JP3053281B2 - 直流交流変換装置 - Google Patents
直流交流変換装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧形自励式インバー
タと高調波フィルタ装置を用いて、直流電源を電力系統
（以下系統と略す）に連系して運転する直流交流変換装
置に関する。
タと高調波フィルタ装置を用いて、直流電源を電力系統
（以下系統と略す）に連系して運転する直流交流変換装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電圧形自励式インバータを用い
て、太陽光発電や電力貯蔵した直流電源を交流系統に接
続する装置が多く採用されている。その代表的な構成を
図７に示す。
て、太陽光発電や電力貯蔵した直流電源を交流系統に接
続する装置が多く採用されている。その代表的な構成を
図７に示す。
【０００３】図７において直流電源（１）の発生する電
力は電圧形自励式インバータ（以下インバータと略す）
（２）により交流に変換され、連系しゃ断器（３）を投
入することにより系統（４）に供給される。連系リアク
トル（５）はインバータ（２）の出力制御のために必要
とされる。
力は電圧形自励式インバータ（以下インバータと略す）
（２）により交流に変換され、連系しゃ断器（３）を投
入することにより系統（４）に供給される。連系リアク
トル（５）はインバータ（２）の出力制御のために必要
とされる。
【０００４】大容量のインバータ（２）は一般に１パル
スまたは３パルスのパルス幅制御が用いられる。このた
め、インバータ（２）の出力電圧は電圧高調波成分を多
く含む。この高調波波形歪を抑制するために高調波フィ
ルタ装置（６）が用いられる。この高調波フィルタ装置
（６）はインバータ（２）の発生する電圧歪（高調波成
分）を高調波フィルタ装置（６）と系統のインピーダン
スの合成インピーダンスと、高調波フィルタ装置の接続
点（７）からインバータ側を見たインピーダンスで分圧
することにより、接続点（７）の電圧波形歪を抑制す
る。系統との連系条件として、高調波の規制は、電圧、
電流の両者が考えられるが、最近は高調波電流含有率で
規制されることが多くなってきている。系統のインピー
ダンスは通常、小さな値であるため、流出高調波電流を
抑えるためには接続点（７）の電圧波形歪を非常に小さ
な値とする必要がある。
スまたは３パルスのパルス幅制御が用いられる。このた
め、インバータ（２）の出力電圧は電圧高調波成分を多
く含む。この高調波波形歪を抑制するために高調波フィ
ルタ装置（６）が用いられる。この高調波フィルタ装置
（６）はインバータ（２）の発生する電圧歪（高調波成
分）を高調波フィルタ装置（６）と系統のインピーダン
スの合成インピーダンスと、高調波フィルタ装置の接続
点（７）からインバータ側を見たインピーダンスで分圧
することにより、接続点（７）の電圧波形歪を抑制す
る。系統との連系条件として、高調波の規制は、電圧、
電流の両者が考えられるが、最近は高調波電流含有率で
規制されることが多くなってきている。系統のインピー
ダンスは通常、小さな値であるため、流出高調波電流を
抑えるためには接続点（７）の電圧波形歪を非常に小さ
な値とする必要がある。
【０００５】高調波電圧歪を抑えるには、高調波フィル
タ装置（６）を用いる以外にも、発生源を抑える方法と
してインバータ（２）のパルス幅制御のパルス数を増や
す方法や、インバータブリッジを多重化する等が考えら
れるが、大容量の素子では多パルス化は困難であり、ま
た、インバータブリッジの多重化は、装置全体が複雑
化、大形化し、コスト的にも大幅に増大するため、採用
されないことが多く、高調波フィルタ装置（６）を用い
ざるを得ない状況にある。
タ装置（６）を用いる以外にも、発生源を抑える方法と
してインバータ（２）のパルス幅制御のパルス数を増や
す方法や、インバータブリッジを多重化する等が考えら
れるが、大容量の素子では多パルス化は困難であり、ま
た、インバータブリッジの多重化は、装置全体が複雑
化、大形化し、コスト的にも大幅に増大するため、採用
されないことが多く、高調波フィルタ装置（６）を用い
ざるを得ない状況にある。
【０００６】電圧形自励式のインバータ（２）は、直流
電圧の変動や、出力電力の変動を、パルスの幅を変える
ことより制御する。このパルスの幅の変動により、発生
高調波成分が大幅に変化する。そのため、従来の高調波
フィルタの設計は運転範囲における発生高調波の最大値
を用いて設計することが多く、必要なフィルタの台数、
次数が多くなっていた。
電圧の変動や、出力電力の変動を、パルスの幅を変える
ことより制御する。このパルスの幅の変動により、発生
高調波成分が大幅に変化する。そのため、従来の高調波
フィルタの設計は運転範囲における発生高調波の最大値
を用いて設計することが多く、必要なフィルタの台数、
次数が多くなっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上、説明したように
従来の構成には、次のような問題点がある。すなわち、
インバータの発生する高調波電圧により、電力系統に流
出する高調波を、規制値以下に抑制するためには、イン
バータの運転範囲の全域にわたり、高調波の各次数につ
いて最大の発生電圧を考慮した高調波フィルタを用意す
ることが必要とされ、設備的にも、コスト的にも大きな
ものになっていた。
従来の構成には、次のような問題点がある。すなわち、
インバータの発生する高調波電圧により、電力系統に流
出する高調波を、規制値以下に抑制するためには、イン
バータの運転範囲の全域にわたり、高調波の各次数につ
いて最大の発生電圧を考慮した高調波フィルタを用意す
ることが必要とされ、設備的にも、コスト的にも大きな
ものになっていた。
【０００８】そこで本発明は上記問題を解決するもの
で、運転領域全体において、発生高調波に対応した高調
波フィルタ装置を、従来より小さい容量、少ない構成要
素で構成した直流交流変換装置を提供することを目的と
する。
で、運転領域全体において、発生高調波に対応した高調
波フィルタ装置を、従来より小さい容量、少ない構成要
素で構成した直流交流変換装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために直流電源と電力系統との間に、直流電源側
から順に電圧形自励式インバータと、連系リアクトル
と、連系しゃ断器とを直列に介在し、連系リアクトルと
連系しゃ断器との接続点にインピーダンスの組合せから
成る高調波フィルタ装置を接続した直流交流変換装置に
おいて、高調波フィルタ装置には内部のインピーダンス
を変化させるスイッチ付並列インピーダンス回路を設
け、前記電圧形自励式インバータの制御角の指示を受け
て前記スイッチを入−切制御する制御装置を設ける。
決するために直流電源と電力系統との間に、直流電源側
から順に電圧形自励式インバータと、連系リアクトル
と、連系しゃ断器とを直列に介在し、連系リアクトルと
連系しゃ断器との接続点にインピーダンスの組合せから
成る高調波フィルタ装置を接続した直流交流変換装置に
おいて、高調波フィルタ装置には内部のインピーダンス
を変化させるスイッチ付並列インピーダンス回路を設
け、前記電圧形自励式インバータの制御角の指示を受け
て前記スイッチを入−切制御する制御装置を設ける。
【００１０】
【作用】本発明は上記のように構成され、電圧形自励式
のインバータの発生する高調波電圧はインバータの制御
角により変化する。この各制御角における発生高調波は
回路方式により異なるが、いずれの場合も計算により求
められる。従って、ある運転状態での制御角にたいし
て、抑制すべき高調波の次数と大きさが決まり、その次
数に合うように高調波フィルタの共振次数を変えて、直
流電源の直流を系統の交流に近づけて供給できる。
のインバータの発生する高調波電圧はインバータの制御
角により変化する。この各制御角における発生高調波は
回路方式により異なるが、いずれの場合も計算により求
められる。従って、ある運転状態での制御角にたいし
て、抑制すべき高調波の次数と大きさが決まり、その次
数に合うように高調波フィルタの共振次数を変えて、直
流電源の直流を系統の交流に近づけて供給できる。
【００１１】尚、高調波フィルタ装置の構成を高次調波
フィルタとし、その構成要素のインピーダンスを変える
ことにより、共振次数、尖鋭度を変えることができる。
フィルタとし、その構成要素のインピーダンスを変える
ことにより、共振次数、尖鋭度を変えることができる。
【００１２】また、高調波フィルタ装置の構成を単一調
波フィルタとし、その構成要素のインピーダンスを変え
ることにより、共振次数を変えることができる。
波フィルタとし、その構成要素のインピーダンスを変え
ることにより、共振次数を変えることができる。
【００１３】
【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に
ついて、図１ないし図４を参照して説明する。
ついて、図１ないし図４を参照して説明する。
【００１４】図１は、接続点（７）に高調波フィルタ装
置（６）として単一調波フィルタ（６ａ）を採用したシ
ステムについて本発明を適用したものである。すなわ
ち、直流電源（１）と系統（４）とこれらを接続する図
２に示す直流電源電圧（ＶDC）を矩形波電圧（ＶAC）に
変える単相ブリッジ３台からなるインバータブリッジを
２重化し、１パルスのパルス幅制御を行う電圧形自励式
のインバータ（２）、連系リアクトル（５）及び連系し
ゃ断器（３）とから成るシステムにおいて、11次調波に
共振する内部のインピーダンスであるところのコンデン
サ（８）、リアクトル（９）から成る単一調波フィルタ
（６ａ）のリアクトル分枝に、並列に並列リアクトル
（10）とこれを入−切制御するスイッチ（11）を付加す
る。また、電圧形自励式のインバータ（２）の制御角の
範囲により、スイッチ（11）に入−切制御の指令を与え
る制御装置（12）を設ける。
置（６）として単一調波フィルタ（６ａ）を採用したシ
ステムについて本発明を適用したものである。すなわ
ち、直流電源（１）と系統（４）とこれらを接続する図
２に示す直流電源電圧（ＶDC）を矩形波電圧（ＶAC）に
変える単相ブリッジ３台からなるインバータブリッジを
２重化し、１パルスのパルス幅制御を行う電圧形自励式
のインバータ（２）、連系リアクトル（５）及び連系し
ゃ断器（３）とから成るシステムにおいて、11次調波に
共振する内部のインピーダンスであるところのコンデン
サ（８）、リアクトル（９）から成る単一調波フィルタ
（６ａ）のリアクトル分枝に、並列に並列リアクトル
（10）とこれを入−切制御するスイッチ（11）を付加す
る。また、電圧形自励式のインバータ（２）の制御角の
範囲により、スイッチ（11）に入−切制御の指令を与え
る制御装置（12）を設ける。
【００１５】次に本実施例の作用を波形（ＶAC）を示す
図３及びインバータの発生高調波電圧の制御角に対する
変化を示す図４を参照して説明する。
図３及びインバータの発生高調波電圧の制御角に対する
変化を示す図４を参照して説明する。
【００１６】電圧形自励式のインバータ（２）の発生す
る高調波電圧はインバータの制御角φによって変化す
る。図４において、インバータ（２）の運転領域全体を
Ａ及びＢの範囲とする。この制御角φが100deg付近のＡ
の運転領域での運転時について説明する。この領域では
インバータ（２）の発生する高調波は11次調波が大き
く、13次調波は小さい。そのため制御装置（12）から、
スイッチ（11）に対し、切の指令を出す。これにより、
スイッチ（11）は切の状態で運転され、高調波フィルタ
装置は11次調波を抑制する様に働く。この時、13次調波
については、発生高調波成分が小さいため、11次フィル
タの13次調波に対するフィルタ作用が得られる。
る高調波電圧はインバータの制御角φによって変化す
る。図４において、インバータ（２）の運転領域全体を
Ａ及びＢの範囲とする。この制御角φが100deg付近のＡ
の運転領域での運転時について説明する。この領域では
インバータ（２）の発生する高調波は11次調波が大き
く、13次調波は小さい。そのため制御装置（12）から、
スイッチ（11）に対し、切の指令を出す。これにより、
スイッチ（11）は切の状態で運転され、高調波フィルタ
装置は11次調波を抑制する様に働く。この時、13次調波
については、発生高調波成分が小さいため、11次フィル
タの13次調波に対するフィルタ作用が得られる。
【００１７】次に制御角φが115deg付近のＢの運転領域
の運転では、13次調波が大きく、11次調波は小さくなっ
ている。そのため制御装置（12）から、スイッチ（11）
に対し、入の指令を出す。これにより、スイッチ（11）
は入の状態になる。ここで合成リアクトルの値は、この
並列リアクトル（10）を投入することで、高調波フィル
タである単一調波フィルタ装置（６ａ）の共振次数が13
次に成るような値としておくことにより、高調波フィル
タは13次調波を抑制する様に働くことになる。この時、
11次調波については、発生高調波成分が小さいため、13
次フィルタの11次調波に対するフィルタ作用が得られ
る。
の運転では、13次調波が大きく、11次調波は小さくなっ
ている。そのため制御装置（12）から、スイッチ（11）
に対し、入の指令を出す。これにより、スイッチ（11）
は入の状態になる。ここで合成リアクトルの値は、この
並列リアクトル（10）を投入することで、高調波フィル
タである単一調波フィルタ装置（６ａ）の共振次数が13
次に成るような値としておくことにより、高調波フィル
タは13次調波を抑制する様に働くことになる。この時、
11次調波については、発生高調波成分が小さいため、13
次フィルタの11次調波に対するフィルタ作用が得られ
る。
【００１８】以上説明したように、本実施例では、11次
調波に共振する単一調波フィルタ（６ａ）のリアクトル
（９）の分枝に、並列に並列リアクトル（10）とスイッ
チ（11）を付加し、電圧形自励式のインバータ（２）の
制御角の範囲に対応して、スイッチ（11）に入−切の指
令を与える制御装置（12）を用いることにより、従来よ
り小さい容量の１台の高調波フィルタ装置で、２つの調
波に対して充分な抑制効果が得られることになる。
調波に共振する単一調波フィルタ（６ａ）のリアクトル
（９）の分枝に、並列に並列リアクトル（10）とスイッ
チ（11）を付加し、電圧形自励式のインバータ（２）の
制御角の範囲に対応して、スイッチ（11）に入−切の指
令を与える制御装置（12）を用いることにより、従来よ
り小さい容量の１台の高調波フィルタ装置で、２つの調
波に対して充分な抑制効果が得られることになる。
【００１９】（実施例２）以上説明した第１の実施例で
は、高調波フィルタ装置であるところの単一調波フィル
タ装置のリアクトル分枝に並列に並列リアクトルを付加
することで共振周波数を変えているが、図５に示すよう
に単一調波フィルタ装置（６ａ）のコンデンサ（８）の
分枝に並列にスイッチ（11）付コンデンサ（13）を付加
することで共振周波数を変えることも可能である。
は、高調波フィルタ装置であるところの単一調波フィル
タ装置のリアクトル分枝に並列に並列リアクトルを付加
することで共振周波数を変えているが、図５に示すよう
に単一調波フィルタ装置（６ａ）のコンデンサ（８）の
分枝に並列にスイッチ（11）付コンデンサ（13）を付加
することで共振周波数を変えることも可能である。
【００２０】（実施例３）また、図６に示すように高調
波フィルタ装置であるところの高次調波フィルタ装置
（６ｂ）において、並列抵抗（14）の抵抗値を変化させ
る（図６の例ではスイッチ（11）を開放することによ
り、高次調波フィルタから単一調波フィルタに切換え
る）ことで、高調波抑制作用を変化させ、発生高調波
（制御角φ）に応じた特性を得ることも可能である。
波フィルタ装置であるところの高次調波フィルタ装置
（６ｂ）において、並列抵抗（14）の抵抗値を変化させ
る（図６の例ではスイッチ（11）を開放することによ
り、高次調波フィルタから単一調波フィルタに切換え
る）ことで、高調波抑制作用を変化させ、発生高調波
（制御角φ）に応じた特性を得ることも可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、運
転領域全体において、発生高調波に対応した高調波フィ
ルタ装置を、従来より小さい容量、少ない構成要素で実
現出来ることになり、高調波フィルタ装置をつねに有効
に活用できる直流交流変換装置が得られる。
転領域全体において、発生高調波に対応した高調波フィ
ルタ装置を、従来より小さい容量、少ない構成要素で実
現出来ることになり、高調波フィルタ装置をつねに有効
に活用できる直流交流変換装置が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す単線回路図。
【図２】図１の１相分の電圧形自励式インバータを示す
回路図。
回路図。
【図３】図２の発生する電圧波形図。
【図４】図１のインバータの制御角−出力電圧高調波含
有率を示す曲線図。
有率を示す曲線図。
【図５】第２の実施例を示す単線回路図。
【図６】第３の実施例を示す単線回路図。
【図７】従来例を示す単線回路図。
１…直流電源 ２…電圧形自励式インバータ（インバータと略す） ３…連系しゃ断器 ４…電力系統（系統と略す） ５…連系リアクトル ６…高調波フィルタ装置 ６ａ…単一調波フィルタ装置 ６ｂ…高次調波フィルタ装置 ７…接続点 ８…コンデンサ ９…リアクトル 10…並列インピーダンスである並列リアクトル 11…スイッチ 12…制御装置 13…並列インピーダンスである並列コンデンサ 14…並列インピーダンスである並列抵抗 φ…インバータの制御角
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電源と電力系統との間に、直流電源
側から順に電圧形自励式インバータと、連系リアクトル
と、連系しゃ断器とを直列に介在し、連系リアクトルと
連系しゃ断器との接続点にインピーダンスの組合せから
成る高調波フィルタ装置を接続した直流交流変換装置に
おいて、高調波フィルタ装置には内部のインピーダンス
を変化させるスイッチ付並列インピーダンス回路を設
け、前記電圧形自励式インバータの制御角の指示を受け
て前記スイッチを入−切制御をする制御装置を設けたこ
とを特徴とする直流交流変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3337376A JP3053281B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 直流交流変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3337376A JP3053281B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 直流交流変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05176459A JPH05176459A (ja) | 1993-07-13 |
| JP3053281B2 true JP3053281B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=18308045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3337376A Expired - Fee Related JP3053281B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 直流交流変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3053281B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6921631B2 (ja) * | 2017-06-07 | 2021-08-18 | 株式会社東芝 | 電源システム |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP3337376A patent/JP3053281B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05176459A (ja) | 1993-07-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |