以外で前記電流モニタが過電流を検
出した場合に、前記制御手段により前記昇圧用スイッチ
ング素子の駆動を２ｍｓｅｃ程度停止するとともに、前
記インバータ用スイッチング素子を２ｍｓｅｃ程度高周
波スイッチングするようにした系統連系インバータ装置
とすることにより、系統電圧の位相が変動した場合ある
いは系統の周波数変動した場合に、系統電圧と入力電圧
の大小による制御切り替えの誤りにより発生する系統へ
の過電流出力を抑制することができ、系統連系インバー
タの不必要な停止を防止することができ、信頼性の高い
系統連系インバータ装置を実現できるものである。

【００６５】請求項３に係わる本発明は、直流リアクト
ルと昇圧用スイッチング素子と昇圧用ダイオードを備え
て直流の入力電源からの入力電圧を前記昇圧用スイッチ
ング素子の高周波スイッチングにより昇圧して中間段電
圧を出力する昇圧コンバータと、前記中間段電圧におけ
る高周波成分を除去する中間段コンデンサと、フルブリ
ッジに構成された４個のインバータ用スイッチング素子
のスイッチングにより前記中間段電圧から電力系統に同
期した正弦波の交流電流を出力するインバータと、前記
交流電流における高周波成分を除去し、前記電力系統に
出力電流を出力するフィルタと、前記出力電流の電流を
検知する電流モニタと、前記系統電圧を検出する系統電
圧検出手段と、前記電流モニタと前記系統電圧検出手段
の出力から前記昇圧用スイッチング素子と前記インバー
タ用スイッチング素子を制御する制御手段を備え、前記
中間段コンデンサの容量を百μＦ以下として、前記入力
電圧が前記系統電圧絶対値より低い期間では前記昇圧用
コンバータの出力電流が正弦波となるように制御すると
共に前記インバータは系統電圧の極性指令に対応して交
互に極性を切り替え、その他の期間では前記昇圧コンバ
ータの高周波スイッチングを停止すると共に前記インバ
ータは出力電流が正弦波となるように前記インバータ用
スイッチング素子により波形成形する系統連系インバー
タ装置において、前記入力電圧が前記系統電圧の絶対値
より高い区間に前記電流モニタが過電流を検出した場合
に、制御手段によりインバータ用スイッチング素子の駆
動を２ｍｓｅｃ程度停止し、その他の区間に前記電流モ
ニタが過電流を検出した場合に、前記制御手段により昇
圧用スイッチング素子の駆動を２ｍｓｅｃ程度停止する
とともに、前記インバータ用スイッチング素子を２ｍｓ
ｅｃ程度高周波スイッチングするようにした系統連系イ
ンバータ装置とすることにより、系統電圧の位相が変動
した場合あるいは系統の周波数変動した場合に、系統の
零電圧検出誤りによる系統への過電流出力を抑制するこ
とができると共に、系統電圧と入力電圧の大小による制
御切り替えの誤りにより発生する系統への過電流出力を
抑制することができ、系統連系インバータの不必要な停
止を防止することができ、信頼性の高い系統連系インバ
ータ装置を実現できるものである。

【００６６】請求項４に係わる本発明は、過電流検出モ
ニタをインバータ出力直後に設けた請求項１から３に係
わる系統連系インバータ装置とすることにより、系統電
圧の位相が変動した場合あるいは系統の周波数変動した
場合に生じる過電流を高速に抽出することができるた
め、系統への過電流の流出をより早急に抑制することが
でき、より信頼性の高い系統連系インバータ装置を実現
できるものである。

【００６７】請求項５に係わる本発明は、過電流検出モ
ニタは過電流状態を一定時間継続して生じた場合に、イ
ンバータの出力を停止する請求項１から４に係わる系統
連系インバータ装置とすることにより、系統異常によ
り、系統電圧の位相または系統の周波数変動が大きくず
れた場合に、系統連系インバータ装置を安全に停止させ
ることができ、信頼性の高い系統連系インバータ装置を
実現できるものである。

【００６８】請求項６に係わる本発明は、制御回路は過
電流検出モニタによる過電流値に改善が見られない場
合、出力を瞬時停止する請求項１から５に係わる系統連
系インバータ装置とすることにより、系統異常により、
系統電圧の位相または系統の周波数変動が大きくずれた
場合に、系統連系インバータ装置を安全に停止させるこ
とができ、信頼性の高い系統連系インバータ装置を実現
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の系統連系インバータの
回路構成の例を示す図

【図２】第１の実施例における課題を示す図

【図３】第１の実施例における各部の動作波形を示す図

【図４】本発明の第２の実施例の系統連系インバータの
回路構成の例を示す図

【図５】第２の実施例における課題をを示す図

【図６】第２の実施例における各部の動作波形を示す図

【図７】第３の実施例の実施例の系統連系インバータの
回路構成の例を示す図

【図８】第４の実施例の実施例の系統連系インバータの
回路構成の例を示す図

【図９】第５の実施例の実施例の系統連系インバータの
回路構成の例を示す図

【図１０】第６の実施例の実施例の系統連系インバータ
の回路構成の例を示す図

【図１１】従来の系統連系インバータの回路構成の例を
示す図

【図１２】従来の系統連系インバータの各部の動作波形
を示す図

【符号の説明】

１ 入力電源 ２ 昇圧コンバータ ２ａ 平滑コンデンサ ２ｂ 直流リアクトル ２ｃ 昇圧用スイッチング素子 ２ｄ 昇圧用ダイオード ３ 中間段コンデンサ ４ インバータ ７ 系統 ８ 制御手段 ９ インバータ用スイッチング素子駆動回路 １０ 昇圧用スイッチング素子駆動回路 １１ 系統電圧検知手段 １２ 出力電流モニタ １３ 検知レベル設定回路 １４ 比較器 １５ タイマー回路 １６ ＰＷＭ生成回路 １７ 過電流検出モニタ ２０ 入力電圧検知回路 ２１ 第二の比較器 ２２ スイッチ ２３ インバータ停止回路 ２４ コンバータ停止回路 ２５ 第二の検知レベル設定回路 ２６ 第三の比較器 ２８ 第二のタイマー回路 Ｑ１〜Ｑ４ インバータ用スイッチング素子 ＱＦ 昇圧用スイッチング素子 ＶAC 系統電圧 ＶM 中間段電圧 Ｉo 出力電流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥出 隆昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大橋 正治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 井崎 潔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 貞平 匡史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 佐藤 武年 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大森 英樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 AA05 AA06 AA08 BB07 CA01 CB05 CC09 CC12 DB01 DC02 DC05 EA02 FA03 GA08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流リアクトルと昇圧用スイッチング素
   子と昇圧用ダイオードを備えて直流の入力電源からの入
   力電圧を前記昇圧用スイッチング素子の高周波スイッチ
   ングにより昇圧して中間段電圧を出力する昇圧コンバー
   タと、前記中間段電圧における高周波成分を除去する中
   間段コンデンサと、フルブリッジに構成された４個のイ
   ンバータ用スイッチング素子のスイッチングにより前記
   中間段電圧から電力系統に同期した正弦波の交流電流を
   出力するインバータと、前記交流電流における高周波成
   分を除去し、前記電力系統に出力電流を出力するフィル
   タと、前記出力電流の電流を検知する電流モニタと、前
   記系統電圧を検出する系統電圧検出手段と、前記電流モ
   ニタと前記系統電圧検出手段の出力から前記昇圧用スイ
   ッチング素子と前記インバータ用スイッチング素子を制
   御する制御手段を備え、前記中間段コンデンサの容量を
   百μＦ以下として、前記入力電圧が前記系統電圧絶対値
   より低い期間では前記昇圧用コンバータの出力電流が正
   弦波となるように制御すると共に前記インバータは系統
   電圧の極性指令に対応して交互に極性を切り替え、その
   他の期間では前記昇圧コンバータの高周波スイッチング
   を停止すると共に前記インバータは出力電流が正弦波と
   なるように前記インバータ用スイッチング素子により波
   形成形する系統連系インバータ装置において、前記系統
   電圧検出手段が零電圧を検出する前後２ｍｓｅｃ以内で
   前記電流モニタが過電流を検出した場合に、前記制御手
   段により前記インバータ用スイッチング素子の駆動を２
   ｍｓｅｃ程度停止するようにした系統連系インバータ装
   置。
2. 【請求項２】 直流リアクトルと昇圧用スイッチング素
   子と昇圧用ダイオードを備えて直流の入力電源からの入
   力電圧を前記昇圧用スイッチング素子の高周波スイッチ
   ングにより昇圧して中間段電圧を出力する昇圧コンバー
   タと、前記中間段電圧における高周波成分を除去する中
   間段コンデンサと、フルブリッジに構成された４個のイ
   ンバータ用スイッチング素子のスイッチングにより前記
   中間段電圧から電力系統に同期した正弦波の交流電流を
   出力するインバータと、前記交流電流における高周波成
   分を除去し、前記電力系統に出力電流を出力するフィル
   タと、前記出力電流の電流を検知する電流モニタと、前
   記系統電圧を検出する系統電圧検出手段と、前記電流モ
   ニタと前記系統電圧検出手段の出力から前記昇圧用スイ
   ッチング素子と前記インバータ用スイッチング素子を制
   御する制御手段を備え、前記中間段コンデンサの容量を
   百μＦ以下として、前記入力電圧が前記系統電圧絶対値
   より低い期間では前記昇圧用コンバータの出力電流が正
   弦波となるように制御すると共に前記インバータは系統
   電圧の極性指令に対応して交互に極性を切り替え、その
   他の期間では前記昇圧コンバータの高周波スイッチング
   を停止すると共に前記インバータは出力電流が正弦波と
   なるように前記インバータ用スイッチング素子により波
   形成形する系統連系インバータ装置において、前記系統
   電圧検出手段が零電圧を検出する前後２ｍｓｅｃ以外で
   前記電流モニタが過電流を検出した場合に、前記制御手
   段により前記昇圧用スイッチング素子の駆動を２ｍｓｅ
   ｃ程度停止するとともに、前記インバータ用スイッチン
   グ素子を２ｍｓｅｃ程度高周波スイッチングするように
   した系統連系インバータ装置。
3. 【請求項３】 直流リアクトルと昇圧用スイッチング素
   子と昇圧用ダイオードを備えて直流の入力電源からの入
   力電圧を前記昇圧用スイッチング素子の高周波スイッチ
   ングにより昇圧して中間段電圧を出力する昇圧コンバー
   タと、前記中間段電圧における高周波成分を除去する中
   間段コンデンサと、フルブリッジに構成された４個のイ
   ンバータ用スイッチング素子のスイッチングにより前記
   中間段電圧から電力系統に同期した正弦波の交流電流を
   出力するインバータと、前記交流電流における高周波成
   分を除去し、前記電力系統に出力電流を出力するフィル
   タと、前記出力電流の電流を検知する電流モニタと、前
   記系統電圧を検出する系統電圧検出手段と、前記電流モ
   ニタと前記系統電圧検出手段の出力から前記昇圧用スイ
   ッチング素子と前記インバータ用スイッチング素子を制
   御する制御手段を備え、前記中間段コンデンサの容量を
   百μＦ以下として、前記入力電圧が前記系統電圧絶対値
   より低い期間では前記昇圧用コンバータの出力電流が正
   弦波となるように制御すると共に前記インバータは系統
   電圧の極性指令に対応して交互に極性を切り替え、その
   他の期間では前記昇圧コンバータの高周波スイッチング
   を停止すると共に前記インバータは出力電流が正弦波と
   なるように前記インバータ用スイッチング素子により波
   形成形する系統連系インバータ装置において、前記入力
   電圧が前記系統電圧の絶対値より高い区間に前記電流モ
   ニタが過電流を検出した場合に、制御手段によりインバ
   ータ用スイッチング素子の駆動を２ｍｓｅｃ程度停止
   し、その他の区間に前記電流モニタが過電流を検出した
   場合に、前記制御手段により昇圧用スイッチング素子の
   駆動を２ｍｓｅｃ程度停止するとともに、前記インバー
   タ用スイッチング素子を２ｍｓｅｃ程度高周波スイッチ
   ングするようにした系統連系インバータ装置。
4. 【請求項４】 インバータ出力直後に過電流検出モニタ
   を設けた請求項１から３記載の系統連系インバータ装
   置。
5. 【請求項５】 過電流検出モニタは過電流状態を一定時
   間継続して生じた場合に、インバータの出力を停止する
   請求項１〜４記載の系統連系インバータ装置。
6. 【請求項６】 制御回路は過電流検出モニタによる過電
   流値に改善が見られない場合、出力を瞬時停止する請求
   項１〜５記載の系統連系インバータ装置。