JP2002369544A

JP2002369544A - 系統連系インバータ

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Publication number: JP2002369544A
Application number: JP2001178067A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Sumiyoshi; 眞一郎住吉; Takeshi Kitaizumi; 武北泉; Takaaki Okude; 隆昭奥出; Tadashi Sadahira; 匡史貞平; Kiyoshi Izaki; 潔井崎; Masaharu Ohashi; 正治大橋; Taketoshi Sato; 武年佐藤; Hideki Omori; 英樹大森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】中間段コンデンサの容量が数１００μＦ以下
の系統連系インバータにおいて、入力電圧＜系統電圧時
の昇圧コイル電流制御において、出力電流に関わらず低
歪み化を維持するインバータ制御装置を得る。【解決手段】出力コイル電流指令値発生手段１３と系
統電圧、入力電圧から昇圧コイル電流指令値発生手段２
２で指令値を算出する際、中間段コンデンサに流れる電
流波形の振幅と位相をフィードフォワードで与えること
で、出力電流の大きさに関わらず昇圧コイル電流指令値
の精度を向上させることが可能となるために、全ての動
作領域で出力電流を低歪み化できる系統連系インバータ
制御装置としたものである。

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の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から使用されている系統連系インバ
ータ装置の一例を図１１を使用して説明する。系統連系
インバータは直流電源を入力として系統１０に５０／６
０Ｈｚの商用周波数で交流電力を供給している。系統連
系インバータは入力電圧を系統電圧より高い電圧に昇圧
する昇圧コンバータ５、昇圧された電圧の高周波成分を
除去する数１００μＦ程度以下の中間段コンデンサＣ
Ｍ、出力電流を正弦波に波形成形するフルブリッジイン
バータ６で構成され、系統１０に接続されている。昇圧
コンバータ５は入力電圧を平滑する数千μＦ程度の入力
コンデンサ２、エネルギー蓄積用の昇圧コイル３、第１
のハーフブリッジコンバータ４を構成するＱＦ、ＱＢ
（フライホイールダイオードＤＦ、ＤＢ含む）で構成さ
れ、フルブリッジインバータ６はスイッチング素子を４
石使用し、入力電圧が系統電圧に比べて高い時に高周波
スイッチングを行う第２のハーフブリッジコンバータ７
と、商用周波数で極性切り換えを行う極性切換インバー
タ８からなり、入力電圧が系統電圧に比べて高い時は、
第２のハーフブリッジコンバータ７は商用周波数で極性
切り換えを行う極性切換インバータ８同様の動作を行
う。また、系統連系インバータの出力電流制御におい
て、入力電圧と系統電圧は電流制御切換手段１１で比較
され、入力電圧＞系統電圧の場合、第１のハーフブリッ
ジコンバータ４が出力コイル電流指令値に基づいて第１
のヒステリシスコンパレータ１４によって出力コイル電
流を制御し、入力電圧＜系統電圧の場合、昇圧コンバー
タ５が昇圧コイル電流指令値に基づき、第２のヒステリ
シスコンパレータ１７によって昇圧コイル電流を制御し
て波形成形を行う。極性切換手段１２は系統の正負を検
出して、正の時はＱ４をオン、Ｑ３をオフし、負の時は
その逆でＱ３、Ｑ４を切り換える動作を行う。また、位
相可変手段１６は、昇圧コイル電流指令値を出力コイル
電流指令値に対して、進みまたは遅れ位相で出力するこ
とができる構成となっている。

【０００３】以下に図１２、１３に基づいてその動作を
説明する。まず入力電圧＞系統電圧の時、電流制御切換
手段１１によって出力コイル電流制御が選択される場合
であるが、系統連系インバータの出力電流ｉoは出力コ
イル電流から高周波成分を除去した電流であるため、フ
ィルタコンデンサＣ１に流れる電流が系統１０に流し込
む電流に比べて小さいとすると、出力コイル電流の平均
値が正弦波になるように制御すれば、出力電流も正弦波
が得られる。そこで出力コイル電流を検出し、第１のヒ
ステリシスコンパレータ１４内で上限下限を設けた正弦
波状の出力コイル電流指令値と逐次比較して、第２のハ
ーフブリッジコンバータ７のパルス幅を決定している。
また商用周波数に同期して極性切り換えを行う極性切換
インバータ８は系統電圧または出力電流の極性に対して
交互にスイッチングを行う構成であるため、系統１０の
電圧が正の時はＱ４がオンすることで系統１０に電流が
流れ、逆に系統１０の電圧が負の時はＱ３がオンする。
次に入力電圧＜系統電圧の時、電流制御切換手段１１に
よって昇圧コイル電流制御が選択される場合であるが、
この時フルブリッジインバータ６は極性切換インバータ
８として動作するため、系統電圧が正の時Ｑ１、Ｑ４が
オン、Ｑ２、Ｑ３がオフとなる。ここで出力コイル電流
が正弦波状となるための昇圧コイル電流指令値は中間段
コンデンサのインピーダンスが低周波的には無限大であ
ると近似すると次の式によって与えられる。

【０００４】昇圧コイル電流指令値＝系統電圧×出力コ
イル電流指令値／入力電圧なお、昇圧コイル電流の高周
波成分は大部分が中間段コンデンサに流れ込み、出力コ
イル９には流れない。しかしながら、上の式のみで昇圧
コイル電流に対して指令値を与えた場合、商用周波数の
２倍の周波数で中間段コンデンサに流れる電流（中間段
電圧に対して９０度進み位相）のために、出力コイル電
流が系統電圧に対して若干遅れ位相の電流となり、出力
コイル電流の正弦波からのずれが大きくなる。そこで、
位相可変手段１６によって昇圧コイル電流指令値を出力
コイル電流指令値に対して若干進ませる制御を行うこと
で、出力コイル電流を概ね正弦波に波形成形することが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】入力電圧が系統電圧の
ピーク（ＡＣ２００Ｖの時で２８０Ｖ以上）よりも大き
い時を除いて、出力電流を正弦波に波形成形するために
は、昇圧コイル電流制御が必要であり、この時フルブリ
ッジインバータは商用周波数の切換で動作しているた
め、中間段コンデンサに発生する電圧は、系統電圧に対
してわずかに高い電圧に制御される。また、昇圧コイル
電流制御時の中間段コンデンサ電圧はゼロから数１０Ａ
（実効値）の出力電流の変化に対して、その変化が出力
コイルの商用周波数時のインピーダンス（例えば１ｍＨ
６０Ｈｚで０．３８Ω）が小さいため、数Ｖ程度とな
っている。したがって中間段コンデンサに流れる電流は
出力電流にほとんど依存せずに数Ａ程度あり、しかも系
統電圧に対してほぼ９０度位相が進んでいる。ここで、
出力コイル電流ｉL＝昇圧コイル電流ｉd−中間段コンデ
ンサ電流ｉCMであるから、出力コイル電流が正弦波とな
る昇圧コイル電流指令値で昇圧コンバータを制御した場
合、出力電流が数１０Ａ程度の時は中間段コンデンサ電
流に対して十分大きいことから、得られる電流はわずか
な振幅と位相のずれが生じる程度である。しかしなが
ら、出力する電流が小さいときは中間段コンデンサ電流
が支配的となり、昇圧コイル電流指令値の振幅と位相は
適切ではなくなる。したがって、昇圧コイル電流指令値
の位相を出力コイル電流指令値に対してわずかに進める
手法では、出力電流の大きさに応じて常時位相を可変す
る必要があり、しかも振幅についてもそれぞれの場合に
おいて演算が必要となるため、複雑な構成と成らざるを
得なかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような従来
の構成が有している課題を解決するもので、出力コイル
電流指令値から昇圧コイル電流指令値を算出する際、中
間段コンデンサに流れる電流波形つまり振幅と位相を推
定して、これを補償した上で昇圧コイル電流指令値を算
出する構成とし、入力電圧＜系統電圧の時に昇圧コイル
電流を制御して出力電流を波形成形する場合に、出力電
流の大きさに関わらず出力電流を正弦波化することがき
る系統連系インバータを提供する構成としたものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、直流
電力を入力とする、昇圧コイルとスイッチング素子とダ
イオードで構成された昇圧コンバータと、前記昇圧コン
バータの出力に接続される４石構成のスイッチング素子
と出力コイルとコンデンサで構成されたフルブリッジイ
ンバータと、前記昇圧コンバータの出力に接続される中
間段コンデンサと、前記昇圧コンバータと前記フルブリ
ッジインバータの動作を制御する制御手段とを備え、前
記制御手段は、正弦波状の出力コイル電流指令値に、前
記中間段コンデンサ電圧と容量に応じた電流波形を加算
して、前記昇圧コイルの電流波形指令値を生成する系統
連系インバータとすることで、入力電圧が交流系統電圧
に比べて低くなるときの昇圧コイル電流制御期間におい
て、容量が既知である中間段コンデンサに流れる電流を
系統電圧から算出して、系統電圧に対して９０度進み位
相の電流として出力コイル電流指令値にこれを加算した
後、入力電圧、系統電圧と出力コイル電流指令値から昇
圧コイル電流指令値を算出する系統連系インバータ。と
したものである。

【０００８】請求項２に記載した発明は、系統連系イン
バータの入力電圧が交流系統電圧に比べて低くなるとき
の昇圧コイル電流制御期間において、系統電圧に対して
９０度進み位相で流れる中間段コンデンサ電流を出力コ
イル電流指令値に加算した後、昇圧コイル電流指令値を
算出する構成で、出力電流が正弦波に近づくように中間
段コンデンサの振幅を増減させる系統連系インバータと
したものである。

【０００９】請求項３に記載した発明は、系統連系イン
バータの入力電圧が交流系統電圧に比べて低くなるとき
の昇圧コイル電流制御期間において、中間段コンデンサ
電流波形を検出し、出力コイル電流指令値にこれを加算
した後、入力電圧、系統電圧と出力コイル電流指令値か
ら昇圧コイル電流指令値を算出する系統連系インバータ
としたものである。

【００１０】請求項４に記載した発明は、系統連系イン
バータの入力電圧が交流系統電圧に比べて低くなるとき
の昇圧コイル電流制御期間において、出力コイル電流ま
たはその指令値から出力コイルの両端に印加される電圧
波形（出力電流に対して９０度位相が進む）を算出し
て、これを系統電圧波形と加算して得られる中間段電圧
波形から中間段コンデンサ電流波形を生成し、これを出
力コイル電流指令値に加算するした後、昇圧コイル電流
指令値を算出する構成で、さらに出力電流が正弦波に近
づくように中間段コンデンサの振幅を増減させる系統連
系インバータとしたものである。

【００１１】請求項５に記載した発明は、系統連系イン
バータの入力電圧が交流系統電圧に比べて低くなるとき
の昇圧コイル電流制御期間において、出力コイル電流波
形を検出し、これを低歪み基準正弦波と比較して、出力
コイル電流指令値に加算する中間段コンデンサ電流に相
当する項を誤差増幅して、昇圧コイル電流指令値を算出
する系統連系インバータとしたものである。

【００１２】請求項６に記載した発明は、系統連系イン
バータの入力電圧が交流系統電圧に比べて低くなるとき
の昇圧コイル電流制御期間において、昇圧コイル電流指
令値を絶対値に変換するとともに、負となった期間は極
性反転指令によって電流制御方向を変えることにより回
生する構成とする系統連系インバータとしたものであ
る。

【００１３】

【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。図１は本実施例の
構成を示すブロック図である。系統連系インバータは直
流入力電源１を入力として系統１０に５０／６０Ｈｚの
商用周波数で交流電力を供給している。系統連系インバ
ータは大きく分けて、入力電圧を系統電圧より高い電圧
に昇圧する昇圧コンバータ５と昇圧された電圧の高周波
成分を除去する数１００μＦ程度以下の中間段コンデン
サと中間段コンデンサ電圧を制御して出力電流を生成す
るフルブリッジインバータ６からなり、昇圧コンバータ
５は直流入力電源１の電圧を平滑する入力コンデンサ２
とエネルギー蓄積用の昇圧コイル３と第１のハーフブッ
リッジコンバータ４で構成されている。また、フルブリ
ッジインバータ６は、４石構成であるが、波形制御のた
めに高周波でスイッチングを行う第２のハーフブリッジ
コンバータ７と商用周波数で極性を切り換える極性切換
インバータ８、出力電流を平滑する出力コイル９からな
っている。制御回路（制御手段）１１ａは入力電圧と系
統電圧の大小を検出手段して制御対象を切り換える電流
制御切換手段１１を有し、入力電圧＞系統電圧の時は出
力コイル電流を制御し、入力電圧＜系統電圧の時は昇圧
コイル電流を制御する。また、極性切換手段は系統電圧
の正負を検出して、極性切換インバータ８を駆動する。
出力コイル電流指令値発生手段１３からの指令値に基づ
いて第１のヒステリシスコンパレータ１４は第１のハー
フブリッジコンバータを駆動し、出力コイル電流を制御
する。また、昇圧コイル電流指令値発生手段２２からの
指令値に基づいて第２のヒステリシスコンパレータ１７
は第２のハーフブリッジコンバータ４を駆動する。な
お、昇圧コイル電流指令値は出力コイル電流指令値と進
相電流指令値発生手段２１からの指令値と系統電圧と入
力電圧から演算で算出される構成となっている。

【００１４】以下、本実施例の動作について図２に基づ
いて説明する。系統連系インバータの出力電流は系統電
圧に同期した低歪みの正弦波であることが求められるた
め、出力コイル電流に正弦波の指令値を与え、これを第
１のヒステリシスコンパレータで制御することで出力電
流を正弦波化することができるが、入力電圧＜系統電圧
の期間においては、昇圧コイル電流制御によって出力電
流波形を決定する。なお、出力コイル電流指令値と昇圧
コイル電流指令値との関係は中間段コンデンサに流れ込
む無効電流を考慮して、以下の式で表すことができる。昇圧コイル電流指令値＝系統電圧×（出力コイル電流指
令値＋中間段コンデンサ電流）／入力電圧ここで、中間段電圧は系統電圧に対して概ね相似形とな
るため、中間段コンデンサに流れる電流は系統電圧に対
して９０度進み位相の電流として扱うとともに中間段コ
ンデンサ容量は既知として、商用周波数から中間段コン
デンサのインピーダンスを求め、これと系統電圧から電
流振幅を導出し、昇圧コイル電流指令値発生手段２２に
おいて昇圧コイル電流指令値を算出して、得られた値に
基づいて第２のヒステリシスコンパレータで昇圧コイル
電流制御を行う。

【００１５】以上の様に本実施例によれば、入力電圧＜
系統電圧の期間において、昇圧コイル電流を制御する際
に、フィードフォワード的に中間段コンデンサ電流を補
償する昇圧コイル電流指令値を算出することができるた
め、従来のように昇圧コイル電流指令値の位相を出力コ
イル電流に対して進める手段を必要とせずに、しかも出
力電流指令値が小さい場合においても位相と振幅が適正
化された昇圧コイル電流指令値を得ることができ、その
結果出力電流を正弦波化することが可能となる系統連系
インバータ制御装置を提供できる。

【００１６】（実施例２）以下に本発明の第２の実施例
について図面を参照しながら説明する。図３において図
１の回路構成と異なるのは、出力コイル電流と基準正弦
波３５を比較して、中間段コンデンサ電流に相当する進
相電流指令値を増幅することを可能とした点である。そ
の他の回路構成要素は第１の実施例と同等であり、説明
を省略する。

【００１７】上記の様に構成された系統連系インバータ
について、以下に図４に基づいてその動作を説明する。
出力コイル電流指令値に加算する中間段コンデンサ電流
指令値ｉ_CM ^*は系統電圧に対して９０度進み位相の波形
であるが、振幅については一定とはせずに適当な初期値
を持たせる。次にこの波形に基づいて昇圧コイル電流指
令値を算出して、系統連系インバータを動作させる。仮
に初期値が適正でなかった場合、出力電流及び各部の波
形は図４の点線で示したようになるが、ここで出力コイ
ル電流波形は低歪みの基準正弦波と比較され、その差が
小さくなるようにｉ_CM ^*の振幅を調整することにより、
出力電流を正弦波に近づけていくフィードバックを行
う。

【００１８】以上の様に本実施例によれば、中間段コン
デンサ容量のバラツキや系統電圧の変化があったとして
も、適切に中間段コンデンサ電流指令値の振幅が調整さ
れることで、昇圧コイル電流指令値の精度を向上させる
ことができるため、常時出力電流波形を低歪みの正弦波
にすることができる系統連系インバータ装置を提供する
ことができる。

【００１９】（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。図５において図
１の回路構成と異なるのは、中間段コンデンサ電流を直
接検出する手段を有し、得られた中間段コンデンサ電流
検出値は系統電圧、入力電圧、出力コイル電流指令値と
共に昇圧コイル電流指令値発生手段で演算される構成と
した点である。その他の回路構成要素は第１の実施例と
同等であり、説明を省略する。

【００２０】上記の様に構成された系統連系インバータ
装置について、以下に図５に基づいてその動作を説明す
る。入力電圧＞系統電圧の場合は出力コイル電流指令値
に基づいて、第１のヒステリシスコンパレータによって
出力コイルの電流制御が行われるが、入力電圧＜系統電
圧の場合、電流制御切換手段１１によって昇圧コイル電
流指令値に基づいて第２のヒステリシスコンパレータ１
７で昇圧コイル電流制御が行われる。この時中間段コン
デンサ電流検出手段４５によって得られた中間段コンデ
ンサに流れる実際の電流を、昇圧コイル電流指令値発生
手段３２内において出力コイル電流指令値と加算し、さ
らに系統電圧と入力電圧を用いて、昇圧コイル電流指令
値を算出する。

【００２１】以上の様に本実施例によれば、中間段コン
デンサ電流を実測することで、出力コイル電流指令値の
大きさよって変化する出力コイルの両端に発生する電圧
による系統電圧と中間段電圧との位相及び振幅差を、自
動的に補償することが可能な中間段電圧を制御回路内で
生成することができ、その結果、精度の良い昇圧コイル
電流指令値発生手段を達成することができ、出力電流を
概ね正弦波に維持することが可能な系統連系インバータ
制御装置を提供することができる。

【００２２】（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。図６において図
４の回路構成と異なるのは、出力コイル電流を基に出力
コイル電圧検出手段５１を用いて中間段電圧を生成する
ことが可能となる点である。その他の回路構成要素は第
２の実施例と同等であり、説明を省略する。

【００２３】上記の様に構成された系統連系インバータ
について、以下に図７に基づいてその動作を説明する。
図７のように、出力コイル電流指令値が系統電圧に対し
て力行で与えられ、実際に流れる場合、出力コイル電圧
は出力コイル電流指令値に対して９０度進み位相の電圧
波形となる。ここで入力電圧が系統電圧よりも低い場
合、フルブリッジインバータは極性切換のみで動作する
ため、中間段電圧は系統電圧に出力コイル電圧を加算し
た波形となる。なお、出力コイル電圧Ｖ_L1は出力コイル
電流ｉ_L1と既知である出力コイルのインダクタンスＬ１
に商用周波数で電流を流した際の電圧であるから次の式
で表される。

【００２４】Ｖ_L1＝２・π・ｆ・Ｌ１・ｉ_L1 ｆ：商用周波数このようにして中間段電圧生成手段５２によって得られ
た中間段電圧Ｖ_Mは系統電圧Ｖ_ACに対して若干進み位相
の電圧となっており、これから中間段コンデンサ電流を
算出して出力コイル電流ｉ_L1に加算することによって求
められる昇圧コイル電流指令値ｉ_d ^*に基づいて第２のヒ
ステリシスコンパレータ１７が動作する。

【００２５】以上の様に本実施例によれば、入力電圧＜
系統電圧の際の昇圧コイル電流制御時において、出力コ
イル電流の大きさによって系統電圧と中間段電圧との位
相差が変化した場合でも、精度の高い昇圧コイル電流指
令値を生成することができるため、全ての動作条件にお
いて出力電流の低歪み化を図ることができる系統連系イ
ンバータ装置を提供することが可能となる。

【００２６】（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。図８において図
４の回路構成と異なるのは、予め系統電圧に対して９０
度進み位相の電流を持ちこの値を増減させるのではな
く、誤差増幅器６１を付加して出力電流と基準正弦波と
の差を昇圧コイル電流指令値演算式の中間段コンデンサ
電流相当の項に対してフィードバックする構成とした点
である。その他の回路構成要素は第４の実施例と同等で
あり、説明を省略する。

【００２７】上記の様に構成されたインバータについ
て、その動作を説明する。出力コイル電流は入力電圧と
系統電圧との大小関係によって昇圧コイル電流制御区間
と出力コイル電流制御区間による電流の和となるが、そ
こで、出力コイル電流を基準正弦波３５と比較してその
誤差を、図中に示した昇圧コイル電流指令値演算式にお
ける中間段コンデンサ電流指令値の項に対して、フィー
ドバックすることによって最適な昇圧コイル電流指令値
を得て第２のヒステリシスコンパレータ１７によって電
流制御が行われ、昇圧コイル電流制御で生成される出力
コイル電流を低歪みの正弦波に近づけるとともに出力コ
イル電流制御との切換時において電流がスムーズに接続
される。

【００２８】以上の様に本実施例によれば、特に中間段
コンデンサ電流や出力コイル電圧を検出して中間段電圧
の位相や振幅を求めることなく、出力コイル電流から中
間段コンデンサに流れる電流を自動的に補償した昇圧コ
イル電流指令値を生成することにより、出力コイル電流
波形を低歪みの正弦波とすることができる系統連系イン
バータ装置を提供することができる。

【００２９】（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。図９において図
１の回路構成と異なるのは、昇圧コイル電流指令値発生
手段２２の出力に絶対値変換手段７１と極性反転タイミ
ング切換手段７２を設け、第２のヒステリシスコンパレ
ータ１７に入力した点である。その他の回路構成要素は
第１の実施例と同等であり、説明を省略する。

【００３０】上記の様に構成されたインバータについ
て、以下に図１０に基づいてその動作を説明する。力率
が１に近い状態で出力電流を生成する場合は、仮に昇圧
コイル電流指令値が負となってもその区間は出力コイル
電流制御区間であったが、図１０のように入力電圧が系
統電圧に対して十分小さい場合、出力コイル電流指令値
に中間段コンデンサ電流を加算して、昇圧コイル電流指
令値を算出した際、昇圧コイル電流制御区間において指
令値が負となる区間が発生する。そこで、昇圧コイル電
流指令値は絶対値変換手段７１で常時正となるようにし
て、この区間については極性反転タイミング発生手段７
２の出力が正の信号を発生しておく。極性反転タイミン
グ発生手段７２の出力が正の時、昇圧コイル電流指令値
を反転させて第２のヒステリシスコンパレータを動作さ
せると、中間段コンデンサ電流は昇圧コイルを介して直
流入力電源１側に回生され、出力電流の低歪み化を維持
することが可能となる。

【００３１】以上の様に本実施例によれば、入力電圧≪
系統電圧または出力電流が中間段コンデンサ電流に対し
て小さい時のような、無効電力回生が必要とされる場合
においても、昇圧コイル電流検出手段（例えば電流セン
サ）の検出方向を変えることなく、制御回路内の昇圧コ
イル電流制御の指令値極性を反転させる簡単な方法を用
いることにより、出力電流の歪みを小さくすることが可
能となる系統連系インバータ装置を提供することができ
る。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、入力電圧＜
系統電圧の期間における昇圧コイル電流制御時に、昇圧
コイル電流指令値を算出に際して、フィードフォワード
的に中間段コンデンサ電流を補償することにより、従来
のように昇圧コイル電流指令値の位相を出力コイル電流
に対して進める手段を必要とせずに、しかも出力電流指
令値の大きさに関わらず位相と振幅が適正化された昇圧
コイル電流指令値を得ることができ、その結果出力電流
を正弦波化することが可能となるものである。

【００３３】請求項２に記載した発明は、入力電圧＜系
統電圧の期間における昇圧コイル電流制御時に、昇圧コ
イル電流指令値を算出に際して、中間段コンデンサ容量
のバラツキや系統電圧の変化があったとしても、適切に
中間段コンデンサ電流指令値の振幅が調整されること
で、昇圧コイル電流指令値の精度を向上させることが可
能となるものである。

【００３４】請求項３に記載した発明は、中間段コンデ
ンサ電流を実測することで、出力コイル電流の大小によ
って変化する出力コイルの両端に発生する電圧による系
統電圧と中間段電圧との位相の変化及び振幅差の差を、
自動的に補償することが可能な中間段電圧を制御回路内
で生成することができ、その結果、精度の良い昇圧コイ
ル電流指令値発生手段を達成することができ、あらゆる
条件において出力電流を概ね正弦波に維持することがで
きるものである。

【００３５】請求項４に記載した発明は、出力コイル電
流の大きさおよび系統電圧の変化によって系統電圧と中
間段電圧との位相の変化および振幅差の発生が起きた場
合でも、新たな検出手段を用いずに精度の高い昇圧コイ
ル電流指令値を生成することができるため、全ての動作
条件において出力電流の低歪み化を図ることができるも
のである。

【００３６】請求項５に記載した発明は、特に中間段コ
ンデンサ電流や出力コイル電圧を検出して中間段電圧の
位相や振幅を求めることなく、出力コイル電流検出手段
の波形から中間段コンデンサに流れる電流成分を自動的
に補償できる昇圧コイル電流指令値を生成することによ
り、出力電流波形を低歪みの正弦波とすることができる
ものである。

【００３７】請求項６に記載した発明は、入力電源への
電力回生が必要とされる場合においても、昇圧コイル電
流検出手段（例えば電流センサ）の検出方向を変えるこ
となく、制御回路内の昇圧コイル電流制御の指令値極性
を反転させる簡単な方法を用いて、出力電流の歪みを小
さくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における系統連系インバ
ータ及び制御回路の構成図

【図２】第１の実施例における各部の動作波形図

【図３】本発明の第２の実施例における系統連系インバ
ータ及び制御回路の構成図

【図４】第２の実施例における各部の動作波形図

【図５】本発明の第３の実施例における系統連系インバ
ータ及び制御回路の構成図

【図６】本発明の第４の実施例における系統連系インバ
ータ及び制御回路の構成図

【図７】第４の実施例における各部の動作波形図

【図８】本発明の第５の実施例における系統連系インバ
ータ及び制御回路の構成図

【図９】本発明の第６の実施例における系統連系インバ
ータ及び制御回路の構成図

【図１０】第６の実施例における各部の動作波形図

【図１１】従来の系統連系インバータ及び制御回路の構
成図

【図１２】従来の系統連系インバータの各部の動作波形
図

【図１３】従来の系統連系インバータの各部の動作波形
図

【符号の説明】

１直流入力電源２入力コンデンサ３昇圧コイル４第１のハーフブリッジコンバータ５昇圧コンバータ６フルブリッジインバータ７第２のハーフブリッジコンバータ８極性切換インバータ９出力コイル１０系統１１ａ制御回路（制御手段）１１電流制御切換手段１２極性切換手段１３出力コイル電流指令値発生手段１４第１のヒステリシスコンパレータ１５昇圧出力コイル電流指令値発生手段１６位相差可変手段１７第２のヒステリシスコンパレータ２１進相電流指令値発生手段３３出力電流比較手段３４進相電流増幅手段３５基準正弦波４５間段コンデンサ電流検出手段５１出力コイル電圧検出手段５２中間段電圧生成手段６１誤差増幅器７１絶対値変換手段７２極性反転タイミング発生手段

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 AA08 BB07 CA01 CB02 CB05 CC01 DB02 DC02 DC05 EA08 5H730 AA00 AS00 AS04 AS05 BB11 BB57 DD03 FD21 FD43 FF05 FG02 FG15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電力を入力とする、昇圧コイルとス
イッチング素子とダイオードで構成された昇圧コンバー
タと、前記昇圧コンバータの出力に接続される４石構成
のスイッチング素子と出力コイルとコンデンサで構成さ
れたフルブリッジインバータと、前記昇圧コンバータの
出力に接続される中間段コンデンサと、前記昇圧コンバ
ータと前記フルブリッジインバータの動作を制御する制
御手段とを備え、前記制御手段は、正弦波状の出力コイ
ル電流指令値に、前記中間段コンデンサ電圧と容量に応
じた電流波形を加算して、前記昇圧コイルの電流波形指
令値を生成する系統連系インバータ。
【請求項２】制御手段は、電流制御切換タイミング近
傍の出力電流または出力コイル電流の正弦波からの誤差
を検出した後、昇圧コイル電流指令値に加算する中間段
コンデンサ電流の振幅を増減させて前記出力電流または
出力コイル電流誤差が小になるようにフィードバックす
る請求項１に記載の系統連系インバータ。
【請求項３】制御手段は、中間段コンデンサ電流の検
出手段を有し、出力コイル電流および昇圧コイル電流と
同じゲインで前記検出手段によって得られた検出値を出
力コイル電流指令値に加算して、昇圧コイル電流指令値
を算出する請求項１に記載の系統連系インバータ。
【請求項４】制御手段は、出力コイル電流検知手段に
よって得られた電流値に対して９０度進み位相で発生す
る出力コイル電圧と系統電圧から、中間段コンデンサ電
流の位相を算出し、出力コイル電流指令値に前記算出値
を加算して昇圧コイルの電流指令値とする請求項１また
は２に記載の系統連系インバータ。
【請求項５】制御手段は、電流制御切換タイミング近
傍の出力電流または出力コイル電流をサンプリングし
て、正弦波からの誤差を検出した後、昇圧コイル電流指
令値に加算する中間段コンデンサ電流の振幅を増減する
と共に、位相を進遅させることにより前記出力電流また
は出力コイル電流誤差が小になるようにフィードバック
する請求項１または２に記載の系統連系インバータ。
【請求項６】制御手段は、出力コイル電流指令値に中
間段コンデンサ電流を加算した際、昇圧コイル電流指令
値が負であれば、前記昇圧コイル電流指令値の電流方向
を反転させて入力電源に回生させる請求項１〜５に記載
の系統連系インバータ。