JP2017163777A - インバータ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、前記第2制御部としては、例えば、機器組込用マイコンなどが挙げられるが、これに限らない。前記第2制御部は、前記パルス信号をパルス幅変調によって制御してもよい。
図1(a)は電力系統Pに連系出力するインバータ10において、電力系統P側の位相急変前のインバータ10の各部状態を示す説明図であり、図1(b)は位相急変後のインバータ10の各部状態を示す説明図である。図2は、位相急変後に適切な対策を行った場合のインバータ10の各部状態を示す説明図である。
1.1 概略構成
図3は本発明の第1実施形態に係るインバータ10Aを含むパワーコンディショナ100Aの構成を示す概略図である。
図4はインバータ10Aの高速パルス制御回路15のアナログ回路による具体的構成を例示する概略図である。
図5はインバータ10Aの高速パルス制御回路15の動作確認結果を例示する波形図である。図6は遅延時間の設計値および実測値を示す表である。
2.1 第1実施形態の残存課題
上述した第1実施形態の高速パルス制御回路15による高速パルス制御処理を追加した場合、過電流を抑制することは可能であるが、マイコン50から出力されるPWM駆動信号をマイコン50とは別に強制的に制御しているため、マイコン50が電力系統Pの状態が変化したことを認識するまでの期間は誤ったPWM制御を継続することとなり、結果として再び高速パルス制御処理が連続で動作してしまう(チャタリング)場合がある。
そこで、上記のようなチャタリングを回避しつつ、早急に適切な制御に復帰する機能を設けたものを第2実施形態として以下で説明する。
図11は位相急変後に適切な対策を行った場合のインバータ10の各部状態を示す説明図である。図12はPWM駆動信号の停止後の次に動作させるべきスイッチング素子を例示する表である。
ΔT<L・Imax/(Vdc−Vac)
と制限を設けてパルス幅を設定することで、過電流の発生を事前に防ぐことが可能である。なお、このときのImaxは、定格動作時のピーク電流値などが望ましい。
系統連系インバータにおいて、系統電圧VacはPLLによる系統の位相計算に用いられる。一般的にはノイズ等の影響を緩和するため、PLL内にPI制御が含まれており、系統電圧Vacが急変しても位相は緩やかに変化する。
図13はインバータ10Bの動作確認結果を例示する波形図である。なお、このときの条件も、出力電力が4.8kW、投入位相が45°、急変位相が+41°、位相後電圧が104Vrmsである。
図14はインバータ10Bにおける概略処理を示すフローチャートである。なお、点線に囲まれたステップS11〜S14はマイコン50側の処理であり、それ以外のステップS1〜S5は高速パルス制御回路15側の処理である。
インバータ
11 スイッチング回路
12 短絡回路
13 フィルタ回路
14 電流検出センサ
15 高速パルス制御回路(第1制御部)
20 DC/DCコンバータ
30 入力部
31 入力端子
32 DCフィルタ
40 出力部
41 出力端子
42 ACフィルタ
50、50A
マイコン(第2制御部)
100、100A、100B
パワーコンディショナ
L1、L2 出力コイル
P 電力系統
S 太陽電池
X1、X2 出力線
Claims (12)
- 系統電圧に応じて供給されるパルス信号によって各状態がそれぞれ切り替えられる複数のスイッチング素子を有し、入力される直流電圧を交流電圧に変換して複数の出力線に出力するスイッチング部と、
前記出力線に挿入される出力コイルを有するフィルタ部と、
前記出力コイルの電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部による検出電流の絶対値が閾値以上のときに、前記スイッチング部への前記パルス信号の供給を停止する第1制御部と
を備えることを特徴とするインバータ装置。 - 請求項1に記載のインバータ装置において、
前記第1制御部は、
前記検出電流の絶対値が前記閾値以上になったときに不安定状態となって一定時間後に安定状態に戻る単安定マルチバイブレータを有するとともに、
この単安定マルチバイブレータが不安定状態となっている間、前記スイッチング部への前記パルス信号の供給を一時的に停止するように構成されていることを特徴とするインバータ装置。 - 請求項2に記載のインバータ装置において、
前記第1制御部は、コンパレータおよび論理ゲートを含むアナログ回路で構成されていることを特徴とするインバータ装置。 - 請求項1に記載のインバータ装置において、
前記パルス信号を供給する第2制御部をさらに備え、
この第2制御部は、
前記第1制御部が前記スイッチング部への前記パルス信号の供給を停止したことを認識できるように前記第1制御部と接続されるとともに、前記系統電圧が監視できるように接続されていることを特徴とするインバータ装置。 - 請求項2または3に記載のインバータ装置において、
前記パルス信号を供給する第2制御部をさらに備え、
この第2制御部は、
前記第1制御部が前記スイッチング部への前記パルス信号の供給を停止したことを認識できるように前記第1制御部と接続されるとともに、前記系統電圧が監視できるように接続されていることを特徴とするインバータ装置。 - 請求項5に記載のインバータ装置において、
前記単安定マルチバイブレータの前記一定時間は、前記第2制御部によるサンプリング周期より長いことを特徴とするインバータ装置。 - 請求項4〜6のいずれか1項に記載のインバータ装置において、
前記第2制御部は、前記パルス信号の供給が再開されるとき、前記系統電圧に基づいて前記パルス信号の初期状態を決定することを特徴とするインバータ装置。 - 請求項7に記載のインバータ装置において、
前記パルス信号の前記初期状態とは、次に動作すべき前記スイッチング素子とパルス信号幅であることを特徴とするインバータ装置。 - 請求項8に記載のインバータ装置において、
前記第2制御部は、前記パルス信号幅の増減を緩やかに実施することを特徴とするインバータ装置。 - 請求項8または9に記載のインバータ装置において、
前記パルス信号幅をΔT、前記出力コイルのインダクタンスをL、前記出力コイルの電流上限値をImax、前記直流電圧をVdc、前記系統電圧をVacとした場合、次式を満たすようにΔTを設定することを特徴とするインバータ装置。
ΔT<L・Imax/(Vdc−Vac) - 請求項4〜10のいずれか1項に記載のインバータ装置において、
前記第2制御部は、前記パルス信号の供給が再開されるとき、前記系統電圧を用いた位相計算において比例積分制御の積分ゲインを初期化することを特徴とするインバータ装置。 - 請求項4〜11のいずれか1項に記載のインバータ装置において、
前記第2制御部は、前記パルス信号をパルス幅変調によって制御することを特徴とするインバータ装置。
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