JP3397138B2

JP3397138B2 - インバータ装置

Info

Publication number: JP3397138B2
Application number: JP18216798A
Authority: JP
Inventors: 裕明湯浅; 洋一国本; 博昭小新; 忠吉向井; 弘忠東浜
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2003-04-14
Anticipated expiration: 2018-06-29
Also published as: JP2000014164A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池等の直流
電源を交流電源に変換し、商用電力系統に連係するイン
バータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術のインバータ装置を図５乃至
図１２を用いて説明する。図５はインバータ装置を示す
構成図である。図６はＰＷＭ波形の生成の説明図であ
る。図７はデッドタイムの説明図である。図８はデッド
タイムを付加した場合と付加しない場合の出力電流の比
較を示す説明図である。図９は他のインバータ装置の構
成図である。図１０はデッドタイムの補償を考慮した指
令電圧値の説明図である。図１１はデッドタイムの補償
をした場合としない場合との出力電流の比較を示す説明
図である。図１２はデッドタイムの補償により出力電流
が零付近で歪むことの説明図である。なお、図６、図１
０は、見やすくするために三角波の周期を実際より極め
て大きなものとして表示している。

【０００３】インバータ装置は、図５に示すように、太
陽電池等の直流電源１と、インバータ主回路２と、イン
バータ制御回路３とにより構成されている。直流電源１
は、太陽電池や風力発電機等の出力する電力を蓄える蓄
電池を含んで構成される。直流電源１からの直流電力
は、インバータ主回路２に入力される。インバータ主回
路２は、ブリッジ接続されてインバータブリッジを形成
する半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を有するスイッ
チング素子２１と、スイッチング素子２１の出力端１
ａ、１ａに接続されるフィルタ部に相当する出力フィル
タ２４とを有して構成される。インバータ装置の入力側
に直流電源１が接続されており、コンデンサＣ１がスイ
ッチング素子２１と並列に設けてある。一方、インバー
タ装置の出力側には負荷Ｌが接続してある。

【０００４】スイッチング素子２１のインバータブリッ
ジは、その入力端１ｂ、１ｂに直流電圧が入力され、高
周波を含む交流電流を出力端１ａ、１ａから出力するも
のである。

【０００５】スイッチング素子２１の半導体スイッチン
グ素子Ｑ１〜Ｑ４のエミッタ―コレクタ間には、ダイオ
ードＤ１〜Ｄ４が各々のエミッタ側がアノードでコレク
タ側がカソードになるように接続される。ブリッジ接続
された半導体スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４は、例えばＩ
ＧＢＴ素子（絶縁型ゲートバイポーラトランジスタ）で
構成されており、インバータ制御回路３から出力される
制御信号Ｓ１にてスイッチング制御される。また、ブリ
ッジ接続された半導体スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３も、
例えばＩＧＢＴ素子で構成されており、インバータ制御
回路３から出力される制御信号Ｓ２にてスイッチング制
御される。

【０００６】半導体スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４は同じ
タイミングで同時に同じ状態にスイッチングされ、また
半導体スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３も同じタイミングで
同時に同じ状態にスイッチングされるようになってい
る。

【０００７】そして、制御信号Ｓ１によって半導体スイ
ッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオン状態にされ、制御信号Ｓ
２によって半導体スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオフ状
態にされると、図５中の矢線Ｙ１の方向、即ち、直流電
源１−半導体スイッチング素子Ｑ１−チョークコイルＬ
１−負荷Ｌ−チョークコイルＬ２−半導体スイッチング
素子Ｑ４−直流電源１の経路の方向に向けて電流が流れ
ようとする。従って、現時点で矢線Ｙ１方向に電流が流
れている場合には電流が増加し、矢線Ｙ２方向に電流が
流れている場合にはＹ２方向の電流は減少する。

【０００８】一方、制御信号Ｓ１によって半導体スイッ
チング素子Ｑ１、Ｑ４がオフ状態にされ、制御信号Ｓ２
によって半導体スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオン状態
にされると、図５中の矢線Ｙ２の方向、即ち、直流電源
１−半導体スイッチング素子Ｑ３−チョークコイルＬ２
−負荷Ｌ−チョークコイルＬ１−半導体スイッチング素
子Ｑ２−直流電源１の経路の方向に向けて電流が流れよ
うとする。従って、現時点で矢線Ｙ２方向に電流が流れ
ている場合には電流が増加し、矢線Ｙ１方向に電流が流
れている場合にはＹ１方向の電流は減少する。

【０００９】従って、制御信号Ｓ１、Ｓ２にて半導体ス
イッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をスイッチング制御すること
により、出力端１ａから出力する出力電流の方向を制御
し、直流電源１からの直流電力を交流電力へと変換する
ものである。

【００１０】ダイオードＤ１〜Ｄ４は、各半導体スイッ
チング素子Ｑ１〜Ｑ４をオフした瞬時にエミッタとコレ
クタ間に発生する逆方向の起電力の電圧により、各半導
体スイッチング素子のエミッタ―コレクタ間の絶縁が破
壊されるのを防止するものである。

【００１１】出力フィルタ２４は、チョークコイルＬ
１、Ｌ２（リアクトル２２）とコンデンサ２３とから構
成されており、前段のスイッチング素子２１のインバー
タブリッジから高周波を含む交流電流が入力されると、
高周波成分を除去して平滑化して出力するものである。

【００１２】直流電源１は、直流電圧を平滑用のコンデ
ンサＣ１に供給するもので、例えば太陽電池と太陽電池
の出力を昇圧する昇圧チョッパ回路等で構成されてい
る。

【００１３】コンデンサＣ１は、例えばアルミ電解コン
デンサで、直流電源１の直流出力や昇圧チョッパ回路で
昇圧された直流電圧が入力されると蓄電し、平滑して大
略安定した直流電圧に変換して出力するものである。

【００１４】インバータ制御回路３は、指令電圧値演算
部３ａと、ＰＷＭ波形を出力するＰＷＭ波形生成部３ｂ
と、デッドタイム生成部３ｃとを有して構成されてい
る。具体的には、インバータ制御回路３は、マイコン等
を用いたり、ＩＣ等により実現されている。

【００１５】指令電圧値演算部３ａは、与えられた条件
から指令電圧値Ｃｖ１を算出して、指令電圧値Ｃｖ１を
ＰＷＭ波形生成部３ｂに出力するものである。指令電圧
値Ｃｖ１とは、最終的に負荷Ｌに供給する電流の大きさ
と方向とを指示するものであり、時間と共に変化する値
である。従って時系列に並べた指令電圧値Ｃｖ１は、出
力する電流の波形を表すものである。インバータ装置は
負荷Ｌに交流電流を供給するものであるから、指令電圧
値Ｃｖ１の波形は図６に示すように正弦波となる。

【００１６】指令電圧値Ｃｖ１の算出は、例えば、外部
から周波数とピーク値とが与えられると、与えられた周
波数によって振幅１の正弦波を生成し、ピーク値と前記
算出した正弦波とを乗算することにより行う。

【００１７】ＰＷＭ波形生成部３ｂは、予め図６に示す
ような三角波の搬送波Ｃｖ２を生成し、指令電圧値Ｃｖ
１と搬送波Ｃｖ２とを比較してＰＷＭ波形Ｃｖ３、Ｃｖ
４を生成しデッドタイム生成部３ｃに出力するものであ
る。搬送波は三角波でなくのこぎり波、台形波等であっ
てもよい。

【００１８】次に、ＰＷＭ波形生成部３ｂが指令電圧値
Ｃｖ１と搬送波である搬送波Ｃｖ２とを比較して、ＰＷ
Ｍ波形を出力する方法を説明する。

【００１９】まず、搬送波Ｃｖ２の振幅の中心に指令電
圧値Ｃｖ１の零点が位置するようにする。そして、ＰＷ
Ｍ波形生成部３ｂは、図６に示すように指令電圧値Ｃｖ
１と搬送波Ｃｖ２とを比較して指令電圧値Ｃｖ１の方が
大きい区間はオン、指令電圧値Ｃｖ１の方が小さい区間
はオフとなる矩形波であるＰＷＭ波形Ｃｖ３を生成す
る。また、ＰＷＭ波形生成部３ｂは、指令電圧値Ｃｖ１
と搬送波Ｃｖ２とを比較して指令電圧値Ｃｖ１の方が大
きい区間はオフ、指令電圧値Ｃｖ１の方が小さい区間は
オンとなる矩形波であるＰＷＭ波形Ｃｖ４を生成する。
ＰＷＭ波形Ｃｖ３、Ｃｖ４は、指令電圧値Ｃｖ１がピー
ク値に近づくほどオンの区間とオフの区間との比率が異
なるものとなり、指令電圧値Ｃｖ１が零に近づくほど両
者の比率は１対１に近づく。

【００２０】そして、仮にＰＷＭ波形Ｃｖ３の電圧の制
御信号Ｓ１を半導体スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４に出力
し、ＰＷＭ波形Ｃｖ４の電圧の制御信号Ｓ２を半導体ス
イッチング素子Ｑ２、Ｑ３に出力したとすると、制御信
号Ｓ１、Ｓ２の矩形波に従って半導体スイッチング素子
Ｑ１〜Ｑ４が高速にスイッチングされる。そして、制御
信号Ｓ１、Ｓ２のパルス幅の比率に応じて、半導体スイ
ッチング素子Ｑ１、Ｑ４のオン状態と半導体スイッチン
グ素子Ｑ２、Ｑ３のオン状態との比率が定まり、結果と
して出力端１ａ、１ａから出力される出力電流の方向と
大きさが決定される。即ち、１回のオン状態と１回のオ
フ状態とからなる制御信号Ｓ１、Ｓ２の一周期のうち、
制御信号Ｓ１のオン期間がオフ期間より長く、制御信号
Ｓ２のオン期間がオフ期間より短ければ出力電流は図５
中の矢線Ｙ１で示す方向に流れ、制御信号Ｓ１のオン期
間がオフ期間より短く、制御信号Ｓ２のオン期間がオフ
期間より長ければ出力電流は図５中の矢線Ｙ２で示す方
向に流れる。

【００２１】デッドタイム生成部３ｃは、デッドタイム
Ｔｄを生成してＰＷＭ波形Ｃｖ３、Ｃｖ４に付加するも
のである。スイッチング素子２１において、スイッチン
グ素子Ｑ１、Ｑ４のオン・オフ反転と、スイッチング素
子Ｑ２、Ｑ３のオフ・オン反転とを同時に行うと、スイ
ッチング素子のターンオンは瞬時に行われるのに対して
ターンオフは徐々に行われるという特性により、各半導
体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が全てオン状態となる期
間がある。そして、全ての半導体スイッチング素子Ｑ１
〜Ｑ４がオン状態となる期間は、電源が短絡した状態と
なる。そこで、この電源短絡を防止するために、他方の
スイッチング素子がターンオンする僅かに早く一方のス
イッチング素子をターンオフさせる必要がある。このオ
ン／オフのタイミングをずらした時間がいわゆるデッド
タイムＴｄである。従って、デッドタイムＴｄを付加し
たＰＷＭ波形Ｃｖ３、Ｃｖ４の制御信号Ｓ１、Ｓ２をス
イッチング素子２１に出力すると、電源短絡状態を生じ
ることなくスイッチング制御できる。

【００２２】図６の一部分を拡大した図７に示すよう
に、ＰＷＭ波形Ｃｖ３、Ｃｖ４は本来は破線Ｃｗの位置
でオフとなる矩形波であるが、デッドタイムＴｄを考慮
してデッドタイムＴｄだけ早い実線Ｃｘの位置でオフす
る矩形波としている。このため、オフされるスイッチン
グ素子は、常にオンされる他のスイッチング素子がオン
されるよりもデッドタイムＴｄ時間だけ早めにオフされ
る。

【００２３】しかし、上述のデッドタイムＴｄを設ける
ことにより、制御信号Ｓ１、Ｓ２が半導体スイッチング
素子Ｑ１〜Ｑ４のベースに印加される時間はデッドタイ
ムＴｄ分だけ少ないものとなり、半導体スイッチング素
子Ｑ１〜Ｑ４のオン状態の時間もデッドタイムＴｄの分
だけ少ないものとなる。よって、スイッチング素子２１
の出力電流Ｃｖ７は、図８に示すように、デッドタイム
Ｔｄを付加しない場合の出力電流Ｃｖ８に較べて歪んで
小さいものとなる。

【００２４】そこで従来のインバータ装置においては、
このデッドタイムＴｄによる出力電流の歪みを補償する
ために、図９に示すように、デッドタイム補償回路３ｄ
と電流検出器２５とが付加されたものがある。

【００２５】即ち、デッドタイムＴｄはスイッチング素
子の特性によって決定されるものであり、電源電圧が一
定であるとするならば、デッドタイムＴｄを設けた事に
よって減少する出力電流は予め求めることができる。従
って、デッドタイム補償回路３ｄが、デッドタイムＴｄ
を見込んて、予め指令電圧値Ｃｖ１に補償値Ｈを加減す
ることにより補償を行う。

【００２６】デッドタイム補償回路３ｄが補償値Ｈを加
えるか減ずるかは、電流検出器２５の検出する電流の正
負によって決定される。デッドタイム補償回路３ｄは電
流が正であれば指令電圧値Ｃｖ１に補償値Ｈを加算し、
電流が負であれば指令電圧値Ｃｖ１から補償値Ｈを減算
する。デッドタイム補償回路３ｄは該操作を前述したＰ
ＷＭ波形Ｃｖ３、Ｃｖ４の一周期毎に行なう。このよう
にしてデッドタイム補償回路３ｄが補償値Ｈを加減して
ＰＷＭ波形生成部３ｄに入力される指令電圧値Ｃｖ１’
の波形は図１０に実線で示す形状になる。そして、指令
電圧値Ｃｖ１’による出力電流Ｃｖ９は、図１１に示す
ように、単にデッドタイムＴｄを付加した場合の出力電
流Ｃｖ７に較べて、より原形であるデッドタイムＴｄを
付加していない場合の出力電流に近い波形となる。

【００２７】以上のようにして構成されたインバータ装
置の動作の概略を説明する。まず、指令電圧値演算部３
ａにより、図６に示すように指令電圧値Ｃｖ１を算出し
て、デッドタイム補償回路３ｄが図１０に示すように指
令電圧値Ｃｖ１’に補償して、ＰＷＭ波形生成部３ｂに
出力する。ＰＷＭ波形生成部３ｂは指令電圧値Ｃｖ１’
と搬送波Ｃｖ２とを比較して図１０に示すＰＷＭ波形Ｃ
ｖ３、Ｃｖ４を生成し、デッドタイム生成部３ｃに出力
する。デッドタイム生成部３ｃは図７に示すように、Ｐ
ＷＭ波形Ｃｖ３、Ｃｖ４にデッドタイムＴｄを付加し
て、該波形の制御信号Ｓ１、Ｓ２を半導体スイッチング
素子Ｑ１〜Ｑ４に出力する。

【００２８】半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、制
御信号Ｓ１、Ｓ２によって高速に切り替えられて、図１
２に示すように出力する電流Ｃｖ５の方向を高速に切り
替える。そして、電流Ｃｖ５は出力フィルタ２４で平滑
化され、滑らかに変化する交流電流Ｃｖ６となって負荷
Ｌに出力される。なお、図１２においては、図１０の正
弦波で表される指令電圧値Ｃｖ１’の微少区間を拡大し
て示したものであり、出力される電流Ｃｖ５が徐々に正
方向に増加している様子を示している。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上述の図９に示すよう
なインバータ装置にあっては、スイッチング素子２１を
介した電流値を電流検出器２５によって検出し、該電流
値に基づいてデッドタイム補償を行っている。このた
め、検出された電流値にノイズ成分が多分に含まれてい
る蓋然性が高く、該電流値に基づいては正確なデッドタ
イム補償が行えない等により精度良くＰＷＭ制御を行え
ないことがあった。そこで、商用電力系統から出力され
る出力電圧の位相を検出することによりデッドタイム補
償を行う区間を確定する方法等、ノイズによる影響を考
慮して、スイッチング素子２１を介した出力電流値を用
いずにインバータ装置の制御を行う方法が考えられてい
る。

【００３０】ところが、商用電力系統から出力される出
力電圧の位相を検出するためには、アイソレーションア
ンプ等を付加する必要があり、回路構成が大きくなると
ともに製造コストが高くなってしまうという問題点を有
していた。また、少なからずノイズの影響を受けるた
め、精度良く出力電圧の位相を検出することができない
という問題点を有していた。さらに、ある程度のサンプ
リング時間を必要とするため、応答性に優れたものでは
なかった。

【００３１】本発明は、上記問題点を改善するために成
されたもので、その目的とするところは、低コストで、
応答性よく正確にＰＷＭ制御を行うことができるインバ
ータ装置を提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
太陽電池等の直流電源から出力される直流電力をＰＷＭ
制御のインバータブリッジを介して交流電力に変換し、
商用電力系統に同期させ、連系して負荷に電力を供給す
るインバータ装置において、比較回路を介することによ
り商用電力系統やインバータブリッジの出力信号を方形
波信号に変換する零点検出回路と、方形波信号のエッジ
を検出するエッジ検出回路と、検出したエッジから位相
を演算する位相演算回路とを備える位相検出器を付加
し、位相検出器の出力に基づきＰＷＭ制御を行うものと
なすと共に、出力電流の振幅値及び出力電圧の位相から
出力電流の指令値を算出する指令電流値演算部と、この
指令値と出力電流の検出値から指令電圧値を算出する指
令電圧値演算部とを付加し、電源短絡を防止するために
インバータブリッジを構成するスイッチング素子のオン
／オフのタイミングをずらせるデッドタイム補償を行う
にあたり、前記指令値が予め定めた無補償範囲であれば
前記指令電圧値に対しては補償を行わず、無補償範囲以
外においては補償を行うようになしたことを特徴とする
ものである。

【００３３】請求項２記載の発明は、請求項１記載のイ
ンバータ装置において、エッジ検出回路により検出した
エッジから所定時間にわたってはエッジ検出禁止時間と
し、エッジ検出禁止時間中はエッジを検出しないように
したことを特徴とするものである。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
るインバータ装置を図１乃至図４に基づいて詳細に説明
する。なお、前述の従来の技術で説明したところのイン
バータ装置と同等の箇所には同じ符号を付し、その詳細
な説明は省略する。

【００３５】図１はインバータ装置を示す構成図であ
る。図２は商用電力系統の出力電圧を方形波信号に変換
した状態を示す波形図である。図３はデッドタイム補償
を行った指令電圧値の説明図である。図４はエッジ検出
禁止時間について説明するための波形図である。

【００３６】例えば、図１に示すインバータ装置におい
て、デッドタイム補償を行う場合について説明する。こ
のインバータ装置では、出力電流の振幅値及び出力電圧
の位相から出力電流の指令値を算出し、この値が予め定
めた無補償範囲であれば指令電圧値Ｃｖ１に対しては補
償を行わず、範囲以外においては補償を行うようにした
構成である。

【００３７】インバータ制御回路３は、マイコンやＩＣ
等を用いて構成され、電力値演算部３１と、振幅値演算
部３２と、位相検出器３３と、指令電流値演算部３４
と、指令電圧値演算部３５と、ＰＷＭ波形生成部３６
と、デッドタイム生成部３７と、デッドタイム補償回路
３８とで構成されている。

【００３８】電力値演算部３１は直流電源１の電圧及び
電流から最大限使用可能な電力値を算出するものであ
り、振幅値演算部３２は電力値演算部３１において算出
された電力値から出力できる出力電流の振幅値を算出す
るものである。なお、電力値演算３１において演算され
る電力値は略最大の値であり、検出器の精度により若干
の誤差が生じることがある。

【００３９】位相検出器３３は、零点検出回路３３ａ
と、エッジ検出回路３３ｂと、位相演算回路３３ｃとを
備えてなり、商用電力系統５から出力される出力電圧の
位相を検出するものである。零点検出回路３３ａはヒス
テリシスコンパレータ等から構成され、所定値と入力値
との比較が行われ、所定値より入力値が高ければ出力信
号として「High」信号を出力し、逆に所定値の方が高け
れば出力信号として「Low」信号を出力する。すなわ
ち、零点検出回路３３ａでは、図２に示すように、商用
電力系統５の出力電圧のゼロクロス時点毎に「High」か
ら「Low」若しくは「Low」から「High」に変化するよう
な方形波信号を出力するようにしている。エッジ検出回
路３３ｂはマイコン等から構成され、方形波信号のエッ
ジを検出することにより、信号が「High」から「Low」
若しくは「Low」から「High」に切り替わる時点を検出
するものである。位相演算回路３３ｃは、エッジ検出回
路３３ｂの出力から、商用電力系統５の出力電圧の位相
を算出するものである。この位相検出器３３により、応
答性よく正確にゼロクロス時点を検出することが可能に
なるため、商用電力系統５の出力電圧の位相を高速且つ
正確に検出できるのである。

【００４０】指令電流値演算部３４は出力電流の振幅値
及び出力電圧の位相から出力電流の指令値を算出するも
のである。指令電圧値演算部３５は出力電流の指令値と
出力電流の検出値から指令電圧値を算出するものであ
る。

【００４１】デッドタイム補償回路３８は、位相検出器
３３から送られる商用電力系統５の出力電圧の位相と振
幅値演算部３２から送られる出力電流の振幅値とから補
償値Ｈの演算を行う。ＰＷＭ波形生成部３６は、指令電
圧値Ｃｖ１と補償値Ｈとを加算してデッドタイム補償後
の補償指令電圧値を算出し、補償指令電圧値と搬送波Ｃ
ｖ２とを比較してＰＷＭ波形を生成するものでる。

【００４２】図８に示すように、従来より零点から所定
の大きさ＋Ｉ１〜−Ｉ１の出力電流を出力する場合にあ
っては、デッドタイムＴｄの補償をしなくても出力電流
は歪みを生じなかった。ただし、ここで出力電流にはノ
イズが含まれていないことが前提である。そこで、本実
施の形態では、ノイズによる悪影響を回避するために、
指令電流値演算部３４において算出された指令電流値に
基づいてデッドタイム補償を行う範囲を決定している。
すなわち、指令電流値が＋Ｉ１〜−Ｉ１の範囲を無補償
範囲として、該無補償範囲内に指令電圧値Ｃｖ１がある
場合には、デッドタイムＴｄの補償を行わず、無補償範
囲外の場合にのみデッドタイムの補償を行うようにする
のである。

【００４３】従って、まず指令電圧値演算部３５は指令
電流値演算部３４から入力される指令電流値の値が、＋
Ｉ１〜−Ｉ１の範囲内であるか否かを判断する。そし
て、ＰＷＭ波形生成部３６は該範囲内であればデッドタ
イムＴｄの補償を行わずに指令電圧値Ｃｖ１をデッドタ
イム生成部３７に出力する。一方、指令電流値演算部３
４から入力される指令電流値の値が、＋Ｉ１〜−Ｉ１の
範囲外であれば、ＰＷＭ波形生成部３６はデッドタイム
補償を行う。即ち、ＰＷＭ波形生成部３６は、指令電圧
値Ｃｖ１が正の値であれは補償値Ｈを加え、負の値であ
れば補償値Ｈを減じる。そして、ＰＷＭ波形生成部３６
はデッドタイム補償を行った指令電圧値Ｃｖ１をデッド
タイム生成部３７に出力する。

【００４４】以上のようにしてＰＷＭ波形生成部３６か
ら出力される指令電圧値Ｃｖ１は、図３に示すように所
定範囲だけ補償されたものとなり、指令電圧値Ｃｖ１に
よって最終的に出力される出力電流は図８に示すデッド
タイムＴｄがない場合の出力電流Ｃｖ８に極めて近いも
のとなる。

【００４５】従って、以上のようにして構成したインバ
ータ装置は、指令電流値はノイズの影響を受けることな
く演算することが可能になるので、この値に基づいてデ
ッドタイム補償を行うか否かを決定するようにすれば、
ノイズの影響を受けることなしに、零点付近であっても
歪みを生ずることがなく、出力電流を出力することがで
きるのである。また、位相検出器３３では、アイソレー
ションアンプ等を必要としないので、安価に位相検出を
行うことが可能になる。さらに、位相検出の過程におい
て、サンプリング時間を長くする必要が無く、比較的容
易な演算により算出することができるため、応答性に優
れている。

【００４６】なお、商用電力系統５の出力電圧のゼロク
ロス時点の時間間隔は、ある程度の時間間隔を有してお
り、極端に短くなることはあり得ない。そこで、図４に
示すように、ゼロクロス時点が検出されてから、次のゼ
ロクロス時点が検出されるまでに所定のエッジ検出禁止
時間を設けるようにしてもよい。従って、エッジ検出禁
止時間中に信号が「High」から「Low」若しくは「Low」
から「High」に切り替わったとしても、それを次のゼロ
クロス時点として検出しないため、ノイズ等による誤検
知をさらに防止することが可能になる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明にあ
っては、太陽電池等の直流電源から出力される直流電力
をＰＷＭ制御のインバータブリッジを介して交流電力に
変換し、商用電力系統に同期させ、連系して負荷に電力
を供給するインバータ装置において、比較回路を介する
ことにより商用電力系統やインバータブリッジの出力信
号を方形波信号に変換する零点検出回路と、方形波信号
のエッジを検出するエッジ検出回路と、検出したエッジ
から位相を演算する位相演算回路とを備える位相検出器
を付加し、位相検出器の出力に基づきＰＷＭ制御を行う
ようにしたので、比較的安価なコンパレータ等の比較回
路を用いて回路を構成することができるとともに、比較
回路からの出力が「High」又は「Low」信号であるため
長いサンプリング時間や演算時間を要することがなく、
簡易な構成によりノイズの影響を低減することができる
ため、低コストで、応答性よく正確にＰＷＭ制御を行う
ことができるインバータ装置を提供することができると
いう効果を奏する。しかも、この場合に、出力電流の振
幅値及び出力電圧の位相から出力電流の指令値を算出す
る指令電流値演算部と、この指令値と出力電流の検出値
から指令電圧値を算出する指令電圧値演算部とを付加
し、電源短絡を防止するためにインバータブリッジを構
成するスイッチング素子のオン／オフのタイミングをず
らせるデッドタイム補償を行うにあたり、前記指令値が
予め定めた無補償範囲であれば前記指令電圧値に対して
は補償を行わず、無補償範囲以外においては補償を行う
ようになしたので、電源短絡状態を生じることなくスイ
ッチング制御されるのはもちろんのこと、デッドタイム
がない場合の出力電流に極めて近いものとなり、しか
も、ノイズの影響を受けることなしに、零点付近であっ
ても歪みを生じることがなく、出力電流を出力すること
ができるという効果も奏する。

【００４８】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載のインバータ装置において、エッジ検出回路により
検出したエッジから所定時間にわたってはエッジ検出禁
止時間とし、エッジ検出禁止時間中はエッジを検出しな
いようにしたので、エッジ検出禁止時間中にノイズが生
じたとしてもこれに伴ってエッジが検出されることがな
いため、ノイズによる誤検知をさらに防止することが可
能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインバータ装置を示す構成図であ
る。

【図２】商用電力系統の出力電圧を方形波信号に変換し
た状態を示す波形図である。

【図３】デッドタイム補償を行った指令電圧値の説明図
である。

【図４】エッジ検出禁止時間について説明するための波
形図である。

【図５】従来の技術のインバータ装置を示す構成図であ
る。

【図６】ＰＷＭ波形の生成の説明図である。

【図７】デッドタイムを付加した場合と付加しない場合
の出力電流の比較を示す説明図である。

【図８】デッドタイムの説明図である。

【図９】他のインバータ装置の構成図である。

【図１０】デッドタイムの補償を考慮した指令電圧値の
説明図である。

【図１１】デッドタイムの補償をした場合としない場合
との出力電流の比較を示す説明図である。

【図１２】デッドタイムの補償により出力電流が零付近
で歪むことの説明図である。

【符号の説明】

１直流電源２インバータ主回路３インバータ制御回路５商用電力系統２１スイッチング素子２４出力フィルタ３１電力値演算部３２振幅値演算部３３位相検出器３３ａ零点検出回路３３ｂエッジ検出回路３３ｃ位相演算回路３４指令電流値演算部３５指令電圧値演算部３６ＰＷＭ波形生成部３７デッドタイム生成部３８デッドタイム補償回路Ｌ負荷Ｑ１〜Ｑ４半導体スイッチング素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者向井忠吉大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者東浜弘忠大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (56)参考文献特開平５−244726（ＪＰ，Ａ) 特開平７−39087（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48 H02J 3/38 H02M 7/5387

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池等の直流電源から出力される直
流電力をＰＷＭ制御のインバータブリッジを介して交流
電力に変換し、商用電力系統に同期させ、連系して負荷
に電力を供給するインバータ装置において、比較回路を介することにより商用電力系統やインバータ
ブリッジの出力信号を方形波信号に変換する零点検出回
路と、方形波信号のエッジを検出するエッジ検出回路
と、検出したエッジから位相を演算する位相演算回路と
を備える位相検出器を付加し、位相検出器の出力に基づ
きＰＷＭ制御を行うものとなすと共に、出力電流の振幅値及び出力電圧の位相から出力電流の指
令値を算出する指令電流値演算部と、この指令値と出力
電流の検出値から指令電圧値を算出する指令電圧値演算
部とを付加し、電源短絡を防止するためにインバータブ
リッジを構成するスイッチング素子のオン／オフのタイ
ミングをずらせるデッドタイム補償を行うにあたり、前
記指令値が予め定めた無補償範囲であれば前記指令電圧
値に対しては補償を行わず、無補償範囲以外においては
補償を行うようになしたことを特徴とするインバータ装
置。
【請求項２】エッジ検出回路により検出したエッジか
ら所定時間にわたってはエッジ検出禁止時間とし、エッ
ジ検出禁止時間中はエッジを検出しないようにしたこと
を特徴とする請求項１記載のインバータ装置。