JP2013106475A - System connection inverter - Google Patents

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Yuji Koyama
裕史 児山
Junichi Tsuda
純一 津田
Hiroshi Mochikawa
宏 餅川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized system connection inverter that prevents leakage current and high-frequency noise.SOLUTION: A system connection inverter includes: an inverter 1; a first capacitor pair 41 that is composed of capacitors connected in series on an input side of the inverter 1; a second capacitor pair 42 that is composed of capacitors connected in series on an output side of the inverter 1; a neutral-point connection line g that connects between a neutral point c of the first capacitor pair 41 and a neutral point f of the second capacitor pair 42; a coil 3 that is disposed between the first capacitor pair 41 and the second capacitor pair 42 and the input side of the inverter 1 or the output side of the inverter 1, and prevents a common-mode current generated in the inverter 1; and an output filter 2 having a low-pass filter configuration that converts a pulse-width-modulated voltage outputted from the inverter 1 into a sinusoidal AC voltage. The coil 3 includes a first winding 32a and a second winding 32b of each phase, and a core 31 in which the first winding 32a and the second winding 32b are wound adjacently.

Description

本発明の実施形態は、系統連系インバータに関する。   Embodiments described herein relate generally to a grid interconnection inverter.

近年、太陽光発電システムや燃料電池などといった直流電源の出力を交流に変換して電力系統に連系させる系統連系インバータでは、高周波スイッチング化が進んでおり、それに伴う高調波漏れ電流や電磁ノイズ(EMI:Electro-Magnetic Interference)を抑制することが望まれている。   In recent years, high-frequency switching has been progressing in grid-connected inverters that convert the output of a DC power source such as a photovoltaic power generation system or a fuel cell to AC and link it to the power system, and accompanying harmonic leakage current and electromagnetic noise. It is desired to suppress (EMI: Electro-Magnetic Interference).

漏れ電流やEMIはインバータの制御や他の機器に影響を与えたり、漏電遮断器を誤動作させたりする恐れがある。日本国内では、漏れ電流の許容量は電気用品安全法で規定されており、EMIはVCCI(Voluntary Control Council for Information Technology Equipment:情報処理装置等電波障害自主規制協議会)などによって規制されているが、特にEMIに関しては、近年、規制強化の動きが加速しつつある。   Leakage current and EMI may affect the control of the inverter and other devices, and may cause the leakage breaker to malfunction. In Japan, the allowable amount of leakage current is regulated by the Electrical Appliance and Material Safety Law, and EMI is regulated by VCCI (Voluntary Control Council for Information Technology Equipment). In particular, regarding EMI, in recent years, movements to tighten regulations have been accelerating.

特開2010−119188号公報JP 2010-119188 A

たとえば太陽光発電システムにおいては、太陽電池パネルと大地に接続された太陽電池パネルのフレームとの間に浮遊容量が存在し、この浮遊容量が高周波のコモンモードノイズの経路となり得る。一般に、太陽電池パネルの表面にはガラス板から成る絶縁層が形成されており、このガラス板は比較的大きな平面を有するため、雨で濡れると太陽電池パネルとフレーム間の浮遊容量が増大し、高周波コモンモード電流も増大する。   For example, in a photovoltaic power generation system, stray capacitance exists between a solar cell panel and a frame of the solar cell panel connected to the ground, and this stray capacitance can be a path for high-frequency common mode noise. In general, an insulating layer made of a glass plate is formed on the surface of the solar cell panel, and since this glass plate has a relatively large plane, when it gets wet with rain, the stray capacitance between the solar cell panel and the frame increases. High frequency common mode current also increases.

コモンモードの高周波電圧変動は、インバータが半導体素子のスイッチングにより直流を交流に変換する際に発生する。このため、インバータにおいては、漏れ電流や高周波ノイズは避けて通れない課題である。   Common-mode high-frequency voltage fluctuations occur when the inverter converts direct current to alternating current by switching semiconductor elements. For this reason, in the inverter, leakage current and high frequency noise are problems that cannot be avoided.

例えば、直流電源からインバータに流れるコモンモード電流を抑制するコモンモードチョークコイルを用いる場合、効果的にコモンモード電流を抑制するにはコモンモードチョークコイルのコアを大きくする必要があるが、コアの体積はコモンモードチョークコイルの体積に大きく影響するため、系統連系インバータが大型化し、設置場所が制約されたりコストが上昇したりすることがあった。   For example, when using a common mode choke coil that suppresses the common mode current flowing from the DC power source to the inverter, it is necessary to increase the core of the common mode choke coil to effectively suppress the common mode current. Greatly affects the volume of the common mode choke coil, which increases the size of the grid-connected inverter, restricting the installation location and increasing the cost.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、漏れ電流および高周波ノイズを抑制する小型の系統連系インバータを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the small grid connection inverter which suppresses a leakage current and a high frequency noise.

実施形態によれば、直流電源の出力をパルス幅変調するインバータと、前記インバータの入力側に配置され、中性点を形成するように直列に接続されたコンデンサによる第1コンデンサ対と、前記インバータの出力側に配置され、中性点を形成するように接続されたコンデンサによる第2コンデンサ対と、前記第1コンデンサ対の中性点と前記第2コンデンサ対の中性点とを接続する中性点接続線と、前記第1コンデンサ対と前記第2コンデンサ対との間で、且つ、前記インバータの入力側もしくは出力側に配置され前記インバータで発生したコモンモード電流を抑制する少なくとも1つのコモンモードチョークコイルと、前記インバータから出力されるパルス幅変調された電圧を正弦波状の単相または三相交流に変換するためにリアクトルとコンデンサによりローパスフィルタ構造を構成した出力フィルタと、を備え、前記コモンモードチョークコイルは、正極側の第1巻線と、負極側の第2巻線と、前記第1巻線と前記第2巻線とが近接した状態で巻きつけられたコアと、を備えることを特徴とする系統連系インバータが提供される。   According to the embodiment, an inverter that performs pulse width modulation on the output of a DC power supply, a first capacitor pair that is arranged on the input side of the inverter and connected in series so as to form a neutral point, and the inverter The second capacitor pair is disposed on the output side of the capacitor and connected to form a neutral point, and the neutral point of the first capacitor pair and the neutral point of the second capacitor pair are connected to each other. At least one common that suppresses a common mode current generated between the sex point connection line and the first capacitor pair and the second capacitor pair and that is disposed on the input side or output side of the inverter. A mode choke coil and a reactor for converting the pulse width modulated voltage output from the inverter into a sinusoidal single-phase or three-phase AC An output filter having a low-pass filter structure with a capacitor, and the common mode choke coil includes a first winding on the positive electrode side, a second winding on the negative electrode side, the first winding, and the second winding. There is provided a grid-connected inverter comprising a core wound in a state in which the wire is in close proximity.

図1は、実施形態の系統連系インバータの一構成例を説明するためのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram for explaining a configuration example of a grid-connected inverter according to the embodiment. 図2は、図1に示す系統連系インバータのコモンモードチョークコイルの一構成例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of the common mode choke coil of the grid interconnection inverter shown in FIG. 1. 図3は、実施形態の系統連系インバータの他の構成例を説明するためのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram for explaining another configuration example of the grid interconnection inverter of the embodiment. 図4は、実施形態の系統連系インバータの他の構成例を説明するためのブロック図である。FIG. 4 is a block diagram for explaining another configuration example of the grid interconnection inverter of the embodiment. 図5は、図4に示す系統連系インバータのコモンモードチョークコイルの一構成例を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration example of the common mode choke coil of the grid interconnection inverter shown in FIG. 4. 図6は、インバータが3レベルPWM制御方式で駆動された場合に出力されるPWM電圧波形の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a PWM voltage waveform output when the inverter is driven by the three-level PWM control method. 図7は、インバータが2レベルPWM制御方式で駆動された場合に出力されるPWM電圧波形の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a PWM voltage waveform output when the inverter is driven by the two-level PWM control method.

以下、実施形態の系統連系インバータについて、図面を参照して説明する。   Hereinafter, the grid interconnection inverter of embodiment is demonstrated with reference to drawings.

図1は、第1実施形態の系統連系インバータの一構成例を説明するためのブロック図である。本実施形態の系統連系インバータは、直流電源と系統トランス7との間に接続され、半導体スイッチング素子により構成されたインバータ1と、出力フィルタ2と、コモンモードチョークコイル3と、第1コンデンサ対41と、第2コンデンサ対42と、昇圧回路8と、コンデンサ9と、を備えている。   FIG. 1 is a block diagram for explaining a configuration example of the grid interconnection inverter of the first embodiment. The grid-connected inverter of this embodiment is connected between a DC power source and a system transformer 7, and is composed of an inverter 1, an output filter 2, a common mode choke coil 3, and a first capacitor pair that are configured by semiconductor switching elements. 41, a second capacitor pair 42, a booster circuit 8, and a capacitor 9.

太陽電池5は、本実施形態において直流電源に対応し、直流電圧を発生する。太陽電池5で発生された直流電圧は、第1コンデンサ対41、コモンモードチョークコイル3、および直流ラインコンデンサ9を経由してインバータ1に供給される。なお、本実施形態において直流電源としては、太陽電池に限らず、燃料電池、その他の直流電圧を発生する電池を使用することができる。   The solar cell 5 corresponds to a DC power source in this embodiment and generates a DC voltage. The DC voltage generated by the solar cell 5 is supplied to the inverter 1 via the first capacitor pair 41, the common mode choke coil 3, and the DC line capacitor 9. In the present embodiment, the DC power source is not limited to a solar battery, and a fuel cell or other battery that generates a DC voltage can be used.

コモンモードチョークコイル3は、インバータ1の入力側に設けられ、インバータ1に流れるコモンモード電流を抑止する。   The common mode choke coil 3 is provided on the input side of the inverter 1 and suppresses a common mode current flowing through the inverter 1.

インバータ1は、電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)またはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などといった半導体スイッチング素子によるブリッジ回路から構成されている。インバータ1は、2レベルPWM制御方式あるいは3レベルPWM制御方式で駆動される。   The inverter 1 is constituted by a bridge circuit made of a semiconductor switching element such as a field effect transistor (FET) or an insulated gate bipolar transistor (IGBT). The inverter 1 is driven by a two-level PWM control method or a three-level PWM control method.

3レベルPWM制御方式の場合、太陽電池5から供給される直流電圧Eを、例えば図6に示すような、+Eから0まで、または、0から−Eまで変化する振幅を有し、パルス幅が順次に変化するパルス波形を有するPWM電圧に変換して出力フィルタ2に送る。   In the case of the three-level PWM control method, the DC voltage E supplied from the solar cell 5 has an amplitude that varies from + E to 0 or from 0 to −E as shown in FIG. It is converted into a PWM voltage having a pulse waveform that changes sequentially and sent to the output filter 2.

2レベルPWM制御方式の場合、太陽電池5から供給される直流電圧を、例えば図7に示すような、+Eから−Eまで変化する振幅を有し、パルス幅が順次変化するパルス波形を有するPWM信号に変換して出力フィルタに送る。   In the case of the two-level PWM control system, the DC voltage supplied from the solar battery 5 has a pulse waveform having an amplitude that changes from + E to -E and a pulse width that changes sequentially as shown in FIG. Convert to signal and send to output filter.

出力フィルタ2は、入力端がインバータ1の一方の出力端子に接続されたリアクトル21a、入力端がインバータ1の他方の出力端子に接続されたリアクトル21bおよびリアクトル21aの出力端とリアクトル21bの出力端との間に接続されたコンデンサ22から構成されている。出力フィルタ2は、インバータ1から送られてくるPWM電圧を、図6および図7の破線で示すような正弦波交流電圧に変換して系統トランス7に送る。   The output filter 2 has a reactor 21a whose input end is connected to one output terminal of the inverter 1, a reactor 21b whose input end is connected to the other output terminal of the inverter 1, an output end of the reactor 21a, and an output end of the reactor 21b. The capacitor 22 is connected between the two. The output filter 2 converts the PWM voltage sent from the inverter 1 into a sinusoidal AC voltage as shown by the broken lines in FIGS. 6 and 7 and sends it to the system transformer 7.

第1コンデンサ対41は、コンデンサ41aとコンデンサ41bとが直列に接続されて構成されており、コモンモードチョークコイル3の入力端子間(太陽電池5の出力端子間)abに配置されている。a点には直流ライン正電圧が、b点には直流ライン負電圧がそれぞれ現れる。これらコンデンサ41aとコンデンサ41bとの接続点に直流ライン中性点cが形成されており、直流ライン中性点cは、中性点接続線gによって、後述する第2コンデンサ対42の交流出力中性点fに接続されている。   The first capacitor pair 41 is configured by connecting a capacitor 41a and a capacitor 41b in series, and is disposed between the input terminals of the common mode choke coil 3 (between the output terminals of the solar cell 5) ab. A DC line positive voltage appears at point a, and a DC line negative voltage appears at point b. A DC line neutral point c is formed at a connection point between the capacitor 41a and the capacitor 41b. The DC line neutral point c is in the AC output of the second capacitor pair 42 described later by the neutral point connection line g. It is connected to the sex point f.

第2コンデンサ対42は、コンデンサ42aとコンデンサ42bとが直列に接続されて構成されており、系統トランス7の入力端子間(出力フィルタ2の出力端子間)deに配置されている。d点とe点との間には正弦波交流(交流出力電圧)が現れる。これらコンデンサ42aとコンデンサ42bとの接続点に交流出力中性点fが形成されており、交流出力中性点fは、上述したように、中性点接続線gによって、第1コンデンサ対41の直流ライン中性点cに接続されている。   The second capacitor pair 42 is configured by connecting a capacitor 42a and a capacitor 42b in series, and is disposed between the input terminals of the system transformer 7 (between the output terminals of the output filter 2) de. A sine wave AC (AC output voltage) appears between points d and e. An AC output neutral point f is formed at the connection point between the capacitors 42a and 42b. The AC output neutral point f is connected to the first capacitor pair 41 by the neutral point connection line g as described above. It is connected to the DC line neutral point c.

系統トランス7は、系統連系インバータから供給される正弦波交流を変圧し、電力系統端hに接続する。系統トランス7の中性点は、中性点接地線iにより大地に接続されている。   The system transformer 7 transforms the sine wave alternating current supplied from the system interconnection inverter and connects it to the power system end h. The neutral point of the system transformer 7 is connected to the ground by a neutral point ground line i.

上記のように構成された系統連系インバータにおいては、系統トランス7の中性点接地線i→大地→太陽電池5の浮遊容量6といった経路でコモンモード電流が流れる「漏れ電流路」が形成される。また、インバータ1の出力→第2コンデンサ対42→中性点接続線g→第1コンデンサ対41→インバータ1の入力といった線路でコモンモード電流が流れる「バイパス路」が形成される。コモンモード電流のバイパス路は、コモンモード電流の周波数(インバータ1のスイッチング周波数に等しい)において、漏れ電流路よりも十分に小さいインピーダンスを有し、コモンモードチョークコイル3は、漏れ電流路およびバイパス路よりも大きなインピーダンスを有する。   In the grid-connected inverter configured as described above, a “leakage current path” is formed in which the common mode current flows through a path such as the neutral point ground line i → the ground → the stray capacitance 6 of the solar battery 5. The Further, a “bypass path” is formed in which a common mode current flows through a line such as the output of the inverter 1 → the second capacitor pair 42 → the neutral point connection line g → the first capacitor pair 41 → the input of the inverter 1. The bypass path of the common mode current has an impedance sufficiently smaller than the leakage current path at the frequency of the common mode current (equal to the switching frequency of the inverter 1), and the common mode choke coil 3 includes the leakage current path and the bypass path. Has a greater impedance.

したがって、コモンモード電流の殆どはバイパス路を流れることになり、その大きさはコモンモードチョークコイル3によって抑制される。その結果、系統連系インバータの外へ流れ出る漏れ電流は抑制される。   Therefore, most of the common mode current flows through the bypass path, and its magnitude is suppressed by the common mode choke coil 3. As a result, the leakage current that flows out of the grid interconnection inverter is suppressed.

図2に、コモンモードチョークコイル3の一構成例を概略的に示す。コモンモードチョークコイル3はバイファイラ巻きのコモンモードチョークコイルである。本実施形態のコモンモードチョークコイル3は、各相の巻線と、前記各相の巻線が近接した状態で巻きつけられたコア31と、を備える。図2に示す場合では、コモンモードチョークコイル3は、コア31と、正極側の巻線(第1巻線)32aと、負極側の巻線(第2巻線)32bとを備えている。正極側の巻線32aと負極側の巻線32bとは、2本まとめて近接させた状態でコア31に巻いている。近接した巻線32aと巻線32bとの組同士は、互いに間隔をおいてコア31に巻かれている方が、近接効果と巻線間容量を低減できて望ましい。   FIG. 2 schematically shows a configuration example of the common mode choke coil 3. The common mode choke coil 3 is a bifilar wound common mode choke coil. The common mode choke coil 3 of the present embodiment includes a winding of each phase and a core 31 wound in a state where the windings of each phase are close to each other. In the case shown in FIG. 2, the common mode choke coil 3 includes a core 31, a positive side winding (first winding) 32a, and a negative side winding (second winding) 32b. The positive winding 32a and the negative winding 32b are wound around the core 31 in a state of being brought close together. It is desirable that the pairs of the adjacent windings 32a and 32b are wound around the core 31 with a space between them in order to reduce the proximity effect and inter-winding capacitance.

上記コモンモードチョークコイル3にコモンモード電流34が流れた場合、コア31内において磁束は矢印33で示すように発生し強めあいインダクタンスを示すが、ノーマルモード電流35が流れた場合、磁束は打ち消しあい発生せずインダクタンスは示さない。   When a common mode current 34 flows through the common mode choke coil 3, a magnetic flux is generated in the core 31 as indicated by an arrow 33 and exhibits a strengthening inductance. However, when a normal mode current 35 flows, the magnetic flux cancels out. Does not occur and does not show inductance.

上記コモンモードチョークコイル3にノーマルモード電流35が流れた場合、それぞれの巻線32a、32bに発生する漏れ磁束36a、36bは、2本の巻線32a、32bが近接した状態で巻いてあるため、互いに打ち消しあう。よって漏れ磁束は2本の巻線32a、32bをそれぞれコア31の異なる領域に巻いた場合よりも小さくなる。漏れ磁束が低減されるので、コア31内の磁束も低減し、コア31をより小型化して系統連系インバータの小型化を図ることができる。   When the normal mode current 35 flows through the common mode choke coil 3, the leakage magnetic fluxes 36a and 36b generated in the respective windings 32a and 32b are wound in a state where the two windings 32a and 32b are close to each other. , Cancel each other. Therefore, the leakage magnetic flux is smaller than when the two windings 32a and 32b are wound around different regions of the core 31, respectively. Since the leakage magnetic flux is reduced, the magnetic flux in the core 31 is also reduced, and the core 31 can be further downsized to reduce the size of the grid-connected inverter.

このように、漏れ電流やノイズの流出をバイパス路により抑制する図6のような回路において、コモンモードチョークコイル3の巻線の巻き方を、各相の線をまとめて近接させて巻く事で、コモンモードチョークコイル3のコア31を小型化し、系統連系インバータを小型化する事ができる。   In this way, in the circuit as shown in FIG. 6 in which leakage current and noise outflow are suppressed by the bypass path, the winding of the common mode choke coil 3 is wound by bringing the lines of each phase close together. The core 31 of the common mode choke coil 3 can be downsized, and the grid-connected inverter can be downsized.

特に、太陽光発電システムの系統連系インバータは、電源である太陽電池の電圧が変動するため、変動する電圧を一定に調節する昇圧回路を備えている物が殆どである。太陽電池の電圧が低い時には昇圧回路が動作して電圧を上げるが、その分系統連系インバータに流れ込む電流は大きくなる。すると、コモンモードチョークコイル31に流れるノーマルモード電流も大きくなるため、発生する漏れ磁束も大きくなる。漏れ磁束によりコモンモードチョークコイル3のコア31が磁気飽和しないよう、コアを大きく設計する必要がある。ここに本発明を適用すると、ノーマルモード電流による漏れ磁束を低減できるので、コアを小さくする事ができる。   In particular, most grid-connected inverters of the photovoltaic power generation system include a booster circuit that adjusts the varying voltage to a constant value because the voltage of the solar cell that is the power source fluctuates. When the voltage of the solar cell is low, the booster circuit operates to increase the voltage, but the current flowing into the grid-connected inverter increases accordingly. Then, since the normal mode current flowing through the common mode choke coil 31 also increases, the generated leakage magnetic flux also increases. It is necessary to design the core large so that the core 31 of the common mode choke coil 3 is not magnetically saturated by the leakage magnetic flux. When the present invention is applied here, the magnetic flux leakage due to the normal mode current can be reduced, so that the core can be made smaller.

図3は、上記実施形態の系統連系インバータの他の例を示すブロック図である。この系統連系インバータは、コモンモードチョークコイル3がインバータ1と出力フィルタ2との間に配置されている。   FIG. 3 is a block diagram showing another example of the grid interconnection inverter of the above embodiment. In this grid-connected inverter, a common mode choke coil 3 is disposed between the inverter 1 and the output filter 2.

このような構成においても、ノーマルモード電流によりコモンモードチョークコイル3に発生する漏れ磁束はコア31の大型化を招くため、コモンモードチョークコイル3の巻線を図2のように各相の線をまとめて近接させて巻く事で、漏れ磁束を低減し、コア31を小型化し、回路を小型化することが出来る。   Even in such a configuration, the leakage magnetic flux generated in the common mode choke coil 3 due to the normal mode current leads to an increase in the size of the core 31, so that the windings of the common mode choke coil 3 are connected to the wires of each phase as shown in FIG. By winding them close together, leakage magnetic flux can be reduced, the core 31 can be downsized, and the circuit can be downsized.

すなわち、コモンモードチョークコイル3が配置される場所は、第1コンデンサ対41と第2コンデンサ対42との間であればよい。また、インバータ1の入力側と出力側との両方に複数配置されていても良い。コモンモードチョークコイル3が複数ある場合は、一部のコモンモードチョークコイル3のみが図2のような巻線の巻き方となっていてもよく、全てのコモンモードチョークコイル3が図2の巻線の巻き方となっていてもよい。   That is, the common mode choke coil 3 may be disposed between the first capacitor pair 41 and the second capacitor pair 42. A plurality of inverters 1 may be arranged on both the input side and the output side. When there are a plurality of common mode choke coils 3, only a part of the common mode choke coils 3 may be wound as shown in FIG. 2, and all the common mode choke coils 3 are wound as shown in FIG. It may be how to wind the wire.

また、上述の実施形態は、単相の系統連系インバータに適用した例であるが、三相の系統連系インバータに適用することもできる。三相の系統連系インバータに適用する場合、インバータ1より出力側が三相構成となる。従って、コモンモードチョークコイル3をインバータ1より入力側に配置する場合は、コモンモードチョークコイル3の巻線の巻き方は図2と同様となるが、コモンモードチョークコイル3をインバータ1より出力側に配置する場合は、三相分の巻線3本をまとめて近接させてコア31に巻きつけることにより上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Moreover, although the above-mentioned embodiment is an example applied to the single phase grid connection inverter, it is also applicable to a three phase grid connection inverter. When applied to a three-phase grid-connected inverter, the output side of the inverter 1 has a three-phase configuration. Accordingly, when the common mode choke coil 3 is arranged on the input side from the inverter 1, the winding of the common mode choke coil 3 is the same as in FIG. In the case of arranging the three-phase windings, the same effects as in the above-described embodiment can be obtained by winding three windings for three phases close together and winding them around the core 31.

また、本実施形態では、系統連系インバータは昇圧回路8を備えているが、昇圧回路8は省略可能である。昇圧回路8を省略した場合でも上記実施形態と同様の効果を得ることができる。   In this embodiment, the grid interconnection inverter includes the booster circuit 8, but the booster circuit 8 can be omitted. Even when the booster circuit 8 is omitted, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

次に第2実施形態の系統連系インバータについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明において上述の第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。   Next, the grid interconnection inverter of 2nd Embodiment is demonstrated with reference to drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図4は、第2実施形態の系統連系インバータの一構成例を説明するためのブロック図である。本実施形態の系統連系インバータは、第1実施形態の系統連系インバータの出力フィルタ2を構成するリアクトル21a、21bに代えて、磁気結合させたリアクトル21cを用いて構成されている。リアクトル21cの磁気結合は、コモンモード電流に対して低いインピーダンスを有するとともにノーマルモード電流に対して高いインピーダンスを有するように結合している。   FIG. 4 is a block diagram for explaining a configuration example of the grid interconnection inverter of the second embodiment. The grid interconnection inverter of this embodiment is configured using a magnetically coupled reactor 21c instead of the reactors 21a and 21b constituting the output filter 2 of the grid interconnection inverter of the first embodiment. The magnetic coupling of the reactor 21c has a low impedance with respect to the common mode current and a high impedance with respect to the normal mode current.

リアクトル21cは、ノーマルモード電流による磁束は合わさるためインダクタンスを示すが、コモンモード電流による磁束が打ち消しあいインダクタンスを示さない。よってリアクトルを21a、21bの時のように別個に構成する場合と比べ、コモンモード電流による磁束を低減でき、リアクトル21cのコアを小型化できる。   Reactor 21c exhibits inductance because the magnetic flux due to the normal mode current is combined, but cancels out the magnetic flux due to the common mode current and does not exhibit inductance. Therefore, compared with the case where a reactor is comprised separately like 21a and 21b, the magnetic flux by a common mode electric current can be reduced and the core of the reactor 21c can be reduced in size.

したがって、本実施形態によれば、コモンモードチョークコイル3のコア31を小型化するとともに、リアクトル21cのコアを小型化できるため、系統連系インバータをより小型化する事ができる。   Therefore, according to the present embodiment, the core 31 of the common mode choke coil 3 can be downsized, and the core of the reactor 21c can be downsized, so that the grid-connected inverter can be further downsized.

なお、本実施形態の系統連系インバータについても上述の第1実施形態と同様に、コモンモードチョークコイル3はインバータ1の出力側に位置していても良いし、インバータ1の入力側と出力側との両方に複数配置されていても良い。一部のコモンモードチョークコイル3のみを図2に示す巻線の巻き方としてもよく、全てを図2に示す巻き方としてもよい。また、本実施形態の系統連系インバータを三相の系統連系インバータに変形することができ、昇圧回路8は省略することが可能である。   In the grid-connected inverter of this embodiment, the common mode choke coil 3 may be located on the output side of the inverter 1 as in the first embodiment, or the input side and the output side of the inverter 1. A plurality of them may be arranged on both. Only some of the common mode choke coils 3 may be wound as shown in FIG. 2, or all may be wound as shown in FIG. Further, the grid interconnection inverter of the present embodiment can be transformed into a three-phase grid interconnection inverter, and the booster circuit 8 can be omitted.

図5は、本実施形態の系統連系インバータのリアクトル21cの一構成例を概略的に示す図である。リアクトル21cは、バイファイラ巻きのノーマルモードコイルである。本実施形態では、リアクトル21cは、他の相と磁気結合した各相の巻線と、それらの巻線が巻きつけられたコアとを備える。図5に示す場合では、リアクトル21cは、コア211と、コイル巻線212a、212bとを備えている。   FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the reactor 21c of the grid-connected inverter according to the present embodiment. The reactor 21c is a bifilar-wound normal mode coil. In the present embodiment, the reactor 21c includes windings of respective phases that are magnetically coupled to other phases, and a core around which these windings are wound. In the case illustrated in FIG. 5, the reactor 21 c includes a core 211 and coil windings 212 a and 212 b.

リアクトル21cは、上記のようにノーマルモード電流による磁束213は合わさるためインダクタンスを示すが、コモンモード電流による磁束が打ち消しあいインダクタンスを示さない。この場合、理想的にはリアクトル21cに流れるコモンモード電流214による磁束は存在しないが、実際には漏れ磁束216a、216bが生じるため、その分リアクトル21cのコア211は大きく設計する必要があった。   The reactor 21c exhibits inductance because the magnetic flux 213 due to the normal mode current is combined as described above, but the magnetic flux due to the common mode current cancels out and does not exhibit inductance. In this case, ideally, there is no magnetic flux due to the common mode current 214 flowing through the reactor 21c, but actually, leakage magnetic fluxes 216a and 216b are generated, and accordingly, the core 211 of the reactor 21c has to be designed to be larger.

しかし図5のように、リアクトル21cの各相の巻線212a、212bをまとめて近接させてコア211に巻く事で、コモンモード電流214により発生する漏れ磁束216a、216bは打ち消しあうため、コア211内の磁束は低減し、コア211を小型化できる。   However, as shown in FIG. 5, the windings 212 a and 212 b of the respective phases of the reactor 21 c are brought close together and wound around the core 211, so that the leakage magnetic fluxes 216 a and 216 b generated by the common mode current 214 cancel each other. The inner magnetic flux is reduced, and the core 211 can be downsized.

正極側の巻線212aと負極側の巻線212bとは近接した状態でコア211に巻かれ、その一端において巻線212aはインバータ1に接続され巻線212bは系統トランス7に接続されるとともに、他端において巻線212aは系統トランス7に接続され巻線212bはインバータ1に接続されている。   The positive side winding 212a and the negative side winding 212b are wound around the core 211 in a close state, and at one end thereof, the winding 212a is connected to the inverter 1 and the winding 212b is connected to the system transformer 7, At the other end, the winding 212 a is connected to the system transformer 7, and the winding 212 b is connected to the inverter 1.

また、近接した巻線212aと巻線212bとの組同士は、互いに間隔をおいてコア31に巻かれている方が、近接効果と巻線間容量を低減できて望ましい。   Further, it is desirable that the pairs of the adjacent windings 212a and 212b are wound around the core 31 at an interval from each other because the proximity effect and inter-winding capacitance can be reduced.

このように各相の巻線212a、212bをまとめて近接させてコア211に巻く事で、コモンモード電流214により発生する漏れ磁束216a、216bは打ち消しあうため、コア211内の磁束は低減し、コア211を小型化できる。   Thus, by winding the windings 212a and 212b of each phase together and winding them around the core 211, the leakage magnetic fluxes 216a and 216b generated by the common mode current 214 cancel each other, so the magnetic flux in the core 211 is reduced. The core 211 can be reduced in size.

従って、本実施形態によれば、コモンモードチョークコイル3のコア31を小型化するとともに、リアクトル21cのコアを小型化できるため、系統連系インバータをより小型化する事ができる。   Therefore, according to this embodiment, since the core 31 of the common mode choke coil 3 can be reduced in size and the core of the reactor 21c can be reduced in size, the grid interconnection inverter can be further reduced in size.

なお、本実施形態の系統連系インバータも、上述の第1実施形態の系統連系インバータと同様に、コモンモードチョークコイル3はインバータの出力側に位置していても良く、インバータ1の入力側と出力側との両方に複数配置されていても良い。また、複数のコモンモードチョークコイル3を配置する場合には、それらのコモンモードチョークコイル3の一部が図2に示す巻線の巻き方であれば上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の系統連系インバータも第1実施形態と同様に、三相の系統連系インバータに適用することができ、昇圧回路8を省略することができる。   In the grid-connected inverter of the present embodiment, the common mode choke coil 3 may be located on the output side of the inverter as in the grid-connected inverter of the first embodiment described above. May be arranged on both the output side and the output side. Further, when a plurality of common mode choke coils 3 are arranged, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained if a part of the common mode choke coils 3 is wound as shown in FIG. Can do. Further, the grid interconnection inverter of the present embodiment can also be applied to a three-phase grid interconnection inverter as in the first embodiment, and the booster circuit 8 can be omitted.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

c…直流ライン中性点、g…中性点接続線、f…交流出力中性点、1…インバータ、2…出力フィルタ、21c…リアクトル、22…コンデンサ、211…コア、212a…巻線(正極側)、212b…巻線(負極側)、3…コモンモードチョークコイル、31…コア、32a…巻線(正極側)、32b…巻線(負極側)、41…コンデンサ対、41a…コンデンサ、41b…コンデンサ、42…コンデンサ対、42a…コンデンサ、42b…コンデンサ、5…太陽電池(直流電源)、6…浮遊容量、7…系統トランス。   c: DC line neutral point, g: neutral point connection line, f: AC output neutral point, 1 ... inverter, 2 ... output filter, 21c ... reactor, 22 ... capacitor, 211 ... core, 212a ... winding ( Positive electrode side), 212b ... Winding (negative electrode side), 3 ... Common mode choke coil, 31 ... Core, 32a ... Winding (positive electrode side), 32b ... Winding (negative electrode side), 41 ... Capacitor pair, 41a ... Capacitor , 41b ... capacitor, 42 ... capacitor pair, 42a ... capacitor, 42b ... capacitor, 5 ... solar cell (DC power supply), 6 ... stray capacitance, 7 ... system transformer.

Claims (3)

直流電源の出力をパルス幅変調するインバータと、
前記インバータの入力側に配置され、中性点を形成するように直列に接続されたコンデンサによる第1コンデンサ対と、
前記インバータの出力側に配置され、中性点を形成するように接続されたコンデンサによる第2コンデンサ対と、
前記第1コンデンサ対の中性点と前記第2コンデンサ対の中性点とを接続する中性点接続線と、
前記第1コンデンサ対と前記第2コンデンサ対との間で、且つ、前記インバータの入力側もしくは出力側に配置され前記インバータで発生したコモンモード電流を抑制する少なくとも1つのコモンモードチョークコイルと、
前記インバータから出力されるパルス幅変調された電圧を正弦波状の交流に変換する出力フィルタと、を備え、
前記コモンモードチョークコイルは、各相の巻線と、前記各相の巻線が近接した状態で巻きつけられたコアと、を備えることを特徴とする系統連系インバータ。
An inverter that performs pulse width modulation on the output of the DC power supply;
A first capacitor pair arranged on the input side of the inverter and connected in series to form a neutral point; and
A second capacitor pair by a capacitor disposed on the output side of the inverter and connected to form a neutral point;
A neutral point connection line connecting the neutral point of the first capacitor pair and the neutral point of the second capacitor pair;
At least one common mode choke coil arranged between the first capacitor pair and the second capacitor pair and on the input side or output side of the inverter to suppress a common mode current generated in the inverter;
An output filter for converting the pulse width modulated voltage output from the inverter into a sinusoidal alternating current;
The common mode choke coil includes a winding of each phase and a core wound in a state where the windings of each phase are close to each other.
前記出力フィルタは、リアクトルとコンデンサとを含むローパスフィルタを有し、
前記リアクトルは他の相と磁気結合した各相の巻線と、前記巻線が巻きつけられたコアとを有し、
前記巻線の磁気結合はコモンモード電流に対して低いインピーダンスを有するとともにノーマルモード電流に対して高いインピーダンスを有するように結合していることを特徴とする請求項1記載の系統連系インバータ。
The output filter has a low-pass filter including a reactor and a capacitor,
The reactor has a winding of each phase magnetically coupled to another phase, and a core around which the winding is wound,
The grid interconnection inverter according to claim 1, wherein the magnetic coupling of the windings is coupled so as to have a low impedance with respect to a common mode current and a high impedance with respect to a normal mode current.
前記リアクトルの巻線は、各相の巻線をまとめて近接させた状態で前記コアに巻きつけてあることを特徴とする請求項2記載の系統連系インバータ。   3. The grid interconnection inverter according to claim 2, wherein the winding of the reactor is wound around the core in a state where the windings of the respective phases are brought close together.
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