JP2721477B2 - Grid-connected inverter for solar cells - Google Patents
Grid-connected inverter for solar cellsInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、出力電流から直流成分
を除去した太陽電池の系統連系インバータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a grid-connected inverter for a solar cell in which a DC component is removed from an output current.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種のインバータを用いた装置
として、たとえば図２に示す構成が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a configuration shown in FIG. 2 has been known as an apparatus using such an inverter.
【０００３】図２に示すように、複数個の太陽電池１1
〜１n を有し、これら太陽電池１1〜１n はそれぞれブ
レーカ２1 〜２n が直列に接続され、これらブレーカ２
1 〜２n を介した太陽電池１1 〜１n は並列に接続され
て、これら太陽電池１1 〜１n からの直流を系統の周波
数および位相に合わせるインバータ３に接続されてい
る。そして、このインバータ３は、直流成分をカットす
る絶縁トランス４を介して負荷５に接続されている。As shown in FIG. 2, a plurality of solar cells 1 1
To 1 n has, each of these solar cells 1 1 to 1 n is the breaker 2 1 to 2 n are connected in series, these breakers 2
The solar cells 1 1 to 1 n via 1 to 2 n are connected in parallel, and are connected to an inverter 3 that adjusts the direct current from the solar cells 1 1 to 1 n to the frequency and phase of the system. The inverter 3 is connected to a load 5 via an insulating transformer 4 for cutting a DC component.
【０００４】一方、この負荷５は、絶縁トランス４およ
び系統６も接続されている。On the other hand, the load 5 is also connected to the insulating transformer 4 and the system 6.
【０００５】そして、太陽電池１1 〜１n で十分に発電
がなされている場合には、インバータ３で交流に変換
し、絶縁トランス４で直流分を除去し、負荷５に供給す
るとともに系統６に回生する。[0005] When the well generated by the solar cell 1 1 to 1 n has been made, the system 6 with converted into AC by the inverter 3, the DC component is removed in the insulating transformer 4 is supplied to the load 5 To regenerate.
【０００６】反対に、太陽電池１1 〜１n で十分に発電
がなされていない場合には、インバータ３で交流に変換
し、絶縁トランス４で直流分を除去し、負荷５に供給す
るとともに、系統６から電力を補う。[0006] Conversely, with the case of sufficiently generated by the solar cell 1 1 to 1 n has not been made, converted into AC by the inverter 3, to remove the DC component in the insulating transformer 4 is supplied to the load 5, Supply power from system 6.
【０００７】さらに、太陽電池１1 〜１n でほとんど発
電がなされていない場合には、系統６から電力を供給し
ている。Further, when almost no power is generated in the solar cells 1 1 to 1 n , power is supplied from the grid 6.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
太陽電池の系統連系インバータは、直流成分を除去する
絶縁トランス４などの絶縁手段が必要になり、大型、重
量化してしまう問題を有している。As described above, the conventional grid-connected inverter of a solar cell requires an insulating means such as an insulating transformer 4 for removing a DC component, and is disadvantageous in that it is large and heavy. Have.
【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、小型、軽量化を図った太陽電池の系統連系インバー
タを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a grid-connected inverter for a solar cell that is reduced in size and weight.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池の系統
連系インバータは、入力側が太陽電池に接続され出力側
が負荷および系統に接続され前記太陽電池の電力をスイ
ッチングにより交流に変換するスイッチング手段と、系
統の周波数および位相に合わせ出力電流が一定となる定
電流制御で前記スイッチング手段を制御する制御手段
と、前記スイッチング手段の出力電流を検知する電流検
知手段と、この電流検知手段で検知された電流から直流
分を抽出する直流分抽出手段と、この直流分抽出手段で
抽出された電流と逆極性の信号分を前記制御手段に加算
する直流分加算手段とを具備したものである。According to the present invention, there is provided a system interconnection inverter for a solar cell, wherein an input side is connected to a solar cell, an output side is connected to a load and a system, and the power of the solar cell is converted into an alternating current by switching. And the output current is constant according to the frequency and phase of the system.
Control means for controlling the switching means by current control ; current detection means for detecting an output current of the switching means; DC component extraction means for extracting a DC component from the current detected by the current detection means; DC component adding means for adding a signal component having a polarity opposite to that of the current extracted by the component extracting means to the control means.
【００１１】[0011]
【作用】本発明は、制御手段で系統の周波数および位相
に合わせ定電流となるようにスイッチング手段を制御し
て、太陽電池の電力を交流に変換するため、系統からの
電流は流れ込まないので、系統の電流または電圧が歪ん
でいても、出力電流を電流検知手段で確実に検知して、
この電流検知手段で検知された電流から直流分抽出手段
で直流分を抽出し、直流分加算手段で直流分抽出手段で
抽出された電流と逆極性の信号分を制御手段で加算して
出力電流から直流分を取り除き、負荷および系統に出力
電流を供給するので、絶縁手段などが不要となり、小
型、軽量化を図れる。According to the present invention, the control means controls the switching means so as to have a constant current in accordance with the frequency and phase of the system and converts the power of the solar cell into an alternating current .
Since current does not flow, the current or voltage of the system is distorted.
However, the output current is reliably detected by the current detection means,
The direct current component is extracted from the current detected by the current detecting device by the direct current component extracting device, and the current component extracted by the direct current component extracting device is added by the direct current component adding device to the signal component having the opposite polarity to the current component by the control device. Since the DC component is removed from the power supply and the output current is supplied to the load and the system, no insulating means or the like is required, and the size and weight can be reduced.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の太陽電池の系統連系インバー
タの一実施例を図面を参照して説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a solar cell system interconnection inverter according to the present invention;
【００１３】図１に示すように、直流電源を構成する複
数個の太陽電池111 〜11n を有し、これら太陽電池111
〜11n はそれぞれブレーカ121 〜12n が直列に接続さ
れ、これらブレーカ121 〜12n を介した太陽電池111 〜
11n は並列に接続されて、これら太陽電池111 〜11n か
らの直流を系統の周波数および位相に合わせる太陽電池
の系統連系インバータ13に接続されている。[0013] As shown in FIG. 1, it has a plurality of solar cells 11 1 to 11 n constituting a direct current power supply, these solar cells 11 1
To 11 n breaker 12 1 to 12 n are connected in series, each solar cell 11 1 via these breakers 12 1 to 12 n
11 n are connected in parallel, and are connected to a grid-connected inverter 13 of the solar cells that adjusts the direct current from these solar cells 11 1 to 11 n to the frequency and phase of the system.
【００１４】この太陽電池の系統連系インバータ13は、
太陽電池111 〜11n 側から、外来ノイズあるいは雷サー
ジなどから回路保護するノイズフィルタ14、系統の周波
数および位相に合わせてＰＷＭ（パルス幅制御）により
スイッチング発振してノイズフィルタ14からのほぼ直流
電流を５０Ｈz あるいは６０Ｈz に変換するスイッチン
グ手段としてのＰＷＭパワースイッチ15、高調波を除去
するローパスフィルタ16、常開のオフスイッチ17および
外来ノイズなどを除去するノイズフィルタ18が、縦続接
続されている。[0014] The grid-connected inverter 13 of this solar cell
From the solar cell 11 1 to 11 n-side, substantially direct current from the noise filter 14, the noise filter 14 by switching oscillated by PWM (pulse width control) in accordance with the frequency of the system and the phase of the circuit protected from external noise or lightning surge A PWM power switch 15 as a switching means for converting the current to 50 Hz or 60 Hz, a low-pass filter 16 for removing harmonics, a normally open off switch 17 and a noise filter 18 for removing external noise and the like are connected in cascade.
【００１５】また、ローパスフィルタ16の出力側には、
電流検知手段としての直流電流を検出する変流器19が接
続され、この変流器19の両端子間には、電流値を電圧値
に変換する抵抗20が接続されている。そして、この抵抗
20の一端側は抵抗21を介してコンパレータを構成する直
流分抽出手段としてのオペアンプ22の反転入力端子に接
続され、他端側は抵抗23を介してオペアンプ22の非反転
入力端子に接続され、この非反転入力端子にはコンデン
サ24が接続され、非反転入力端子および出力端子間には
コンデンサ25が接続されている。なお、抵抗21、オペア
ンプ22、抵抗23、コンデンサ24およびコンデンサ25に
て、交流分をカットするローパスフィルタを形成してい
る。 On the output side of the low-pass filter 16,
A current transformer 19 for detecting a direct current as current detection means is connected, and a resistor 20 for converting a current value to a voltage value is connected between both terminals of the current transformer 19. And this resistance
One end of 20 is connected to an inverting input terminal of an operational amplifier 22 as a DC component extracting means constituting a comparator via a resistor 21, and the other end is connected to a non-inverting input terminal of the operational amplifier 22 via a resistor 23, A capacitor 24 is connected to the non-inverting input terminal, and a capacitor 25 is connected between the non-inverting input terminal and the output terminal. It should be noted that resistor 21, opea
Pump 22, resistor 23, capacitor 24 and capacitor 25
To form a low-pass filter that cuts AC
You.
【００１６】さらに、オペアンプ22の出力端子は、電力
演算回路26に接続され、この電力演算回路26はノイズフ
ィルタ18の出力端子にも接続されている。また、オペア
ンプ22の出力端子および電力演算回路26は直流分加算手
段としての電流演算回路27に接続され、この電流演算回
路27は制御手段としてのＰＷＭ制御回路28に接続され、
このＰＷＭ制御回路28はＰＷＭパワースイッチ15に接続
されてＰＷＭパワースイッチ15を制御する。Further, the output terminal of the operational amplifier 22 is connected to a power calculation circuit 26, which is also connected to the output terminal of the noise filter 18. Further, the output terminal of the operational amplifier 22 and the power calculation circuit 26 are connected to a current calculation circuit 27 as a DC component adding means, and the current calculation circuit 27 is connected to a PWM control circuit 28 as a control means.
The PWM control circuit 28 is connected to the PWM power switch 15 and controls the PWM power switch 15.
【００１７】また、抵抗20の一端側は抵抗29を介してコ
ンパレータを構成するオペアンプ30の反転入力端子に接
続され、他端側は抵抗31を介してオペアンプ30の非反転
入力端子に接続され、この非反転入力端子には抵抗32が
接続され、非反転入力端子および出力端子間には抵抗33
が接続されている。One end of the resistor 20 is connected via a resistor 29 to an inverting input terminal of an operational amplifier 30 constituting a comparator, and the other end is connected to a non-inverting input terminal of the operational amplifier 30 via a resistor 31. A resistor 32 is connected to the non-inverting input terminal, and a resistor 33 is connected between the non-inverting input terminal and the output terminal.
Is connected.
【００１８】さらに、ノイズフィルタ14および電力演算
回路26が、シーケンス制御回路35に接続され、このシー
ケンス制御回路35はブレーカ121 〜12n およびオフスイ
ッチ17をソフトオン／オフする。さらに、シーケンス制
御回路35は、保護回路36に接続される。また、この保護
回路36には、電力演算回路26が接続されている。Furthermore, noise filter 14 and the power calculation circuit 26 is connected to the sequence control circuit 35, the sequence control circuit 35 to soft on / off breaker 12 1 to 12 n and off switch 17. Further, the sequence control circuit 35 is connected to the protection circuit 36. The power calculation circuit 26 is connected to the protection circuit 36.
【００１９】そして、太陽電池の系統連系インバータ13
は、保護回路36により動作されるブレーカ37を介して負
荷38に接続されている。The grid-connected inverter 13 of the solar cell
Are connected to a load 38 via a breaker 37 operated by a protection circuit 36.
【００２０】一方、負荷38には、系統39が接続され、こ
の系統39は太陽電池の系統連系インバータ13にも接続さ
れている。なお、これら系統39および太陽電池の系統連
系インバータ13を接続するに際しては、基準電位、たと
えば太陽電池111 を±電源として使用する場合には中
点、片電源として使用する場合は０Ｖ点が一致するよう
に、もしくは、非常に小さいインピーダンスで接続す
る。On the other hand, a system 39 is connected to the load 38, and this system 39 is also connected to the system interconnection inverter 13 of the solar cell. Note that when connecting the system interconnection inverter 13 of these lines 39 and solar cells, a reference potential, for example, the midpoint in the case of using the solar cell 11 1 as ± supply, the 0V point when used as single power supply Connect so that they match or with very small impedance.
【００２１】次に、上記実施例の動作について説明す
る。Next, the operation of the above embodiment will be described.
【００２２】まず、系統39に電圧が生じている場合に
は、シーケンス制御回路35でブレーカ121 〜12n を制御
して太陽電池111 〜11n を接続する。また、太陽電池11
1 〜11n で発電され、太陽電池111 〜11n の電圧が規定
値以上に上昇し、かつ、系統39の電圧が動作範囲内であ
ると、シーケンス制御回路35でブレーカ37をオンさせ、
このブレーカ37のオンの後２秒後にオフスイッチ17を閉
成する。そして、太陽電池111 〜11n からの電流からノ
イズフィルタ14で外来ノイズおよび雷サージなどのノイ
ズの侵入を防止するとともに、太陽電池の系統連系イン
バータ13からのノイズの放出を防止する。[0022] First, when a voltage occurs in the system 39, to connect the solar cell 11 1 to 11 n by controlling the breaker 12 1 to 12 n in the sequence control circuit 35. Also, solar cells 11
Is generated by 1 to 11 n, the voltage of the solar cell 11 1 to 11 n is increased to more than the specified value, and the voltage of the system 39 is in the operating range, turns on the breaker 37 in the sequence control circuit 35,
Two seconds after the breaker 37 is turned on, the off switch 17 is closed. Then, the current from the solar cell 11 1 to 11 n in the noise filter 14 as well as prevent noise from entering the external noise and lightning surge, to prevent the release of noise from the system interconnection inverter 13 of the solar cell.
【００２３】そして、電力演算回路26では変流器19で検
知した電流とノイズフィルタ18および系統39との位相お
よび周波数に基づき電力を演算し、この演算された電力
に基づき電流演算回路27で電流を演算し、この電流演算
回路27で演算された電流に基づきＰＷＭ制御回路28でＰ
ＷＭパワースイッチ15のＰＷＭ制御幅を設定して、ＰＷ
Ｍパワースイッチ15をＰＷＭ制御する。The power calculation circuit 26 calculates power based on the current detected by the current transformer 19 and the phase and frequency of the noise filter 18 and the system 39, and the current calculation circuit 27 calculates the current based on the calculated power. Is calculated, and based on the current calculated by the current calculation circuit 27, P
By setting the PWM control width of the WM power switch 15,
PWM control of the M power switch 15 is performed.
【００２４】さらに、ＰＷＭパワースイッチ15で交流に
変換した出力電流は、ローパスフィルタ16で高調波が取
り除かれ、ノイズフィルタ18で再び外来ノイズおよび雷
サージなどのノイズの侵入を防止するとともに、太陽電
池の系統連系インバータ13からのノイズの放出を防止す
る。Further, the output current converted into an alternating current by the PWM power switch 15 is subjected to a low-pass filter 16 to remove harmonics, and a noise filter 18 is used to prevent external noise and noise such as lightning surge from entering again. From the system interconnection inverter 13 is prevented.
【００２５】そうして、太陽電池の系統連系インバータ
13から交流電力を負荷38に供給する。なお、太陽電池の
系統連系インバータ13からの電力が負荷38に対して不足
している場合には、系統39からの電力を負荷38に供給
し、反対に、太陽電池の系統連系インバータ13からの電
力が負荷38に対して過剰である場合には、系統39に電力
を回生する。Thus, the grid-connected inverter of the solar cell
13 supplies AC power to the load 38. When the power from the grid-connected inverter 13 of the solar cell is insufficient for the load 38, the power from the grid 39 is supplied to the load 38. If the power from is excessive with respect to the load 38, the power is regenerated to the grid 39.
【００２６】また、変流器19でローパスフィルタ16から
の電流を検知し、抵抗20にて電圧値に変換し、抵抗21、
オペアンプ22、抵抗23、コンデンサ24およびコンデンサ
25にて、交流分をカットするので、オペアンプ22の出力
端子からは、ローパスフィルタ16から出力された電流の
極性が異なる直流分に対応する出力が抽出されて出力さ
れるので、ローパスフィルタ16から出力された電流成分
の逆極性分を電流演算回路27で演算し、この逆極性の直
流分を信号に加算し、すなわち出力された直流分を除去
するように、含まれている直流分に対応した逆極性の直
流成分を加算して直流分を差し引き、ＰＷＭパワースイ
ッチ15を制御する。Further, by sensing the current from the low-pass filter 16 in the current transformer 19, and converted into a voltage value by the resistor 20, resistor 21,
Operational amplifier 22, resistor 23, capacitor 24 and capacitor
At 25, since the AC component is cut , an output corresponding to a DC component having a different polarity of the current output from the low-pass filter 16 is extracted and output from the output terminal of the operational amplifier 22. The current calculation circuit 27 calculates the reverse polarity component of the output current component, and adds the reverse polarity DC component to the signal, that is, corresponding to the included DC component so as to remove the output DC component. The DC component of the opposite polarity is added to subtract the DC component, and the PWM power switch 15 is controlled.
【００２７】したがって、太陽電池の系統連系インバー
タ13からは、ほぼ完全に直流分が除去された交流電流が
出力されるので、従来のような、直流除去などのための
絶縁手段は不要になる。Therefore, since an AC current from which the DC component has been almost completely removed is output from the grid-connected inverter 13 of the solar cell, the conventional insulating means for removing the DC becomes unnecessary. .
【００２８】また、同様に、抵抗20にて電圧値に変換
し、オペアンプ30から直流出力分に対応する出力がなさ
れ、直流分検知回路34で異常直流分であると判断される
と、保護回路36によりブレーカ37を開成する。Similarly, the voltage is converted into a voltage value by the resistor 20, an output corresponding to the DC output is output from the operational amplifier 30, and if the DC component detection circuit 34 determines that the DC component is abnormal, the protection circuit is activated. The breaker 37 is opened by 36.
【００２９】さらに、過電流が流れた場合、太陽電池11
1 〜11n の電圧異常の場合、および、たとえばＰＷＭパ
ワースイッチ15などが異常高温となった場合にも、保護
回路36によりブレーカ37を開成して回路を保護する。Further, when an overcurrent flows, the solar cell 11
For 1 to 11 n voltage abnormality, and, for example, even when such PWM power switch 15 is abnormal high temperature, to protect the circuit by opening the breaker 37 by the protection circuit 36.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明の太陽電池の系統連系インバータ
によれば、スイッチング手段により定電流となるように
制御しているため、系統からの電流が流れ込まず、出力
電流を電流検知手段で検知するので、系統の電流または
電圧が歪んでいても、直流分抽出手段で確実に直流分を
抽出し、直流分加算手段で直流分抽出手段で抽出された
電流と逆極性の信号分を制御手段で加算して出力電流か
ら直流分を取り除き、負荷および系統に出力電流を供給
するので、絶縁手段などが不要となり、小型、軽量化を
図ることができる。According to the solar cell system interconnection inverter of the present invention, a constant current is provided by the switching means.
Due to the control, it does not flow a current from the system, so to detect the output current at a current sensing means, line current or
Even if the voltage is distorted, the direct current component is reliably extracted by the direct current component extracting means, and the current component extracted by the direct current component extracting means by the direct current component adding means is added by the control means to the signal component of the opposite polarity to the output component, and Since the DC component is removed and the output current is supplied to the load and the system, no insulating means or the like is required, and the size and weight can be reduced.
【図１】本発明の太陽電池の系統連系インバータの一実
施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a grid-connected inverter of a solar cell according to the present invention.
【図２】従来例の太陽電池の系統連系インバータを示す
ブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a conventional grid-connected inverter of a solar cell.
111 〜11n 太陽電池 13 太陽電池の系統連系インバータ 15 スイッチング手段としてのＰＷＭパワースイッチ 19 電流検知手段としての変流器 22 直流分抽出手段としてのオペアンプ 27 直流分加算手段としての電流演算回路 28 制御手段としてのＰＷＭ制御回路 38 負荷 39 系統11 1 to 11 n Solar cell 13 Grid-connected inverter of solar cell 15 PWM power switch as switching means 19 Current transformer as current detecting means 22 Operational amplifier as DC component extracting means 27 Current calculation circuit as DC component adding means 28 PWM control circuit as control means 38 Load 39 systems
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平沢 達夫 東京都港区芝浦四丁目８番33号 株式会 社関電工内 (72)発明者 土屋 喜雄 東京都中央区新富一丁目15番３号 向陽 電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−304171（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−256566（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−15879（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−11266（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−273077（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tatsuo Hirasawa 4-33, Shibaura, Minato-ku, Tokyo Inside Kandenko Co., Ltd. (72) Yoshio Tsuchiya 1-15-3, Shintomi, Chuo-ku, Tokyo Koyo (56) References JP-A-4-304171 (JP, A) JP-A-3-256566 (JP, A) JP-A-7-15879 (JP, A) JP-A-2-11266 (JP) , A) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-273077 (JP, A)
Claims (1)
荷および系統に接続され前記太陽電池の電力をスイッチ
ングにより交流に変換するスイッチング手段と、 系統の周波数および位相に合わせ出力電流が一定となる
定電流制御で前記スイッチング手段を制御する制御手段
と、 前記スイッチング手段の出力電流を検知する電流検知手
段と、 この電流検知手段で検知された電流から直流分を抽出す
る直流分抽出手段と、 この直流分抽出手段で抽出された電流と逆極性の信号分
を前記制御手段に加算する直流分加算手段とを具備した
ことを特徴とする太陽電池の系統連系インバータ。1. A switching means for connecting an input side to a solar cell and an output side to a load and a system for converting the power of the solar cell into an alternating current by switching, and the output current is constant according to the frequency and phase of the system.
Control means for controlling the switching means by constant current control ; current detection means for detecting an output current of the switching means; DC component extraction means for extracting a DC component from the current detected by the current detection means; A system interconnection inverter for a solar cell, comprising: a DC component addition unit that adds a signal component having a polarity opposite to that of the current extracted by the DC component extraction unit to the control unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5288407A JP2721477B2 (en) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | Grid-connected inverter for solar cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5288407A JP2721477B2 (en) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | Grid-connected inverter for solar cells |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07175541A JPH07175541A (en) | 1995-07-14 |
| JP2721477B2 true JP2721477B2 (en) | 1998-03-04 |
Family
ID=17729815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
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-
1993
- 1993-11-17 JP JP5288407A patent/JP2721477B2/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
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