JP2008015899A

JP2008015899A - 系統連系パワーコンディショナ

Info

Publication number: JP2008015899A
Application number: JP2006188125A
Authority: JP
Inventors: Hironori Ninomiya; 宏則二ノ宮; Takaari Komatsu; 孝有小松; Masa Tai; 政戴
Original assignee: Ebara Densan Ltd
Current assignee: Ebara Densan Ltd
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-01-24

Abstract

【課題】太陽光パネルの最大出力電力追跡制御により太陽光パネルの動作点が変動しても、また、負荷条件が変動しても、安定に且つ効率的に系統に交流電力を出力できる系統連系パワーコンディショナを提供する。
【解決手段】太陽光パネル１１の出力電圧を該太陽光パネルの最大出力電力となる電圧に調整する昇圧チョッパ１２と、該昇圧チョッパにより昇圧された電圧を直流リンク電圧として、系統に連系する交流電力を出力するインバータ１５とを備え、インバータは、直流リンク電圧を一定に制御する。インバータ１５は、直流リンク電圧が一定となるようにインバータ出力電流をフィードバック制御するとともに、インバータ出力電流の無効電力成分をゼロとするようにフィードバック制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光パネル（太陽電池）により発電された直流電力を昇圧する昇圧チョッパと、昇圧した直流電力を系統に連系した交流電力に変換するインバータとからなる系統連系パワーコンディショナ（電力変換装置）に関する。

一般に、太陽光パネルの発電出力は日照条件に左右され変動が大きいが、図７（ａ）（ｂ）に示すものとなる。すなわち、図７（ａ）は太陽電池の電流―電圧特性を示し、太陽光が入射することで、無負荷時には開放電圧Ｖｏが現れ、短絡時には短絡電流Ｉｓが流れ、負荷が接続された時には負荷線に対応した電圧Ｖと電流Ｉとが出力される。この曲線は、入射光の大きさをパラメータとして図中矢印で示す方向に変化する。図７（ｂ）は、出力電力―電圧特性を示し、太陽光パネルの出力電力Ｐの大きさは出力電圧Ｖによって変化し、最大出力点を有する山のような曲線になる。また、この曲線は日射の強さ、周囲温度などにより変動し、その最大出力電力点は、日照条件の変動に従って、線Ａのような斜めの曲線軌跡になっている。

このため、太陽光パネルから効率的に発電電力を取り出すため、その日照条件における最大出力電力点を追跡して、その点で動作させるように、各種の最大出力電力追跡制御（ＭＰＰＴ）が提案されている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、太陽光パネルにより発電された直流電力を昇圧する昇圧チョッパと、昇圧した直流電力を系統に連系した交流電力に変換するインバータとからなる系統連系パワーコンディショナ（電力変換装置）においては、上記昇圧チョッパが太陽光パネルの出力電圧を一定の昇圧比率で昇圧すると、交流電力を形成するための直流リンク電圧に過不足が生じ、効率的に所要振幅の電圧波形が得られないという問題がある。また、最大出力電力追跡制御は、太陽光パネルから見た負荷側の動作点を変更するものであるので、負荷条件の変動に対する追従性や、日射条件の急変に対する応答性が良好であることが要求される。
特許第３７３３４８１号公報

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、太陽光パネルの最大出力電力追跡制御により太陽光パネルの動作点が変動しても、また、負荷条件が変動しても、安定に且つ効率的に系統に交流電力を出力できる系統連系パワーコンディショナを提供することを目的とする。

本発明の系統連系パワーコンディショナは、太陽光パネルの出力電圧を該太陽光パネルの最大出力電力となる電圧に調整する昇圧チョッパと、該昇圧チョッパにより昇圧された電圧を直流リンク電圧として、系統に連系する交流電力を出力するインバータとを備え、前記インバータは、前記直流リンク電圧を一定に制御することを特徴とするものである。これにより、インバータは所要の振幅の交流電圧波形の形成に対して、常に系統電圧に対応した過不足無い直流リンク電圧が供給されるので、効率的な変換動作を、日射条件や負荷条件が変動しても安定に行える。

ここで、インバータは、直流リンク電圧が一定となるようにインバータ出力電流をフィードバック制御するとともに、前記インバータ出力電流の無効電力成分をゼロとするようにフィードバック制御する。これにより、直流リンク電圧が昇圧チョッパ及び太陽光パネルの動作条件と無関係に決まってくると共に、インバータからは力率１の交流電力が系統に出力され、結果的にｑ軸電流（有効電力成分）が自動的に太陽光パネルの出力状況に応じて増減する。一方、太陽光パネルの出力電力が最大となるように、昇圧チョッパのオン時間比を増減することで、昇圧チョッパは入力側が太陽光パネルの最大出力電力に対応した電圧となり、出力側が上記所定の直流リンク電圧となり、日照条件の変動や負荷条件の変動にかかわらず、安定した動作が可能となる。

本発明では、上述したように、昇圧チョッパの出力側が所定の直流リンク電圧となり、入力側が太陽光パネルの最大出力電力に対応した電圧となるように昇圧比が自動的に制御されるので、インバータを過不足無い直流リンク電圧で効率的に動作させることができると共に、昇圧チョッパの昇圧比を日射条件の変動に対応して自動的に追従させることができる。このため、日射条件や負荷条件が変動しても、効率的な変換動作を、良好な追従性で行うことができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、各図中、同一の作用または機能を有する部材または要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態の系統連系パワーコンディショナを示す。パワーコンディショナ（電力変換装置）１０では、太陽光パネル１１の直流出力は、昇圧チョッパ１２により昇圧され、コンデンサ１３にて平滑され、直流リンク電圧が形成され、その直流リンク電圧の直流電力がインバータ１５により系統周波数および電圧の交流電力に変換され、三相３線式系統電源１６に供給される。太陽光パネル１１は、太陽電池をパネル状に配置した直流電源であり、図７（ａ）（ｂ）に示す出力特性を有する。

昇圧チョッパ１２は、太陽光パネル１１の出力電圧を太陽光パネルの最大出力電力に調整するように動作する。昇圧チョッパ１２の出力側の直流リンク電圧は、インバータ制御により所定値になっているために、太陽光パネルの出力電圧（昇圧チョッパ１２の入力電圧）は昇圧チョッパ１２の昇圧比で決定される。すなわち、最大出力電力追跡制御（ＭＰＰＴ）は、昇圧チョッパ１２の昇圧比を調整することで、入力側が太陽光パネルの最大出力電力を出力する電圧となり、出力側が所定の直流リンク電圧となるように動作する。インバータ１５は、昇圧チョッパ１２により昇圧された電圧を直流リンク電圧として、系統に連系する交流電力を出力する。ここで、インバータ１５は、直流リンク電圧を一定に制御する機能を備えている。これにより、インバータは所要振幅の交流電圧波形の形成に際して、常に系統電圧に対応した過不足無い直流リンク電圧が供給されるので、常に効率的な変換動作を行える。

図２は、図１の具体的な回路構成例を示す。インバータ１５は、直列接続した２個の電力スイッチング素子の中点から出力（Ｕ相、Ｗ相）を取り出すようにした出力回路（アーム）を２組並列接続すると共に、直列接続した２個のコンデンサ１３の中点から接地相（Ｖ相）を取り出すようにした三相線間電圧制御型の直流／三相交流変換回路である。インバータ１５は、上記電力スイッチング素子をパルス幅変調信号に従ってオン／オフ制御することにより直流電力を交流電力に変換する。コンデンサ１３の直流電圧（直流リンク電圧）が、電力スイッチング素子のゲートに入力されるパルス幅変調信号に従って、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に出力され、リアクトルとコンデンサとからなるフィルタ回路１７により高調波成分が除去され、これにより正弦波電圧波形が形成される。

フィルタ回路１７の出力側には開閉器（マグネットスイッチ）１８が設けられ、インバータ１５の出力を負荷に接続または切断するようになっている。さらに、インバータ装置１０の出力側には第２の開閉器（マグネットスイッチ）１９が設けられ、系統電源１６と接続または切断可能となっている。

第２の開閉器１９が閉じられると、系統電源１６の三相線間電圧が電圧検出器（ＰＴ）２１により検出され、三相相電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwに変換され、パワーコンディショナ１０の制御部２０に取り込まれる。このパワーコンディショナ１０においては、電圧検出器（ＰＴ）は１組のみを開閉器１８と１９との間にのみ備えている。また、インバータ１５の出力交流電流を検出する電流検出器（ＣＴ）２２を備えている。また、コンデンサ１３の直流電源部分の直流リンク電圧を検出する電圧検出器（ＰＴ）２３と、太陽光パネル１１の出力電圧を検出する電圧検出器（ＰＴ）２４と出力電流を検出する電流検出器（ＣＴ）２５とを備えている。太陽光パネル１１の出力電力は、電圧検出器（ＰＴ）２４で検出された直流電圧と電流検出器（ＣＴ）２５で検出された直流電流とを制御部２０で乗算処理することにより求められる。

昇圧チョッパ１２は、リアクトルＬと電力スイッチング素子Ｓとから構成され、電力スイッチング素子Ｓがオン状態の時（ｔ_ON）、リアクトルＬに短絡電流が流れ、電力スイッチング素子がオフ状態となるとリアクトルＬに蓄積した電流の変化に対応した電圧が形成され、ダイオードＤを通してコンデンサＣを充電することで、直流電圧の昇圧が行われる。従って、電力スイッチング素子のサイクルタイム中のオン時間比を高くすると昇圧比が高くなり、オン時間比を低くすると昇圧比が低くなる。このため、オン時間比を増減することで、昇圧比を増減できる。

昇圧チョッパ１２は、入力側が太陽光パネル１１の出力端に接続され、出力側がインバータ１５の入力端であるコンデンサからなる直流電源部１３に接続されている。従って、昇圧チョッパ１２は、太陽光パネル１１の出力直流電圧Ｖ_DCを、直流電源部１３のインバータ１５に入力される直流リンク電圧Ｖ_DCLINKに昇圧し、その昇圧比は電力スイッチング素子Ｓのオン時間比で決められる。本発明のパワーコンディショナ１０においては、直流リンク電圧Ｖ_DCLINKは後に詳述するようにインバータ１５により一定に制御されている。このため、昇圧比を調整することで、昇圧チョッパ１２の入力端電圧、すなわち、太陽光パネルの出力端電圧を調整でき、この電圧をその時の日射条件における最大出力電力点に対応した電圧に調整することで、最大出力電力点に対応した電流（電力）を太陽光パネル１１から取り出すことができる。

図３は、図２のパワーコンディショナの変形例を示す。この例は、インバータ１５を図２に示す三相線間電圧制御型から図３に示す三相フルブリッジ型に変更したものであって、その他の構成は同一である。三相線間電圧制御型インバータは、三相フルブリッジ型インバータと比べて電力スイッチング素子及びフィルタ回路を一相分節減でき、経済的であるが、ラインインピーダンスが不平衡となり、直流リンク電圧を相当高く上げないといけない（三相フルブリッジ型インバータの直流リンク電圧の約１.７倍）などの問題もある。

次に、昇圧チョッパ１２の最大出力電力追跡制御（ＭＰＰＴ）について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、出力（Ｐ）―電圧（Ｖ）座標系における太陽光パネル動作点の変化方向をベクトルで示した図である。すなわち、１個の変化ベクトルは、太陽光パネルの前回サンプリング時の動作点を原点とし、今回サンプリング時の動作点を終点として表現する。変化ベクトルは、図示する８個のベクトルＶ_１〜Ｖ_８と、変化なしのゼロベクトルＶ_０に分類できる。

Ｉ象限のベクトルＶ_２は、太陽光パネルの出力電力と電圧は前回のサンプリング時に対して共に上昇している状態を示している。例としては、日射量が上昇している場合である。II象限のベクトルＶ_４は、太陽光パネルの出力電力は上昇しているが電圧は減少している。例としては、負荷電力が上昇している場合である。III象限のベクトルＶ_６は、太陽光パネルの出力電力と電圧は共に減少している。例としては、日射量が低下している場合である。IV象限のベクトルＶ_８は、太陽光パネルの出力電力は減少しているが電圧は上昇している。例としては、負荷電力が低下している場合である。原点のゼロベクトルＶ_０は、太陽光パネル出力と電圧は共に変化していない状態である。

図４（ｂ）は、出力（Ｐ）―電圧（Ｖ）座標系における変化ベクトルに対応して、増減すべき昇圧チョッパのオン時間比を示す。ベクトルが図４（ａ）におけるＶ_２からＶ_４の場合およびＶ_０の場合には、オン時間比を減少（−△ｔ_ON）して昇圧比を下げる。ベクトルがＶ_２からＶ_４の場合は、太陽光パネルの出力が増大しているので、昇圧比を下げることで、太陽光パネルの出力端電圧を増加させ、動作点を最大電力点の方向に移動させることができる。

変化ベクトルがＶ_６およびＶ_７の場合には、オン時間比を増加（＋△ｔ_ON）して昇圧比を上げればよい。Ｖ_６およびＶ_７の場合は、太陽光パネルの出力が減少し、電圧も減少か又は変化なしの方向に動いているので、昇圧比を上げることで、太陽光パネルの出力端電圧を減少させ、動作点を最大電力点の方向に移動させることができる。変化ベクトルがＶ_１、Ｖ_５およびＶ_８の場合には、オン時間比は変化させずに電圧は現状維持とすればよい。

以上の演算は、電圧検出器（ＰＴ）２４および電流検出器（ＣＴ）２５で検出された電圧及び電流を制御部２０で演算処理し、演算結果のオン時間比で駆動回路３０から昇圧チョッパの電力スイッチング素子Ｓを駆動することで実現できる。以上の昇圧チョッパの動作により、昇圧チョッパ１２の入力端電圧は、太陽光パネルの最大出力点に対応した電圧に自動的に追従し、常にその時の日射条件に対応した最大出力電力が昇圧チョッパ１２を通してインバータ１５に送られる。

次に、直流リンク電圧一定制御について、図５を参照して説明する。インバータ１５は、上述したように、昇圧チョッパ１２により昇圧された電圧を直流リンク電圧として、系統に連系する交流電力を出力するが、このインバータ１５は、図５に示す、入力電圧である直流リンク電圧を一定に制御する制御機能を備えている。すなわち、直流リンク電圧Ｖ_DCLINKが一定となるようにフィードバック制御することで、インバータ出力電流の有効成分の指令値を得て、更に、インバータ出力電流の有効成分をフィードバック制御すると同時に、インバータ出力電流の無効成分をゼロとするようにフィードバック制御する演算部を備えている。

より具体的には、電圧検出器（ＰＴ）２１により系統電圧の位相を検出し、該検出した位相を用いて、インバータ出力の無効電力成分をｄ軸に、有効電力成分をｑ軸に分解する（ｄｑ座標系変換演算部）。そして、直流リンク電圧指令値Ｖ_DCLINK ^＊と直流リンク電圧実測値Ｖ_DCLINKとの差をゼロとするｑ軸電流指令値Ｉq^＊を出力するＰＩ制御器３３と、ｑ軸電流指令値Ｉq^＊とｑ軸電流実測値Ｉqとの差をゼロとするインバータ出力ｑ軸電圧Ｖq_INVを出力するＰＩ制御器３４と、ゼロであるｄ軸電流指令値Ｉd^＊とｄ軸電流実測値Ｉdとの差をゼロとするインバータ出力ｄ軸電圧Ｖd_INVを出力するＰＩ制御器３５と、を備える。

これにより、直流リンク電圧実測値Ｖ_DCLINKが直流リンク電圧指令値Ｖ_DCLINK ^＊からずれた場合には、この差が減算器３８により得られ、ＰＩ制御器３３によりこの差をゼロとするｑ軸電流指令値Ｉq^＊が出力される。そして、このｑ軸電流指令値Ｉq^＊とｑ軸電流実測値Ｉqとの差が減算器３９により得られ、この差をゼロとするようにインバータ出力ｑ軸電圧Ｖq_INVが出力される。インバータ出力ｑ軸電圧Ｖq_INVは系統電圧Ｖsysに加算器４１により加算される。一方で、ゼロであるｄ軸電流指令値Ｉd^＊とｄ軸電流実測値Ｉdとの差が減算器４０により得られ、ＰＩ演算器３５によりこの差をゼロとするインバータ出力ｄ軸電圧Ｖd_INVが出力される。

従って、上記ＰＩ演算器３３，３４，３５を備えることで、直流リンク電圧実測値Ｖ_DCLINKが直流リンク電圧指令値Ｖ_DCLINK ^＊からずれた場合には、このずれを無くすようにｑ軸電流の指令値が出力され、そのｑ軸電流指令値となるようにｑ軸電圧指令値が出力され、さらに実際ｄ軸電流がゼロとなるように、ｄ軸電圧指令値が出力される。すなわち、系統連系インバータの場合には、インバータの出力電圧実測値は、系統電圧により固定されるので、力率が１となる（ｄ軸電流をゼロとする）ｑ軸電流を増減して、直流リンク電圧を一定とするようにインバータ出力電圧指令値を形成する。

インバータ出力ｑ軸電圧（Ｖq_INV＋Ｖsys）とインバータ出力ｄ軸電圧Ｖd_INVとが出力されると、これをｄｑ座標系（二相）から三相回転座標系に演算器３６により座標変換し、相電圧信号Ｖu，Ｖv，Ｖwを形成し、ＰＷＭ信号に変換器３７により変換し、駆動回路３０によりインバータ１５を駆動することで、インバータ出力ｑ軸電圧Ｖq_INVとインバータ出力ｄ軸電圧Ｖd_INVとに対応した三相電圧出力が形成され、ｑ軸電流が形成され、直流リンク電圧実測値を指令値に一致するように制御することができる。

従って、上記直流リンク電圧一定制御によれば、無効電流成分Ｉdをゼロにし、有効電流成分Ｉqを高速制御することで、インバータの直流リンク電圧を一定に維持することができ、同時にインバータ出力電流を力率1で制御することが可能である。そして、直流リンク電圧指令値と直流リンク電圧実測値を入力して、ＰＩ演算を行い、その結果がｑ軸電流（有効電流成分）指令値になるので、直流リンク電圧実測値が指令値より低い場合にはｑ軸電流が減少し、指令値より高い場合にはｑ軸電流が増加し、これにより直流リンク電圧が一定に保たれる。

次に、直流リンク電圧の指令値の設定について説明する。直流リンク電圧は、所要の波高値の正弦波電圧波形を形成するのに必要最小限の直流電圧に対して、予め十分な余裕をみて高く設定すると、スイッチング損失により効率が悪くなる。また、上記必要最小限の電圧に満たないと、波形のピークの部分が歪み、ＴＨＤ（Total Harmonic Distortion）が悪くなるという問題がある。

そこで、このパワーコンディショナ１０においては、直流リンク電圧を必要最小限の過不足のない直流電圧に設定する演算手段を備えている。すなわち、必要最小限の直流リンク電圧は、三相フルブリッジ型のインバータでは、下記の値となる。

また、三相線間電圧制御型のインバータでは、下記の値となる。

但し、Ｖsat：電力スイッチング素子Ｅ−Ｃ間の飽和電圧降下
Ｒ：配線インピーダンス（インダクタンスＬの抵抗、線路抵抗などの総和）
Ｖhys：ＴＨＤの悪化を防止するヒステリシス電圧
Ｖ_INV：インバータ出力線間電圧（実効値）
Ｉ_INV：インバータ出力線電流（実効値）

従って、上記パワーコンディショナにおいては、直流リンク電圧が必要最小限の過不足のない一定値に保たれるので、効率が良好で且つ波形歪みが生じない。なお、必要最小限の直流リンク電圧は、例えば２００Ｖのインバータでは、フルブリッジ型で３４０Ｖ程度、三相線間電圧制御型で５８０Ｖ程度となる。

次に、このパワーコンディショナに備えた系統連系の起動手段について説明する。一般に系統連系インバータの起動は系統電圧を電圧検出器（ＰＴ）により検出し、検出した系統電圧と同期するようにインバータにより波形を形成し、この波形を第２の電圧検出器（ＰＴ）により検出し、系統電圧波形と同期が取れたところで、マグネットスイッチ１８を投入するようにしている。しかしながら、上記の起動方法では、マグネットスイッチ１８の系統側とインバータ側に２台の電圧検出器（ＰＴ）が必要となる上、マグネットスイッチの投入時に微妙な系統電圧波形とインバータ出力電圧波形のずれによるノイズが発生するという問題がある。

そこで、本発明のパワーコンディショナにおいては、電圧検出器（ＰＴ）をマグネットスイッチ１８の系統側のみの１台とし、且つ図６に示す起動手段を備えている。この起動手段は、インバータの出力端に配置した開閉器１８，１９を閉じて系統と接続し、その後、前記昇圧チョッパとインバータとを連系して動作させることを特徴とするものである。なお、図６（ａ）は三相フルブリッジ型インバータの場合であり、図６（ｂ）は三相線間電圧制御型インバータの場合である。両者はまず太陽電池電圧がパワーコンディショナの起動電圧以上か否かを検出する。

次に、図６（ａ）の三相フルブリッジ型インバータの場合には、直流リンク電圧が所要電圧以上であるか否かを検出し、所要電圧以上であれば開閉器（マグネットスイッチ）１８をオンする。そして、直流リンク電圧の指令値を計算し、直流リンク電圧の上昇パターンを決定し、インバータ動作を開始する。そして、直流リンク電圧が指令値以上に上昇したことを検出し、昇圧チョッパ動作に入り、系統連系運転を開始する。

図６（ｂ）の三相線間電圧制御型の場合には、太陽電池電圧の確認後、昇圧チョッパ動作に入り、直流リンク電圧が所要電圧以上であるか否かを検出し、所要電圧以上であれば開閉器（マグネットスイッチ）１８をオンする。そして、直流リンク電圧の指令値を計算し、直流リンク電圧の上昇パターンを決定し、インバータ動作を開始し、系統連系運転を開始する。

両者に共通するのは、インバータの出力端に配置した開閉器（マグネットスイッチ）１８を閉じて系統と接続し、その後、前記昇圧チョッパとインバータとを連系して動作させる点にある。これにより、電圧検出器（ＰＴ）が１台で済み、且つ、マグネットスイッチ１８の投入時に微妙な系統電圧波形とインバータ出力電圧波形のずれによるノイズ発生の問題を防止できる。

系統連系運転を開始した後は、昇圧チョッパ１２は、太陽光パネル１１の出力電圧を最大出力に調整するように動作する、最大出力電力追跡制御（ＭＰＰＴ）を行い、入力側が太陽光パネルの最大出力電力を出力する電圧となり、最大出力電力をインバータ１５側に送出し、インバータ１５は、昇圧チョッパ１２により昇圧された電圧を直流リンク電圧として一定に保持しつつ、系統に連系する交流電力を出力することは上述したとおりである。これにより、昇圧チョッパ１２から日射条件の変動にかかわらず、常に最大電力を太陽光パネルから取り出すことができ、インバータ１５には、常に系統電圧に対応した過不足無い直流リンク電圧が供給されるので、常に効率的な変換動作を安定に行える。

ここで、上述した、図６（ａ）の三相フルブリッジ型インバータ（ある相が接地されたΔ結線）と図６（ｂ）の三相線間電圧制御型インバータ（中性点が接地されたスター結線）の二つのプログラムを図示しないメモリ等に共に記憶しておき、スイッチや表示器等を使用して、外部からユーザが現場の接地方式に応じて切り替えられるようにしてもよい。このようにすることで、共通の制御部を用いて各種接地方式の異なるシステムに対応することができる。また、接地方式を自動的に判別する判別手段を備えて、該判別した接地方式に合わせてプログラムを自動的に切り替えるようにしてもよい。

なお、上記実施形態においては、直流リンク電圧一定制御におけるフィードバック制御の例として、ＰＩ（比例積分）制御を用いる例について説明したが、例えばＰＩＤ（比例積分微分）制御等の制御を用いてもよいことは勿論である。

上述の実施形態は、インバータが通常備えているマイクロプロセッサと電圧・電流検出器を使用することで、ソフトウェアを追加することにより実現可能である。このため、本発明のパワーコンディショナは特別のハードウェアを必要とせず、コスト的にも安価に構成できる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは勿論である。

本発明の一実施形態のパワーコンディショナを示すブロック図である。図１のパワーコンディショナの具体的な構成例を示す回路図である。なお、インバータはＶ相接地三相線間電圧制御型の例である。図２の変形例を示す回路図である。なお、インバータは三相フルブリッジ型の例である。昇圧チョッパの最大出力電力追跡制御における変化ベクトルとオン時間比制御の関係を示す図である。直流リンク電圧一定制御の要部を示すブロック図である。上記パワーコンディショナの起動手段の構成例を示すフロー図である。（ａ）は太陽電池の電流―電圧特性を示し、（ｂ）は太陽電池の出力電力―電圧特性を示す図である。

符号の説明

１０パワーコンディショナ
１１太陽光パネル
１２昇圧チョッパ
１３直流電源部（コンデンサ）
１５インバータ
１６系統電源
１７フィルタ回路
１８，１９開閉器（マグネットスイッチ）
２０制御部
３０駆動回路
３３，３４，３５ＰＩ演算器
Ｌリアクトル
Ｓ電力スイッチング素子
Ｄダイオード

Claims

太陽光パネルの出力電圧を該太陽光パネルの最大出力電力となる電圧に調整する昇圧チョッパと、
該昇圧チョッパにより昇圧された電圧を直流リンク電圧として、系統に連系する交流電力を出力するインバータとを備え、
前記インバータは、前記直流リンク電圧を一定に制御することを特徴とする系統連系パワーコンディショナ。
前記インバータは、前記直流リンク電圧が一定となるようにインバータ出力電流をフィードバック制御するとともに、前記インバータ出力電流の無効電力成分をゼロとするようにフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載の系統連系パワーコンディショナ。
前記インバータは、インバータ出力をｄｑ座標系に変換する演算部と、リンク電圧指令値とリンク電圧実測値との差をゼロとするｑ軸電流指令値を出力するＰＩ制御器と、ｑ軸電流指令値とｑ軸電流実測値との差をゼロとするインバータ出力ｑ軸電圧を出力するＰＩ制御器と、ゼロであるｄ軸電流指令値とｄ軸電流実測値との差をゼロとするインバータ出力ｄ軸電圧を出力するＰＩ制御器と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の系統連系パワーコンディショナ。
前記太陽光パネルの出力直流電力及び電圧のサンプリング値の、電力―電圧座標系における変化の方向がＩ、II、III、IV象限とゼロとの変化ベクトルに分類し、前記Ｉ、II、III、IV象限の変化ベクトルの変化の方向に対応して、前記昇圧チョッパのオン時間比を増減することを特徴とする請求項１記載の系統連系パワーコンディショナ。
前記直流リンク電圧の指令値は、系統の電圧に対応して、必要最小限に設定されることを特徴とする請求項１記載の系統連系パワーコンディショナ。
前記インバータの出力端に配置した開閉器を閉じて系統と接続し、その後、開閉器の系統側に配置した電圧検出器により系統電圧を検出して、前記昇圧チョッパとインバータとを連系動作させる起動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の系統連系パワーコンディショナ。