JP2003029857A - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP2003029857A
JP2003029857A JP2001213695A JP2001213695A JP2003029857A JP 2003029857 A JP2003029857 A JP 2003029857A JP 2001213695 A JP2001213695 A JP 2001213695A JP 2001213695 A JP2001213695 A JP 2001213695A JP 2003029857 A JP2003029857 A JP 2003029857A
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Takeshi Nakajima
武 中島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter capable of measuring the DC side voltage and currents of a power converter by making it unnecessary to input a positive disturbance signal for measurement. SOLUTION: A power is converted from AC into DC or vice versa, and a ripple signal corresponding to an AC side frequency is produced at the DC side due to a circuit structure, and equipment is connected to the DC side in this power converting device. At least either the voltage or current components of the ripple signal produced at the DC side of the power converting device are measured by a measuring part, and prescribed signal processing is carried out based on the obtained measured result, and the characteristics of the power converter and/or the characteristics of equipment connected to the DC side of the power converter are controlled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直流から交流又は
その逆方向の電力変換を行う電力変換装置に関し、特に
特別な外乱を与える必要がなくかつ電力変換器の応答に
制限のない高速測定を可能とする電力変換装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion device for converting power from direct current to alternating current or vice versa, and is particularly useful for high-speed measurement that does not require special disturbance and that the response of the power converter is not limited. The present invention relates to a power conversion device that enables the conversion.

【0002】[0002]

【従来の技術】直流を交流に電力変換する電力変換装置
としてのインバータ装置においては、入力側に接続され
た直流電力源(太陽電池等)の電圧・電流特性、すなわ
ち、出力インピーダンスを測定し、測定で得られた出力
インピーダンスに基づいて受電側であるインバータの入
力インピーダンスを最適に制御される。
2. Description of the Related Art In an inverter device as a power converter for converting direct current into alternating current, voltage / current characteristics of a direct current power source (solar cell, etc.) connected to an input side, that is, output impedance is measured. The input impedance of the inverter on the power receiving side is optimally controlled based on the output impedance obtained by the measurement.

【0003】図2にはこの種のインバータの回路図例が
示されている。例えば、太陽電池等の直流電力源1は、
インバータ4の入力に接続されており、このインバータ
4の出力から交流出力電力が得られる。直流電力源1
は、内部的には起電力3と出力インピーダンス2とで構
成されている。
FIG. 2 shows an example of a circuit diagram of this type of inverter. For example, the DC power source 1 such as a solar cell is
It is connected to the input of the inverter 4, and the AC output power is obtained from the output of the inverter 4. DC power source 1
Is internally composed of an electromotive force 3 and an output impedance 2.

【0004】インバータ4は制御部10により制御さ
れ、制御部10には加算器13で得られた電力設定値5
と測定用外乱信号11の加算器13による加算信号がイ
ンバータの出力電圧を規定する電力指令値として入力さ
れている。信号処理部9には、電流測定値信号と電圧測
定値信号が入力され、後述するように出力インピーダン
スが求められ、制御部10に出力されている。測定用外
乱信号11は、インバータ4の直流側の電圧・電流特性
を測定する時のみスイッチ12を介して加算器13の一
方の入力に印加される。測定用外乱信号11を印加する
と、この印加信号に対応した変化信号は、インバータ4
の交流電力出力に現れるのは勿論のこと、入力側である
直流側にも現れるのでこの直流側に現れた変化を検出す
る。
The inverter 4 is controlled by the control unit 10, and the power setting value 5 obtained by the adder 13 is controlled by the control unit 10.
And the addition signal of the disturbance signal for measurement 11 by the adder 13 is input as a power command value that defines the output voltage of the inverter. The current measurement value signal and the voltage measurement value signal are input to the signal processing unit 9, the output impedance is obtained as described later, and the output impedance is output to the control unit 10. The measurement disturbance signal 11 is applied to one input of the adder 13 via the switch 12 only when measuring the DC-side voltage / current characteristic of the inverter 4. When the disturbance signal for measurement 11 is applied, the change signal corresponding to this applied signal is generated by the inverter 4
Of course, it appears not only in the AC power output, but also in the DC side which is the input side, so the change appearing on this DC side is detected.

【0005】この直流側に現れた変化信号は、増幅器6
及び8で増幅されて電圧測定信号及び電流測定信号とし
て信号処理部9に入力される。すなわち、直流電力源1
の両端電圧は増幅器6により増幅され電圧測定値とな
り、直流電力源1の出力電流は電流センサ7により検出
された後、増幅器8により増幅され電流測定値となり、
それぞれ信号処理部9に入力される。信号処理部9で
は、これらの測定値を用いて後述するように直流電力源
1の出力インピーダンス2の値を求める。
The change signal appearing on the DC side is the amplifier 6
Amplified by 8 and 8 and input to the signal processing unit 9 as a voltage measurement signal and a current measurement signal. That is, the DC power source 1
The voltage across both ends of is the voltage measurement value amplified by the amplifier 6, the output current of the DC power source 1 is detected by the current sensor 7, and then amplified by the amplifier 8 to become the current measurement value,
Each is input to the signal processing unit 9. The signal processing unit 9 uses these measured values to determine the value of the output impedance 2 of the DC power source 1 as described later.

【0006】ところで、直流電力源1の電力を受電側で
あるインバータ4に最大効率で送出するための条件は、
直流電力源1の出力インピーダンス2とインバータ4の
入力インピーダンスが等しいことである。
By the way, the conditions for sending the power of the DC power source 1 to the inverter 4 on the power receiving side with maximum efficiency are as follows:
That is, the output impedance 2 of the DC power source 1 and the input impedance of the inverter 4 are equal.

【0007】そのため、図2に示す回路では、信号処理
部9で得られた直流電力源1の出力インピーダンス2の
値に基づいて、インバータ4の入力インピーダンスが直
流電力源1の出力インピーダンス2と同じになるように
制御部10で制御している。
Therefore, in the circuit shown in FIG. 2, the input impedance of the inverter 4 is the same as the output impedance 2 of the DC power source 1 based on the value of the output impedance 2 of the DC power source 1 obtained by the signal processing unit 9. The control unit 10 controls so that

【0008】直流電力源1の出力インピーダンスは、測
定用外乱信号11を制御部10に印加したときに生ず
る、この信号のオン/オフに対応したインバータ4の入
力端(直流側)の電圧・電流変化を測定することにより
求めることができる。
The output impedance of the DC power source 1 is the voltage / current of the input terminal (DC side) of the inverter 4 corresponding to ON / OFF of the disturbance signal for measurement 11 applied to the control unit 10. It can be determined by measuring the change.

【0009】直流電力源1の出力インピーダンスを求め
る具体的な方法は以下の通りである。ここで、代表的な
直流電力源として電池を考えると、その出力インピーダ
ンスは、次のようなステップを経て電圧・電流特性を測
定することにより求めることができる。
A specific method for obtaining the output impedance of the DC power source 1 is as follows. Here, considering a battery as a typical DC power source, its output impedance can be obtained by measuring the voltage / current characteristics through the following steps.

【0010】(1)先ず、スイッチ12をオフとし、直
流電力源1の両端電圧V1とインバータ4に流れ込む電
流I1を求める。これらの測定値は増幅器6と増幅器8
の出力としてそれぞれ得られる。
(1) First, the switch 12 is turned off, and the voltage V1 across the DC power source 1 and the current I1 flowing into the inverter 4 are obtained. These measured values are amplifier 6 and amplifier 8.
Respectively as the output of.

【0011】(2)次に、スイッチ12をオンして測定
用外乱信号11をインバータ4に加え、そのときの直流
電力源1の両端電圧V2とインバータ4に流れ込む電流
I2を求める。これらの測定値は(1)の場合と同様に
増幅器6と増幅器8の出力としてそれぞれ得られる。
(2) Next, the switch 12 is turned on to apply the disturbance signal 11 for measurement to the inverter 4, and the voltage V2 across the DC power source 1 and the current I2 flowing into the inverter 4 at that time are obtained. These measured values are respectively obtained as the outputs of the amplifier 6 and the amplifier 8 as in the case of (1).

【0012】(3)インピーダンスは電圧と電流の比
(電圧/電流)であるから、(1)と(2)で求めた電
圧、電流値から直流電力源1の出力インピーダンスRを
次式に従って信号処理部9で計算する。 R=(V2−V1)/(I2−I1)
(3) Since the impedance is the ratio of voltage and current (voltage / current), the output impedance R of the DC power source 1 is calculated according to the following equation from the voltage and current values obtained in (1) and (2). The calculation is performed by the processing unit 9. R = (V2-V1) / (I2-I1)

【0013】以上の説明では、インバータの例を示した
が、交流電力を直流電力に電力変換するコンバータにお
いては、その直流出力端に接続された負荷インピーダン
スの状態に合わせて当該コンバータの直流出力を制御
し、上記(1)から(3)と同様な方法によって算出し
た負荷インピーダンスに合わせて当該コンバータの電流
値などの指令値を制御している。
In the above description, an example of an inverter is shown. However, in a converter for converting AC power into DC power, the DC output of the converter is adjusted according to the state of the load impedance connected to the DC output terminal. The control is performed and the command value such as the current value of the converter is controlled according to the load impedance calculated by the same method as the above (1) to (3).

【0014】また、太陽電池と電力変換器(インバー
タ)とから構成される太陽光発電システムの最大電力点
追尾方法のように入力の直流電力を最大の効率で交流電
力に変換するためには、直流電力源である太陽電池の内
部インピーダンスに対してインバータの入力インピーダ
ンスを等しくする必要があるが、そのような場合、前述
したインバータ入力の電圧・電流を検出し、これら検出
信号に基づいてインバータの入力電流などを制御してい
る。
Further, in order to convert the input DC power into the AC power with the maximum efficiency as in the maximum power point tracking method of the solar power generation system composed of the solar cell and the power converter (inverter), It is necessary to make the input impedance of the inverter equal to the internal impedance of the solar cell, which is the DC power source. In such a case, the voltage / current of the inverter input described above is detected, and the inverter It controls the input current.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術による電圧・電流特性の測定機能を有する電力変換
装置においては次のような問題点があった。
However, the conventional power conversion apparatus having the voltage / current characteristic measuring function has the following problems.

【0016】すなわち、上述のように、従来の技術にお
いては、電力変換装置の直流側の電圧・電流特性を測定
するためには、電力変換装置の出力を定める本来の制御
量、即ち、図2の電力設定値5とは別に常に少量の外乱
(図2の測定用外乱信号11)を印加する必要がある。
したがって、この外乱を印加するための回路が必要とな
り、更に都合の悪いことには、少量とはいえ本来は不要
である外乱が加わった状態で使用しているが、この外乱
は正規の電力信号からみると不要なノイズになってしま
う。
That is, as described above, in the conventional technique, in order to measure the voltage-current characteristics on the DC side of the power converter, the original control amount that determines the output of the power converter, that is, FIG. It is necessary to always apply a small amount of disturbance (measurement disturbance signal 11 in FIG. 2) in addition to the power set value 5 of.
Therefore, a circuit for applying this disturbance is required, and more inconveniently, although it is used with a small amount of unnecessary disturbance added, this disturbance is a normal power signal. From the perspective, it becomes unnecessary noise.

【0017】また、この種の電力変換装置を正確に制御
するためには、上記「外乱」信号も正確に注入する必要
がある。この場合、電力変換装置内部の制御時定数など
の関係から、直流側に発生する外乱の影響を正確に測定
しようとすると制御後に系が安定するまでにかなりの待
ち時間が必要となる。したがって、測定時間が長くなる
という問題が発生し、結果的に制御ループを高速動作さ
せることが困難であった。更に、後述するように、電力
変換装置の直流側にはリプルが存在している。そして、
このリプルは測定用外乱信号に重畳しているので、この
影響を取り除くには充分な時間に渡ってリプルを積分し
なければならず、結果として測定時間が長くなるという
問題が生ずる。
Further, in order to accurately control this kind of power conversion device, it is necessary to accurately inject the "disturbance" signal. In this case, in order to accurately measure the influence of the disturbance generated on the DC side, a considerable waiting time is required until the system stabilizes after the control because of the control time constant inside the power converter. Therefore, a problem that the measurement time becomes long occurs, and as a result, it is difficult to operate the control loop at high speed. Furthermore, as will be described later, ripples exist on the DC side of the power converter. And
Since this ripple is superimposed on the disturbance signal for measurement, it is necessary to integrate the ripple for a sufficient time to remove this effect, resulting in a problem that the measurement time becomes long.

【0018】そこで、本発明の目的は、上述従来の問
題、すなわち測定のための積極的な外乱信号を不要とし
て電力変換装置の直流側の電圧・電流の測定を可能とす
る電力変換装置を提供するものである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of measuring the voltage / current on the DC side of the power conversion device without requiring the above-mentioned conventional problem, that is, a positive disturbance signal for measurement. To do.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明による電力変換装置は、次のような特徴的な
構成を採用している。
In order to solve the above problems, the power converter according to the present invention employs the following characteristic configuration.

【0020】(1)交流から直流、又はその逆に電力を
変換し、直流側には回路構造に起因して交流側周波数に
対応したリプル信号が生じ、前記直流側に機器が接続さ
れている電力変換装置において、前記電力変換装置の直
流側に生じている前記リプル信号の電圧、電流成分の少
なくとも一方を測定する測定部と、前記測定部の出力を
入力として予め定めた演算を行う信号処理部と、前記信
号処理部の出力を受けて前記電力変換装置と前記電力変
換装置の直流側に接続された機器の両方或いはいずれか
一方の電気特性を制御する制御部と、を備えて成る電力
変換装置。
(1) Converting power from AC to DC or vice versa, a ripple signal corresponding to the frequency on the AC side is generated on the DC side due to the circuit structure, and a device is connected to the DC side. In the power conversion device, a measurement unit that measures at least one of a voltage component and a current component of the ripple signal generated on the direct-current side of the power conversion device, and signal processing that performs a predetermined calculation using the output of the measurement unit as an input. And a control unit that receives the output of the signal processing unit and controls the electrical characteristics of both or one of the power conversion device and a device connected to the DC side of the power conversion device. Converter.

【0021】(2)交流から直流に電力を変換するコン
バータ装置であり、直流側には回路構造に起因して交流
側の周波数に対応したリプル信号が生じているコンバー
タ機能を有する電力変換装置において、前記コンバータ
装置の直流出力に接続された負荷部と、前記電力変換装
置の直流出力に生じている前記リプル信号の電圧、電流
成分の少なくとも一方を測定する測定部と、前記測定部
の出力を入力として前記負荷部の特性を算出する信号処
理部と、前記信号処理部の出力を受けて前記コンバータ
装置の直流出力電力と前記負荷部の特性の両方或いはい
ずれか一方を制御する制御部と、を備えて成る電力変換
装置。
(2) A power converter having a converter function for converting power from AC to DC, in which a ripple signal corresponding to a frequency on the AC side is generated on the DC side due to a circuit structure. A load unit connected to the DC output of the converter device, a measuring unit that measures at least one of the voltage and current components of the ripple signal generated in the DC output of the power converter, and an output of the measuring unit. A signal processing unit that calculates the characteristics of the load unit as an input, a control unit that receives the output of the signal processing unit and controls the DC output power of the converter device and / or the characteristics of the load unit. A power conversion device comprising.

【0022】(3)直流から交流に電力を変換するイン
バータ装置であり、直流側には交流側の周波数に対応し
たリプル信号が生じているインバータ機能を有する電力
変換装置において、前記電力変換装置の前記直流側に接
続された直流電力源と、前記電力変換装置の前記直流側
に生じている前記リプル信号の電圧、電流成分の少なく
とも一方を測定する測定部と、前記測定部の出力を入力
として前記直流電力源の特性を算出する信号処理部と、
前記信号処理部の出力を受けて前記電力変換装置の直流
入力電力と前記直流電力源の特性の両方或いはいずれか
一方を制御する制御部と、備えて成る電力変換装置。
(3) A power converter having an inverter function for converting electric power from direct current to alternating current, in which a ripple signal corresponding to the frequency on the alternating current side is generated on the direct current side. A DC power source connected to the DC side, a voltage of the ripple signal generated on the DC side of the power converter, a measuring unit that measures at least one of current components, and an output of the measuring unit as an input. A signal processing unit for calculating the characteristics of the DC power source,
A power converter comprising: a controller that receives the output of the signal processor and controls the DC input power of the power converter and / or the characteristics of the DC power source.

【0023】(4)直流電力源と、前記直流電力源の直
流を交流に電力変換するインバータと、前記直流電力源
側に前記インバータの回路構造に起因して生ずる交流側
周波数に対応したリプル信号の電圧及び電流成分を測定
する測定部と、前記測定部からの前記リプル信号の電圧
及び電流成分に基づいて前記直流電力源の出力インピー
ダンスを求める信号処理部と、前記信号処理部からの出
力インピーダンスに基づいて最大効率の交流出力を得る
べく前記インバータと前記直流電力源の両方或いはいず
れか一方を制御する制御部と、を備えて成る電力変換装
置。
(4) A DC power source, an inverter for converting DC of the DC power source into AC power, and a ripple signal corresponding to an AC frequency generated on the DC power source side due to the circuit structure of the inverter. Measuring unit for measuring the voltage and current components, a signal processing unit for obtaining the output impedance of the DC power source based on the voltage and current components of the ripple signal from the measuring unit, and the output impedance from the signal processing unit A power converter comprising: a controller that controls both or one of the inverter and the DC power source to obtain an AC output of maximum efficiency.

【0024】(5)前記信号処理部は、前記リプル信号
の複数の電圧、電流成分の値を用いて、これを平均化し
て出力する上記(1)乃至(4)のいずれかの電力変換
装置。
(5) The power converter according to any one of the above (1) to (4), wherein the signal processing section uses a plurality of voltage and current component values of the ripple signal and averages them. .

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明による電力変換装置
の好適実施形態を添付図を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a power converter according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0026】図1は、本発明による電力変換装置の一実
施形態の構成ブロック図であり、太陽電池とインバータ
(DC→AC)を組み合わせて太陽光発電装置を構成す
る実施形態例についてのものである。
FIG. 1 is a configuration block diagram of an embodiment of a power conversion device according to the present invention, which relates to an embodiment example in which a solar cell and an inverter (DC → AC) are combined to form a solar power generation device. is there.

【0027】図1において、インバータ4の入力側に接
続された直流発電源(太陽電池)1の出力インピーダン
スを測定することにより直流発電源(太陽電池)1で発
生した電力を最大効率でインバータ4に取り込むように
制御する。
In FIG. 1, by measuring the output impedance of the DC power supply (solar cell) 1 connected to the input side of the inverter 4, the power generated by the DC power supply (solar cell) 1 is converted into the inverter 4 with maximum efficiency. Control to take in.

【0028】直流発電源としての太陽電池1は、等価回
路的には図示するように起電力3と出力インピーダンス
2とから成っている。直流発電源(太陽電池)1は、イ
ンバータ4の入力に接続され、このインバータ4の出力
からは交流電力が得られる。
The solar cell 1 as a DC power source is composed of an electromotive force 3 and an output impedance 2 as shown in an equivalent circuit. The DC power source (solar cell) 1 is connected to the input of the inverter 4, and AC power is obtained from the output of the inverter 4.

【0029】ところで、インバータ4は、通常、例えば
ブリッジ接続されたトランジスタ等のスイッチング素子
で構成されており、入力直流電力をこのスイッチング素
子によって交流電力に変換している。このようなインバ
ータの場合、平滑回路の性能等の原因により、現実のイ
ンバータにおいては入力側にわずかではあるが交流出力
の整数倍の成分(リプル)が漏れ出てくる。
The inverter 4 is usually composed of a switching element such as a bridge-connected transistor, and the input DC power is converted into AC power by this switching element. In the case of such an inverter, a component (ripple), which is an integral multiple of the AC output, leaks to the input side in the actual inverter due to factors such as the performance of the smoothing circuit.

【0030】本発明では、かかるインバータの回路構造
に起因して直流側(受電側)に発生するリップルに注目
し、測定のために新たな付加回路を必要とせず、このリ
ップルを測定することにより、例えば、太陽電池の出力
インピーダンスを測定する。すなわち、本発明において
は、上記漏れリプルを測定し、例えば、インバータの直
流側に接続されている太陽電池の電圧・電流特性を測定
し、その測定結果から太陽電池の出力インピーダンスを
測定する。
In the present invention, attention is paid to the ripple generated on the DC side (power receiving side) due to the circuit structure of such an inverter, and a new additional circuit is not required for measurement, and this ripple is measured. For example, the output impedance of the solar cell is measured. That is, in the present invention, the leakage ripple is measured, for example, the voltage / current characteristic of the solar cell connected to the DC side of the inverter is measured, and the output impedance of the solar cell is measured from the measurement result.

【0031】以下、本実施形態における太陽電池の出力
インピーダンスの測定について具体的に説明する。
The measurement of the output impedance of the solar cell according to this embodiment will be specifically described below.

【0032】先ず、インバータ4の入力側、すなわち直
流発電源1の両端電圧は増幅器6により増幅され電圧測
定値信号として信号処理回路9に出力される。一方、直
流発電源1の出力電流は電流センサ7により検出された
後、増幅器8により増幅され電流測定値信号として信号
処理部9に出力される。
First, the input side of the inverter 4, that is, the voltage across the DC power source 1 is amplified by the amplifier 6 and output to the signal processing circuit 9 as a voltage measurement value signal. On the other hand, the output current of the DC power supply 1 is detected by the current sensor 7 and then amplified by the amplifier 8 and output to the signal processing unit 9 as a current measurement value signal.

【0033】信号処理部9では、入力された電圧測定値
信号および電流測定値信号から、電圧の変動分(すなわ
ち、電圧リプル成分:ΔV)及び電流の変動分(すなわ
ち、電流リプル成分:ΔI)を求め、求められたΔVと
ΔIを用いて出力インピーダンスRの値を、R=(ΔV
/ΔI)として算出する。
In the signal processing unit 9, from the input voltage measurement value signal and current measurement value signal, the voltage variation (that is, voltage ripple component: ΔV) and the current variation (that is, current ripple component: ΔI). Is calculated, and the value of the output impedance R is calculated as R = (ΔV
/ ΔI).

【0034】インバータの制御部10では、信号処理部
9で得られた出力インピーダンス値に基づいて、インバ
ータ4の特性を制御する。インバータの制御部10には
インバータ4の交流電力出力を設定するための電力設定
値(電圧源)5が接続されている。
The control unit 10 of the inverter controls the characteristics of the inverter 4 based on the output impedance value obtained by the signal processing unit 9. A power setting value (voltage source) 5 for setting the AC power output of the inverter 4 is connected to the control unit 10 of the inverter.

【0035】次に、本実施形態において、インバータ4
の太陽電池(直流発電源1)の最大出力電力に追従した
動作について説明する。太陽電池の出力電圧・電流特性
のグラフ(図示せず)にインバータ4の入力電圧・電流
特性(即ち、入力インピーダンス特性)のグラフを重ね
合わせた場合を考えると、これら2つの特性の交点(P
とする)が太陽電池の動作点となる。そして、太陽電池
の出力電力(換言すればインバータ4の入力電力)は、
交点Pで定まる電圧と電流の積で表される。このこと
は、インバータ4の入力インピーダンスを変化させるこ
とにより、太陽電池からの電力を制御できることを示し
ている。
Next, in the present embodiment, the inverter 4
The operation following the maximum output power of the solar cell (DC generator 1) will be described. Considering a case where the graph of the output voltage / current characteristic (not shown) of the solar cell is overlapped with the graph of the input voltage / current characteristic (that is, the input impedance characteristic) of the inverter 4, the intersection (P) of these two characteristics is considered.
Is the operating point of the solar cell. The output power of the solar cell (in other words, the input power of the inverter 4) is
It is represented by the product of the voltage and the current determined at the intersection point P. This indicates that the power from the solar cell can be controlled by changing the input impedance of the inverter 4.

【0036】本実施形態の太陽電池最大出力電力追尾方
法は、この原理を利用したものであり、直流電力源(す
なわち太陽電池)1の出力電圧及び出力電流を適宜モニ
タして、直流電力源1の出力電圧と出力電流の積が最大
となるように、制御回路10でインバータ4の入力イン
ピーダンスを制御する。
The solar cell maximum output power tracking method of the present embodiment uses this principle, and the output voltage and output current of the DC power source (that is, the solar cell) 1 is appropriately monitored to make the DC power source 1 The control circuit 10 controls the input impedance of the inverter 4 so that the product of the output voltage and the output current becomes maximum.

【0037】入力インピーダンスの算出時、上述の如
く、電流測定値及び電圧測定値を測定するが、元来この
測定信号はインバータ4の直流側の直流電圧に重畳され
ているリプル信号であり、従来のインバータ・アプリケ
ーションにおいてはノイズとされていたものである。従
って、そのリプル信号の電圧、電流値は本来利用してい
る直流電圧値に比してわずかな値である。そのため、測
定に際しては複数回の測定を行って測定結果を積分(平
均化)してSN比を改善することも可能である。本発明
の場合、リプル信号を用いているため、従来技術で測定
用外乱信号の供給による積極的な外乱を用いている場合
に比較してその周期が速いので積分も効果的に行うこと
ができる。また、リプルの周期は既知(交流出力の周波
数の整数倍)であるため、電圧・電流の瞬時測定値を位
相検波することによってもSN比を改善できる。
When calculating the input impedance, the current measurement value and the voltage measurement value are measured as described above. Originally, this measurement signal is a ripple signal superimposed on the DC voltage on the DC side of the inverter 4, Was used as noise in inverter applications. Therefore, the voltage and current values of the ripple signal are slightly smaller than the originally used DC voltage value. Therefore, it is possible to improve the SN ratio by performing the measurement a plurality of times and integrating (averaging) the measurement results. In the case of the present invention, since the ripple signal is used, its cycle is faster than that in the prior art in which a positive disturbance due to the supply of the measurement disturbance signal is used, so that the integration can be effectively performed. . Also, since the ripple cycle is known (an integral multiple of the frequency of the AC output), the SN ratio can be improved by phase-detecting the instantaneous voltage / current measurement values.

【0038】尚、本発明は上述した実施形態例のみに限
定されるものでなく、以下のように種々の変更や変形が
可能である。例えば、上記実施形態においては直流から
交流を取り出すインバータ装置に本発明を適用している
が、これは交流から直流を取り出すコンバータ装置に本
発明を適用してもよいことは勿論である。この場合、コ
ンバータ装置において負荷(直流側)側の電圧・電流特
性測定が必要な場合、本発明によれば新たに回路を追加
することなく測定を行うことができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but various modifications and variations can be made as follows. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the inverter device that extracts AC from DC, but it goes without saying that the present invention may be applied to a converter device that extracts DC from AC. In this case, when it is necessary to measure the voltage / current characteristics on the load (DC side) side in the converter device, according to the present invention, the measurement can be performed without adding a new circuit.

【0039】また、上述の実施形態例では、制御部10
の出力であるインバータ10を制御しているが、これは
インバータ4と直流発電機1の両方或いはいずれか一方
を制御することも可能である。即ち、一般的には電力変
換装置の特性及び/又は電力変換装置の直流側に接続さ
れた機器の特性を制御することも可能である。
Further, in the above-described embodiment, the control unit 10
The output of the inverter 10 is controlled, but it is also possible to control the inverter 4 and / or the DC generator 1 or both of them. That is, it is generally possible to control the characteristics of the power converter and / or the characteristics of the device connected to the DC side of the power converter.

【0040】上述実施形態では、電力変換装置の直流側
の電圧、電流(図1の一点鎖線参照)を測定するために
電圧及び電流測定部を付加したが、電力変換装置の構成
によってはそれ自体で直流側の電圧・電流の状態検出を
行っている場合がある。そのような場合には電力変換装
置自体に組み込まれている電圧・電流測定機能を流用す
る事ができる。
In the above-described embodiment, the voltage and current measuring section is added to measure the voltage and current on the DC side of the power converter (see the alternate long and short dash line in FIG. 1). In some cases, the voltage / current status on the DC side is detected. In such a case, the voltage / current measuring function incorporated in the power converter itself can be used.

【0041】更に、上述実施形態では、電力変換器の交
流側には単相交流を用いることを想定したが、電力変換
器がその構造上、直流側にリプルを発生させるものであ
れば任意の交流相数に対応することができる。
Further, in the above embodiment, it is assumed that a single-phase alternating current is used on the alternating current side of the power converter, but any structure can be used as long as the power converter can generate ripples on the direct current side. It can correspond to the number of AC phases.

【0042】また、リプルが通常は発生しない交流3相
式でも、相バランスを実用上問題ない程度に崩せばリプ
ルが発生するので、本発明の適用は可能である。
Further, even in the AC three-phase system in which the ripple is not normally generated, the ripple is generated if the phase balance is broken to such an extent that there is no practical problem, so that the present invention can be applied.

【0043】上記実施形態では、電圧と電流の両方の測
定データに基づいて電力変換装置を制御しているが、こ
れは電圧又は電流のどちらか一方を測定し、その結果を
用いて電力変換装置を制御しても良いことは当然であ
る。
In the above embodiment, the power converter is controlled based on the measured data of both the voltage and the current. However, this measures either the voltage or the current and uses the result to measure the power converter. Of course, you may control.

【0044】[0044]

【発明の効果】上述したように本発明による電力変換装
置では、例えば、半導体電力変換装置の構造に起因して
生ずるところの交流側から直流側に漏れ出るリップル信
号を用い、直流側の電気特性を測定することにより出力
電力を制御することのできる。すなわち、電力変換器自
体が回路構造上有している交流側から直流側への交流信
号の漏れ(リプル)を利用して、電力変換器の直流側の
電圧・電流特性を測定することができ、従来のように特
別な外乱を与えてそれが安定してから測定するという無
駄な時間がなくなり、かつ電力変換器の応答に制限され
ない高速な測定が可能となる。
As described above, in the power converter according to the present invention, for example, the ripple signal leaking from the AC side to the DC side, which is caused by the structure of the semiconductor power converter, is used, and the electrical characteristics of the DC side are used. The output power can be controlled by measuring That is, the voltage / current characteristics of the DC side of the power converter can be measured by using the AC signal leakage (ripple) from the AC side to the DC side that the power converter itself has due to its circuit structure. As in the prior art, it is possible to eliminate a wasteful time of giving a special disturbance and then measuring it after it becomes stable, and it is possible to perform high-speed measurement without being limited by the response of the power converter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による電力変換装置の構成ブロック図で
ある。
FIG. 1 is a configuration block diagram of a power conversion device according to the present invention.

【図2】従来の電力変換装置の構成ブロック図である。FIG. 2 is a configuration block diagram of a conventional power conversion device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流発電源 2 出力インピーダンス 3 起電力 4 インバータ 5 電力設定値 6 増幅器 7 電流検出器 8 増幅器 9 信号処理部 10 制御部 11 測定用外乱信号 12 スイッチ 13 加算器 1 DC power source 2 Output impedance 3 electromotive force 4 inverter 5 power setting 6 amplifier 7 Current detector 8 amplifier 9 Signal processing unit 10 Control unit 11 Disturbance signal for measurement 12 switches 13 adder

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交流から直流、又はその逆に電力を変換
し、直流側には回路構造に起因して交流側周波数に対応
したリプル信号が生じ、前記直流側に機器が接続されて
いる電力変換装置において、 前記電力変換装置の直流側に生じている前記リプル信号
の電圧、電流成分の少なくとも一方を測定する測定部
と、 前記測定部の出力を入力として予め定めた演算を行う信
号処理部と、 前記信号処理部の出力を受けて前記電力変換装置と前記
電力変換装置の直流側に接続された機器の両方或いはい
ずれか一方の電気特性を制御する制御部と、を備えて成
ることを特徴とする電力変換装置。
1. A power for converting power from alternating current to direct current or vice versa, a ripple signal corresponding to the frequency on the alternating current side is generated on the direct current side due to a circuit structure, and power is connected to equipment on the direct current side. In the conversion device, a measurement unit that measures at least one of the voltage and current components of the ripple signal that is generated on the DC side of the power conversion device, and a signal processing unit that performs a predetermined calculation using the output of the measurement unit as an input. And a control unit that receives the output of the signal processing unit and controls the electrical characteristics of both or one of the power conversion device and the device connected to the DC side of the power conversion device. A characteristic power conversion device.
【請求項2】交流から直流に電力を変換するコンバータ
装置であり、直流側には回路構造に起因して交流側の周
波数に対応したリプル信号が生じているコンバータ機能
を有する電力変換装置において、 前記コンバータ装置の直流出力に接続された負荷部と、 前記電力変換装置の直流出力に生じている前記リプル信
号の電圧、電流成分の少なくとも一方を測定する測定部
と、 前記測定部の出力を入力として前記負荷部の特性を算出
する信号処理部と、 前記信号処理部の出力を受けて前記コンバータ装置の直
流出力電力と前記負荷部の特性の両方或いはいずれか一
方を制御する制御部と、を備えて成ることを特徴とする
電力変換装置。
2. A power converter having a converter function for converting power from AC to DC, wherein a ripple signal corresponding to a frequency on the AC side is generated on the DC side due to a circuit structure, A load unit connected to the DC output of the converter device, a measuring unit that measures at least one of the voltage and the current component of the ripple signal generated in the DC output of the power converter, and the output of the measuring unit is input. As a signal processing unit that calculates the characteristics of the load unit, and a control unit that receives the output of the signal processing unit and controls the DC output power of the converter device and / or the characteristics of the load unit. A power conversion device comprising:
【請求項3】直流から交流に電力を変換するインバータ
装置であり、直流側には交流側の周波数に対応したリプ
ル信号が生じているインバータ機能を有する電力変換装
置において、 前記電力変換装置の前記直流側に接続された直流電力源
と、 前記電力変換装置の前記直流側に生じている前記リプル
信号の電圧、電流成分の少なくとも一方を測定する測定
部と、 前記測定部の出力を入力として前記直流電力源の特性を
算出する信号処理部と、 前記信号処理部の出力を受けて前記電力変換装置の直流
入力電力と前記直流電力源の特性の両方或いはいずれか
一方を制御する制御部と、備えて成ることを特徴とする
電力変換装置。
3. A power converter having an inverter function for converting power from direct current to alternating current, wherein a ripple signal corresponding to the frequency on the alternating current side is generated on the direct current side. A direct current power source connected to the direct current side, a voltage of the ripple signal generated on the direct current side of the power converter, a measuring unit that measures at least one of current components, and an output of the measuring unit as an input A signal processing unit that calculates the characteristics of the DC power source, a control unit that receives the output of the signal processing unit and controls both or one of the characteristics of the DC input power of the power conversion device and the DC power source, A power conversion device comprising:
【請求項4】直流電力源と、 前記直流電力源の直流を交流に電力変換するインバータ
と、 前記直流電力源側に前記インバータの回路構造に起因し
て生ずる交流側周波数に対応したリプル信号の電圧及び
電流成分を測定する測定部と、 前記測定部からの前記リプル信号の電圧及び電流成分に
基づいて前記直流電力源の出力インピーダンスを求める
信号処理部と、 前記信号処理部からの出力インピーダンスに基づいて最
大効率の交流出力を得るべく前記インバータと前記直流
電力源の両方或いはいずれか一方を制御する制御部と、
を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
4. A direct current power source, an inverter for converting direct current of the direct current power source into alternating current, and a ripple signal corresponding to an alternating current side frequency generated on the direct current power source side due to a circuit structure of the inverter. A measuring unit that measures voltage and current components, a signal processing unit that obtains the output impedance of the DC power source based on the voltage and current components of the ripple signal from the measuring unit, and an output impedance from the signal processing unit. A control unit that controls both or one of the inverter and the DC power source to obtain an AC output of maximum efficiency based on
A power conversion device comprising:
【請求項5】前記信号処理部は、前記リプル信号の複数
の電圧、電流成分の値を用いて、これを平均化して出力
することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
の電力変換装置。
5. The signal processing unit according to claim 1, wherein a plurality of voltage and current component values of the ripple signal are used, and the signal processing unit averages and outputs the values. Power converter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011508322A (en) * 2007-12-21 2011-03-10 シンパジス テクノロジー インク Acquisition of advanced renewable energy

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011508322A (en) * 2007-12-21 2011-03-10 シンパジス テクノロジー インク Acquisition of advanced renewable energy

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