JP2017205003A - 交流−直流太陽光発電装置 - Google Patents

交流−直流太陽光発電装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置を提供する。【解決手段】ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置は、太陽光発電モジュール、直流側キャパシタ、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路、コントローラを含む。直流側キャパシタは太陽光発電モジュールの出力端子と並列に接続される。ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路の入力端子は太陽光発電モジュールの出力端子に接続され、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、制御可能なスイッチトランジスタを含む。コントローラは、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路内の制御可能なスイッチトランジスタのスイッチング状態を制御するためのスイッチ制御信号を出力し、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路を制御することであるイッチ制御信号が直流変調信号である時直流ＰＷＭ波を出力し、スイッチ制御信号が交流変調信号である時交流ＰＷＭ波を出力する。ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置は、直流電源時と交流電源時の両方に適用することができる。【選択図】図４

Description

本開示は、太陽光発電技術の分野に関し、特に、交流−直流（ＡＣ−ＤＣ）太陽光発電装置に関する。
従来の太陽光発電モジュールは、典型的には、太陽電池、フレーム、ガラス、バックボード及びジャンクションボックスを含む。ジャンクションボックスの内部にはバイパスダイオードが配置される。バイパスダイオードは、直列に接続された太陽電池のグループにわたって逆方向に接続される。バイパスダイオードは、太陽電池がシャドーイング又は故障した場合に順方向バイアスされて導通し、太陽電池を保護する。従来のモジュールを改良するために、従来のダイオードを、効率の改善のために、メーカによって金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）に置き換えられ、データ取得と通信システムは他のメーカによって統合される。従来の太陽光発電モジュールは、通常、機能が単純であり、グリッドに接続したり、負荷に電力を供給するために外部コンバータを必要とする。図１は、従来の太陽光発電モジュールの一例を示す。
従来の太陽光発電モジュールの欠点のために、直流モジュラー型太陽光発電モジュールと交流モジュラー型太陽光発電モジュールが開発される。
図２は、直流モジュラー型太陽光発電モジュールの概略図である。
直流モジュラー型太陽光発電モジュールは、従来の太陽光発電モジュール、ＤＣ／ＤＣ電力スイッチング回路及びコントローラを含む。直流モジュラー型太陽光発電モジュールは、直流電力を出力し、最大電力点の追尾（ＭＰＰＴ）を実現することができる。直流モジュラー型太陽光発電モジュールは直流電圧を出力し、当該直流電圧は直流バスとして単独で使用されてもよく、より高電圧の直流バスを形成するために直列に接続されてもよい。
図３は、交流モジュラー型太陽光発電モジュールの概略図である。
交流モジュラー型太陽光発電モジュールは、従来の太陽光発電モジュールと、ＤＣ／ＡＣ電力スイッチング回路と、コントローラとを含む。前記交流モジュラー型太陽光発電モジュールは、交流電力を出力し、グリッドに直接に接続するか、もしくは、交流負荷に直接に電力を供給することができる。
上述した３つの太陽光発電モジュールのうち、最初に説明した従来のモジュールは、電力調整を達成することができない。他の２つは電力変換を達成し、独立したＭＰＰＴを達成することができるが、モジュールは交流電圧又は直流電圧のみを出力することができる。将来の光電池用途の多様性のために、上記の技術は柔軟性と汎用性に欠ける。
このような従来技術の技術的課題に対処するために、本開示は、交流電力と直流電力のいずれか一方を出力するように制御することができる交流−直流（ＡＣ−ＤＣ）太陽光発電装置を提供し、当該装置は高い柔軟性と汎用性を持ち、将来の多様な太陽光発電用途に適応することができる。
本開示の一実施形態はＡＣ−ＤＣ太陽光発電デバイスを提供し、前記ＡＣ−ＤＣ太陽光発電デバイスは、太陽光発電モジュールと、直流側キャパシタと、直流パルス幅変調（ＤＣ−ＰＷＭ）電力スイッチング回路と、コントローラとを含む。
前記太陽光発電モジュールの出力端子に直流側キャパシタが並列に接続される。
前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路の入力端子は、太陽光発電モジュールの出力端子に接続される。
前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、制御可能なスイッチトランジスタを含む。
前記コントローラは、スイッチ制御信号を出力することで、前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路内の制御可能なスイッチトランジスタのスイッチング状態を制御し、スイッチ制御信号が直流変調信号である場合には前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路を制御して直流ＰＷＭ波を出力し、スイッチ制御信号が交流変調信号である場合には交流ＰＷＭ波を出力するように構成される。
好ましくは、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路はフルブリッジ回路である。
好ましくは、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、３レベルインバータトポロジ回路である。
好ましくは、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、直流ＰＷＭ波を出力するように構成され、前記負荷は直流モータ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の街灯である。
好ましくは、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、直流ＰＷＭ波を出力するように構成され、複数の前記ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置が直列に接続されて高電圧直流通信システムに電力を供給する。
好ましくは、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、直流ＰＷＭ波を出力するように構成される。
複数の前記ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置が直列又は直並列に接続されて、前記インバータの入力端子に接続され、前記インバータの出力端子は交流グリッドに接続される。
好ましくは、ＡＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、交流ＰＷＭ波を出力するように構成される。
複数の前記ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置が直列に接続されて家電製品に電力を供給し、又は直列に接続され、このとき交流グリッドに接続され、もしくは、直並列に接続されてこのとき交流グリッドに接続される。
好ましくは、テキスト処理装置は、フィルタ回路をさらに含む。
前記フィルタ回路は、前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路から出力される、直流ＰＷＭ波のうち高調波成分をフィルタリングし、もしくは、交流ＰＷＭ波をフィルタリングするように構成される。
本開示の技術的解決法は、従来技術に対して少なくとも以下の利点を有する。
前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、前記コントローラから出力されるスイッチ制御信号によって、直流ＰＷＭ波又は交流ＰＷＭ波を出力するように制御される。スイッチ制御信号が直流変調信号である場合には、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は直流ＰＷＭ波を出力し、スイッチ制御信号が交流変調信号である場合には、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は交流ＰＷＭ波を出力する。
したがって、太陽光発電装置は、直流電源事象及び交流電源事象の両方に適用することができ、太陽光発電装置の汎用性が向上する。
本開示の実施形態又は従来技術における技術的解決策をより明確に示すために、以下では、実施形態の説明に用いた図面や従来技術を簡単に紹介する。明らかなように、以下に記載される図面は、単に本開示のいくつかの実施形態を例示するだけであり、これらの図面に基づいて当業者であれば創造的な努力なしに他の図面を得ることができる。
従来の太陽光発電モジュールの概略図である。 従来技術における直流負荷に電力を供給する太陽光発電システムの概略図である。 従来技術において、交流負荷に電力を供給する太陽光発電システムの概略図である。 本開示の第１の実施形態にかかるＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置の概略図である。 本開示にかかる光起電装置が＋１のレベルを出力することを示す概略図である。 本開示にかかる光起電装置がレベル０を出力することを示す概略図である。 本開示にかかる光起電装置がレベル−１を出力することを示す概略図である。 本開示にかかるスイッチ制御信号が正の直流量である場合のＰＷＭ波形を示す図である。 本発明によるスイッチ制御信号が負の直流量である場合のＰＷＭ波形を示す図である。 本発明によるスイッチ制御信号が正の直流量である場合のＰＷＭ波形を示す図である。 本開示にかかるスイッチ制御信号がユニポーラ正弦波量である場合のＰＷＭ波形を示す。 本開示にかかるスイッチ制御信号が双極正弦量である場合のＰＷＭ波形を示す。 本開示にかかる３レベル単相インバータ回路によって実現される、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路の概略図である。 本開示にかかる直流モータに電力を供給する太陽光発電装置の概略図である。 本開示にかかるＬＥＤランプに電力を供給する光起電装置の概略図である。 本開示にかかる高電圧直流通信システムに電力を供給する太陽光発電装置の概略図である。 太陽光発電装置によって出力される直流電力が本開示にかかるインバータを介して交流電力網に混合される、第１の実施形態を示す概略図である。 太陽光発電装置によって出力される直流電力が本開示にかかるインバータを介して交流電力網に混合される、第２の実施形態を示す概略図である。 本開示にかかる家電製品に電力を供給するための光起電装置の概略図である。 太陽光発電装置によって出力されたその交流電力が本開示にかかる交流グリッドに混合される、第１の実施形態を示す概略図である。 太陽光発電装置によって出力されたその交流電力が本開示にかかる交流グリッドに混合される、第２の実施形態を示す概略図である。
当業者による本開示のより良い理解のために、本開示の実施形態にかかる技術的解決策について図面を参照して詳細に説明する。開示された実施形態は、すべての実施形態ではなく、本開示のいくつかの実施形態であることは明らかである。本開示の実施形態に基づいて当業者により創造的な作業を行わずに得られる他の実施形態も本開示の範囲に入る。
第１の実施形態
図４は、本開示の第１の実施形態にかかるＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置の概略図である。
本実施形態にかかるＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置は、太陽光発電モジュール１００と、直流側キャパシタＣと、直流パルス幅変調（ＤＣ−ＰＷＭ）電力スイッチング回路２００と、コントローラ３００とを備える。
直流側キャパシタＣは、太陽光発電モジュール１００の出力端子と並列に接続される。
ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路２００の入力端子は、太陽光発電モジュールの出力端子に接続される。
ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路２００は、制御可能なスイッチトランジスタを含む。
コントローラ３００は、スイッチ制御信号を出力することで、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路２００内の制御可能なスイッチトランジスタのスイッチング状態を制御し、直流ＰＷＭ波又は交流ＰＷＭ波を出力することで、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路２００を制御する。スイッチ制御信号が直流変調信号である場合には、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は直流ＰＷＭ波を出力する。スイッチ制御信号が交流変調信号である場合には、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は交流ＰＷＭ波を出力する。
直流ＰＷＭ波は、直流変調成分と高調波成分とを含む。交流ＰＷＭ波は、交流変調成分と高調波成分とを含む。
理解できるように、本開示の目的は、直流電力を必要とする負荷の場合に直流電力を出力し、交流電力を必要とする負荷の場合は交流電力を出力するように太陽光発電モジュールを制御することである。スイッチ制御信号が直流変調信号である場合には、直流ＰＷＭ波が出力され、当該直流ＰＷＭ波は直流変調成分と高調波成分とを含む。フィルタリングの後、直流成分のみが残る。
注意すべきは、本開示の実施形態にかかる太陽光発電モジュール１００は、直列に接続された複数の太陽光発電パネルを含み、もしくは、並列に接続された複数の太陽光発電パネルを含み、もしくは、直列に接続された複数の太陽光発電パネルを含んでもよい。
理解できるように、太陽光発電モジュール１００は直流電力を出力し、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路２００は、直流電力をＰＷＭ波信号に変換して出力してもよい。
注意すべきは、コントローラ３００は、スイッチ制御信号を出力するだけでなく、他の制御を実行し、太陽光発電モジュール又は光電池パネルの状態を監視し、最大電力点の追跡（ＭＰＰＴ）を実現し、保護、通信等の機能を実行する。
コントローラ３００は、ＭＣＵやＤＳＰなどの形態で具現されることができる。
本実施形態にかかる太陽光発電装置では、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、コントローラから出力されるスイッチ制御信号によって、直流ＰＷＭ波又は交流ＰＷＭ波を出力するように制御される。スイッチ制御信号が直流変調信号である場合には、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は直流ＰＷＭ波を出力する。スイッチ制御信号が交流変調信号である場合には、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は交流ＰＷＭ波を出力する。したがって、太陽光発電装置は、直流電源事象と交流電源事象の両方に適用することができ、太陽光発電装置の汎用性が向上する。
第２の実施形態
図５ａ〜図５ｃは、本開示の第２の実施形態にかかるＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置の概略図である。
本実施形態では、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路をフルブリッジ回路で実現する例について説明する。
図５ａ〜図５ｃを参照すると、フルブリッジ回路は、４つの制御可能なスイッチトランジスタＳ１〜Ｓ４を含む。４つの制御可能なスイッチトランジスタのスイッチング状態を制御することにより、フルブリッジ回路は異なるレベルを出力するように制御される。
具体的には、＋１，０及び１のレベルが生成されてもよい。図５ａは、完全なＨブリッジ回路においてＳ１とＳ４がオンであり、Ｓ２とＳ３がオフである場合にレベル＋１が生成されることを示している。
図５ｂは、フルＨブリッジ回路ではＳ３、Ｓ４がオン、Ｓ１、Ｓ２がオフの場合にレベル０が発生する。フルＨブリッジ回路では、Ｓ１とＳ２がオンである間にＳ３とＳ４がオフである場合にもレベル０が生成され、これについては図示されていない。
図５ｃは、Ｓ２、Ｓ３がオンの場合にレベル−１が発生する一方、完全なＨブリッジ回路ではＳ１とＳ４はオフになる。
理解できるように、ＰＷＭ波は、＋１、０、−１の３つのレベルの少なくとも２つを含むパルス幅信号である。
１ｋＨｚの変調周波数を例にとると、図６ａ〜図６ｅは、変調波は＋１，０及び−１のレベルを含むＰＷＭ波形を示す。
図６ａは、スイッチ制御信号が正の直流量である場合において、＋１と０の２つのレベルを含むＰＷＭ波形を示す。
図６ｂは、スイッチ制御信号が負の直流量である場合において、−１及び０の２つのレベルを含むＰＷＭ波形を示す。
図６ｃは、スイッチ制御信号が正の直流量である場合において、＋１と−１の２つのレベルを含むＰＷＭ波形を示す。
図６ｄは、スイッチ制御信号がユニポーラ正弦波の場合において＋１、０、−１の３つのレベルを含むＰＷＭ波形を示す。
図６ｅは、スイッチ制御信号がユニポーラ正弦波の場合において＋１と−１の２つのレベルを含むＰＷＭ波形を示す。
注意すべきは、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路がフルブリッジ回路であることを示す説明が一例として与えられる。理解できるように、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、フルブリッジ回路の微分回路によって実現することもできる。例えば、微分マルチレベルトポロジーは、図７に示すような３レベル単相インバータ回路によって実現することができる。
上記の実施形態にかかるＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置は、直流電源事例と交流電源事例の両方に適用することができる。ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置の応用については、図面と併せて詳細に説明する。
図８ａは、ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置が直流のＰＷＭ波を出力し、すなわち、当該装置がＭに電力を供給するように構成される場合において、負荷は直流モータＭである。
図８ｂは、ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置が直流のＰＷＭ波を出力し、すなわち、当該装置がＬＥＤランプに電力を供給するように構成される場合において、負荷は直流ＬＥＤランプである。
図８ｃを参照すると、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路が直流ＰＷＭ波を出力するように構成される場合において、高電圧直流通信システムに電力を供給するために複数の前記光起電装置が直列に接続される。
図８ｄを参照すると、複数の前記光起電装置が存在し、ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、直流ＰＷＭ波を出力するように構成される。
この場合において、複数の太陽光発電装置を直列に接続した後、インバータのＤＣ／ＡＣ入力端子に接続し、インバータの出力端子は交流グリッドに接続される。
図８ｅを参照すると、複数の太陽光発電装置が直列に接続され、次にインバータのＤＣ／ＡＣ入力端子に接続され、インバータの出力端子は交流グリッドに接続される。
注意すべきは、図８ｄと図８ｅの違いは、図８ｄの複数の太陽光発電装置は直列に接続されて出力電圧を増加させる一方、図８ｅの複数の光起電性デバイスは直並列に接続されて、出力電圧と出力電流の両方を増加させる。
図８ｆを参照すると、複数の太陽光発電装置が存在する。ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路が交流ＰＷＭ波を出力するように構成される場合において、複数の太陽光発電装置が直列に接続されて家電製品に電力を供給する。
図８ｇを参照すると、複数の太陽光発電装置が存在する。ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路が交流ＰＷＭ波を出力するように構成される場合において、複数の太陽光発電装置が直列に接続され、次いで交流グリッドに接続される。
図８ｈを参照すると、複数の光起電装置がある。ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路が交流ＰＷＭ波を出力するように構成される場合において、複数の光起電性デバイスは、直並列で接続されて交流グリッドに接続される。
上記実施形態のＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置は、種々の用途に適用することができる。ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は、コントローラによって制御され、直流電力を一連のＰＷＭ波に変換する。フィルタ回路は、ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置によって出力される、直流ＰＷＭ波又は交流ＰＷＭ波のうち高調波成分をフィルタリングした後、例えば直流波形又は正弦波交流波形などの様々な電圧波形を生成することができる。
上記は、本開示の好ましい実施形態のみであり、本開示を限定するものではない。実施形態に対する様々な変更、均等物及び修正が、技術的解決策に対して当業者によってなされてもよい。本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、開示された方法及び技術的内容に従う。このため、あらゆる変更、均等物及び修正は本開示の精神及び原理の範囲内でなされ、本開示の保護範囲内に入るものとする。

Claims (8)

  1. 太陽光発電モジュールと、
    直流側キャパシタと、
    直流パルス幅変調（ＤＣ−ＰＷＭ）電力スイッチング回路と、
    コントローラとを備えた交流−直流（ＡＣ−ＤＣ）太陽光発電装置であって、
    前記太陽光発電モジュールの出力端子に直流側キャパシタが並列に接続され、
    前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路の入力端子は、太陽光発電モジュールの出力端子に接続され、
    前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は制御可能なスイッチトランジスタを備え、
    前記コントローラは、スイッチ制御信号を出力することで、前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路内の制御可能なスイッチトランジスタのスイッチング状態を制御し、前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路を制御することであるイッチ制御信号が直流変調信号である場合に直流ＰＷＭ波を出力し、スイッチ制御信号が交流変調信号である場合に交流ＰＷＭ波を出力するように構成される交流−直流（ＡＣ−ＤＣ）太陽光発電装置。
  2. 前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路はフルブリッジ回路である請求項１に記載のＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置。
  3. 前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は３レベルインバータトポロジ回路である請求項１に記載のＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置。
  4. 前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は前記直流ＰＷＭ波を出力するように構成され、
    負荷は、直流モータ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の街灯である請求項１〜３のいずれかに記載のＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置。
  5. 前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は前記直流ＰＷＭ波を出力するように構成され、
    複数の前記ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置が直列に接続され、高電圧直流通信システムに電力を供給する請求項１〜３のいずれかに記載のＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置。
  6. 前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は前記直流ＰＷＭ波を出力するように構成され、
    複数の前記ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置が直列に又は直並列に接続されてインバータの入力端子に接続され、前記インバータの出力端子は交流グリッドに接続される請求項１〜３のいずれかに記載のＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置。
  7. 前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路は交流ＰＷＭ波を出力するように構成され、
    複数の前記ＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置は直列に接続して家電機器に電力を供給し、もしくは、直列に接続されて交流グリッドに接続され、もしくは、直並列に接続されて交流グリッドに接続される請求項１〜３のいずれかに記載のＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置。
  8. フィルタ回路をさらに備え、
    前記フィルタ回路は、前記ＤＣ−ＰＷＭ電力スイッチング回路から出力される、直流ＰＷＭ波又は交流ＰＷＭ波のうち高調波成分をフィルタリングする請求項１に記載のＡＣ−ＤＣ太陽光発電装置。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10673246B2 (en) * 2017-11-13 2020-06-02 Futurewei Technologies, Inc. System and device for exporting power, and method of configuring thereof
CN108199602B (zh) * 2018-01-09 2020-10-30 青岛大学 多绕组分时供电正激直流斩波型单级多输入高频链逆变器
US10516365B1 (en) * 2018-06-20 2019-12-24 Schneider Electric Solar Inverters Usa, Inc. DC voltage control in renewable energy based multilevel power converter
CN110492580B (zh) * 2019-09-16 2022-04-08 阳光电源股份有限公司 直流充电系统控制方法、直流充电系统及控制器
US11682963B1 (en) * 2022-03-21 2023-06-20 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Current combination system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09135583A (ja) * 1995-11-07 1997-05-20 Japan Storage Battery Co Ltd 太陽光発電用インバ−タ
JP2000050638A (ja) * 1998-07-27 2000-02-18 Ebara Densan Ltd 任意波形出力電源装置
JP2003088130A (ja) * 2001-09-07 2003-03-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd バッテリ内蔵型電力変換装置
JP2004201394A (ja) * 2002-12-17 2004-07-15 Canon Inc 電力変換装置
WO2013080469A1 (ja) * 2011-11-29 2013-06-06 パナソニック 株式会社 電力変換装置
JP2015053817A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP2015509355A (ja) * 2012-01-17 2015-03-26 インフィネオン テクノロジーズ オーストリア アクチエンゲゼルシャフト 電力変換回路、電力供給システムおよび方法
JP2017135890A (ja) * 2016-01-28 2017-08-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置、及び電力変換システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6282111B1 (en) * 1999-06-18 2001-08-28 Avionic Instruments Inc Inverter control using current mode slope modulation
US8816535B2 (en) * 2007-10-10 2014-08-26 Solaredge Technologies, Ltd. System and method for protection during inverter shutdown in distributed power installations
JP2012060735A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Sharp Corp マルチレベルインバータ
GB2483317B (en) 2011-01-12 2012-08-22 Solaredge Technologies Ltd Serially connected inverters
US8599587B2 (en) * 2011-04-27 2013-12-03 Solarbridge Technologies, Inc. Modular photovoltaic power supply assembly
JP6521531B2 (ja) * 2013-03-15 2019-05-29 エーエムピーティー， エルエルシー 高効率インターリーブ太陽電力供給システム
US9906038B2 (en) * 2015-01-29 2018-02-27 Cyboenergy, Inc. Smart renewable power generation system with grid and DC source flexibility
US10141829B2 (en) * 2016-06-29 2018-11-27 John Bean Technologies Corporation Multiple power topologies from single power generator

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09135583A (ja) * 1995-11-07 1997-05-20 Japan Storage Battery Co Ltd 太陽光発電用インバ−タ
JP2000050638A (ja) * 1998-07-27 2000-02-18 Ebara Densan Ltd 任意波形出力電源装置
JP2003088130A (ja) * 2001-09-07 2003-03-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd バッテリ内蔵型電力変換装置
JP2004201394A (ja) * 2002-12-17 2004-07-15 Canon Inc 電力変換装置
WO2013080469A1 (ja) * 2011-11-29 2013-06-06 パナソニック 株式会社 電力変換装置
JP2015509355A (ja) * 2012-01-17 2015-03-26 インフィネオン テクノロジーズ オーストリア アクチエンゲゼルシャフト 電力変換回路、電力供給システムおよび方法
JP2015053817A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP2017135890A (ja) * 2016-01-28 2017-08-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置、及び電力変換システム

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