JP4100125B2 - Grid-connected inverter device - Google Patents

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JP4100125B2 JP2002296214A JP2002296214A JP4100125B2 JP 4100125 B2 JP4100125 B2 JP 4100125B2 JP 2002296214 A JP2002296214 A JP 2002296214A JP 2002296214 A JP2002296214 A JP 2002296214A JP 4100125 B2 JP4100125 B2 JP 4100125B2
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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池または燃料電池などの直流電力を商用周波数の交流電力に変換して系統に電力注入する電力変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図12は、従来使用している系統連系インバータ装置の構成を示す接続図である。ここで直流電源1は太陽電池や燃料電池といった出力が直流の分散型電源で構成されている。直流電源1で発電した直流電力は第1インバータ2で高周波電力に変換された後、高周波トランス3で昇降圧され2次側へ電力伝達される。高周波トランス2次側に発生した高周波電力は整流手段4で単方向の脈流に変換された後、第2インバータ5で系統6に同期した商用交流電力に変換されて、系統に注入されるものである。ここで、第1インバータと第2インバータはともにそれぞれ4個のスイッチング素子でフルブリッジ接続されている。
【0003】
以下に動作を説明する。本実施例では第1インバータ2のスイッチング素子Qa〜Qdがオンオフを繰り返すことにより直流電圧がチョッピングされ、高周波トランス3の1次側に正負の矩形電圧を印加する。商用周期内で各スイッチング素子の導通比を変化させるパルス幅変調を行うことで、高周波トランス2次電圧の平均値は正弦波となっている。2次側に発生した電圧と系統電圧との差で発生する限流リアクトル5の電流はフィルタコンデンサ6で高周波成分が除去され、第2インバータ7の入力電流は商用2倍周波の脈流となっている。第2インバータ7は系統8の極性に同期して、Q1とQ4およびQ2とQ3が排他的にオンオフを繰り返すことで、第2インバータ入力電流は交流に変換され、系統8に電流注入される。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−169567号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、高周波電力を商用周波電力に変換する過程において、高周波電力を一度整流した後、周波数の異なる交流に再変換していることから電力変換器が複数必要となる。したがって各変換段において損失が発生するため効率が悪、さらに放熱のための冷却スペースが大きくなり機器の形状が大きくなるという課題を有していた。
【0006】
本発明は、高周波電力から商用周波数の電力への交流−交流変換を簡素な構成とすることで、低損失かつ小形・軽量が実現できる系統連系インバータを提供することを目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の系統連系インバータ装置は、高周波電力を商用周波電力に変換するインバータに双方向半導体スイッチを用いて、従来必要としていた高周波電力の整流手段を削除可能とし、低損失かつ小形・軽量で安価な系統連系インバータを提供するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載した発明は、高周波トランスと、直流電力を高周波電力に変換する前記高周波トランスの1次側に配置された第1インバータと、前記高周波電力を商用電力に変換する前記高周波トランスの2次側に配置された限流リアクトルと、複数のスイッチング素子がフルブリッジ構成された第2インバータとを有し、前記第2インバータのスイッチング素子を双方向スイッチで構成し、前記第2インバータの双方向スイッチを系統電圧の極性に応じてオンオフして前記高周波トランスの電力を交流に変換する系統連系インバータ装置とすることで、整流手段と直流から交流への変換を1つのインバータで実現する系統連系インバータ装置としている。
【0009】
請求項2に記載した発明は、電解コンデンサと双方向スイッチを直列接続した回生電力処理手段を有し、前記回生電力処理手段は、高周波トランスと、第2インバータとに並列配置して、前記第2インバータが自立運転時に低力率負荷が接続されたときのみ前記回生電力処理手段内の双方向スイッチをオンする請求項1に記載の系統連系インバータ装置とすることで、低力率負荷の電力回生を実現することができる系統連系インバータ装置としている。
【0010】
【実施例】
(実施例1)
以下、本発明の第1の実施例について図面を参照しながら説明する。図1は本実施例の構成を示すブロック図である。本実施例の系統連系インバータ装置は、太陽電池や燃料電池といった分散型電源である直流電源11と、直流電力を高周波電力に変換するインバータ12と、高周波電力の電圧を変換する高周波トランスと、限流リアクトルと、双方向スイッチ16がフルブリッジ構成された第2インバータ15とで構成され、第2インバータの出力は系統に連系されて同期正弦波電流を注入している。
【0011】
以上の様に構成された系統連系インバータ装置について、図2の波形図を参照して動作を説明する。高周波トランス2次側に発生する矩形波状の高周波電圧と系統電圧との差によって、限流リアクトル14には遅れ位相の電流が流れる。
【0012】
一方、第2インバータ15の双方向スイッチ16は系統電圧の極性に応じてオンオフしており、例えば系統電圧が正のとき、限流リアクトル電流が図示してある方向に対して正の期間においては、限流リアクトル電流はQ1とQ4を通過する。ここで負の期間はQ2とQ3によって電流が阻止されるため、第2インバータ15を通過する電流は図示の通り高周波の脈流となる。限流リアクトル電流の高周波成分は交流フィルタコンデンサ17で除去されて、系統18には出力電流として系統18に同期した商用周波成分が注入される。
【0013】
以上のように本実施例によれば、双方向スイッチで構成されたインバータを使用することで、高周波電力を直接商用周波の電力に直接変換が可能となるため、複数の変換段を必要としない低損失且つ小形・軽量の系統連系ンバータ装置を実現することができる。
【0014】
(実施例2)
以下、本発明の第2の実施例について図面を参照しながら説明する。図3は本実施例の構成を示すブロック図である。図3において図1の回路構成と異なるのは、高周波トランス2次側に位置していた限流リアクトルの代わりに第2インバータ15出力に交流リアクトル20を配置した点である。上記以外の構成要素は第1の実施例と同等であり、説明を省略する。
【0015】
以上の様に構成された系統連系インバータ装置について、図4の波形図を参照して動作を説明する。高周波トランス2次側に発生する矩形波状の高周波電圧と系統電圧との差によって、交流リアクトル20には遅れ位相の電流が流れる。ここで、第2インバータ15は高周波スイッチングを行う。具体的には交流リアクトル電流が図示している方向に対して正の時はQ1とQ4がオン、Q2とQ3がオフし、逆に交流リアクトル電流が負の時はQ1とQ4がオフ、Q2とQ3がオンする。したがって、交流リアクトル電流は正負に振幅を有する高周波電流となる。
【0016】
なお、交流リアクトル20を通過する高周波電流の成分は、交流フィルタコンデンサ17で除去されて、系統18には出力電流として系統18に同期した商用周波成分が注入される。
【0017】
以上のように本実施例によれば、第2インバータが高周波でスイッチングすることで、電流平滑用の交流リアクトルに流れる電流の極性に関わらず、常時エネルギを取り出すことのできる高効率の系統連系インバータ装置を実現することができる。
【0018】
(実施例3)
以下、本発明の第3の実施例について図5を参照しながら説明する。図5は本実施例の構成を示す波形図である。構成要素は図3と同等であり、説明を省略する。
【0019】
以上のように構成された系統連系インバータ装置について図5の波形図を参照して動作を説明する。第1インバータ12の動作で高周波トランス13の2次側に発生する高周波電圧は、誘導性を有する交流リアクトルが負荷であるため、交流リアクトル20を流れる電流は第1インバータ12の駆動信号に対して遅れ位相となる。そこで商用周期の間、第1インバータ12の駆動信号に対して一定の位相遅れを維持して第2インバータ15を高周波動作すると、概ね交流リアクトル電流のゼロ近傍でスイッチングすることになり、第2インバータ15を構成する双方向スイッチ16のスイッチング損失を軽減することになる。
【0020】
以上のように本実施例によれば、第1インバータを構成する半導体スイッチの駆動信号と、第2インバータを構成する双方向半導体スイッチの駆動信号とが、一定の位相差で維持されることで、簡素な構成でゼロ電流スイッチングと動作周波数の一定化が同時に実現できる系統連系インバータ装置を提供することができる。
【0021】
(実施例4)
以下、本発明の第4の実施例について図6を参照しながら説明する。図6は本実施例の構成を示すブロック図である。図6において図3の回路構成と異なるのは、高周波トランス13の2次側にゼロ電流検知手段40を配置し、この出力を用いてゼロ電流スイッチング制御手段41で第2インバータ15を制御するようにした点である。上記以外の構成要素は第2の実施例と同等であり、説明を省略する。
【0022】
以上のように構成された系統連系インバータ装置について図7の波形図を参照して動作を説明する。高周波トランス13の出力電圧は第1インバータ12のパルス幅変調(PWM)動作により正弦波変調されているため、商用周期のピーク付近では高周波トランス2次電圧が図示してある方向に対して正の期間が長い。
【0023】
逆に谷間付近では、高周波トランス2次電圧は図示してある方向に対して負の期間が長くなる。したがって、交流リアクトル電流がゼロを通過する位相は商用周期中、大幅に変化する。そこで高周波トランス13の2次側に配置されたゼロ電流検知手段40は、商用周期で変化する交流リアクトル電流のゼロ電流タイミングを検知して、この出力を基にゼロ電流スイッチング手段41が第2インバータ15を構成する双方向スイッチ16を高周波でスイッチングする。
【0024】
以上のように本実施例によれば、高周波トランスの2次側電流のゼロ電流を検出するゼロ電流検知手段40を有して、第2インバータの駆動信号をゼロ電流検出手段の出力に同期して出力することで、双方向スイッチのスイッチング損失を原理的にゼロにすることができるため、低損失化が可能な系統連系インバータ装置を提供することができる。
【0025】
(実施例5)
以下、本発明の第5の実施例について図8を参照しながら説明する。図8は本実施例の構成を示す波形図である。構成要素は図6と同等であり、説明を省略する。
【0026】
以上のように構成された系統連系インバータ装置について図8の波形図を参照して動作を説明する。交流リアクトル電流の動作周波数は第1インバータ12の動作周波数で決定される。第2インバータ15の動作は交流リアクトル20のゼロ電流のタイミングで行われるため、各インバータのデッドタイムの影響などで結果的に周波数が変化する場合がある。その時は第2インバータ15の動作周波数をゼロ電流スイッチングに対して優先させることで、第1インバータ12と第2インバータ15間の動作周波数の差をなくして、2つのインバータ間の干渉音を防止する。
【0027】
以上のように本実施例によれば、第2インバータと第1インバータの動作周波数を一致させることで、2つのインバータが同時に動作した際の干渉音による騒音発生を回避することのできる系統連系インバータ装置を実現することができる。
【0028】
(実施例6)
以下、本発明の第6の実施例について図9を参照しながら説明する。図9は本実施例の構成を示すブロック図である。図9において図3の回路構成と異なるのは、高周波トランス13と第2インバータ15との間に限流リアクトル14とフィルタコンデンサ60をローパスフィルタ構成として挿入した点である。上記以外の構成要素は第3の実施例と同等であり、説明を省略する。
【0029】
以上のように構成された系統連系インバータ装置について図10を参照して動作を説明する。高周波トランス2次側に発生する矩形波状の高周波電圧と系統電圧との差によって、限流リアクトル14には遅れ位相の電流が流れる。限流リアクトル電流の高周波成分はフィルタコンデンサ60で除去され、第2インバータ15に入力する電流は商用周波の正弦波となる。ここで、第2インバータ15の双方向スイッチ16は系統電圧の極性に応じてオンオフしており、例えば系統電圧が正のとき、第2インバータ入力電流が図示してある方向に対して正の期間においては、Q1とQ4がオンして、Q2とQ3がオフする。
【0030】
また、系統電圧が負の期間はQ2とQ3がオンし、Q1とQ4がオフすることで、系統18には出力電流として系統18に同期した商用周波成分が注入される。
【0031】
以上のように本実施例によれば、高周波トランスと第2インバータの間に、限流リアクトルとフィルタコンデンサをローパスフィルタ構成で挿入し、第2インバータを商用周波数でスイッチングすることで、第2インバータの損失からスイッチング損失が削減できるため、小形・軽量で安価な系統連系インバータ装置を提供することができる。
【0032】
(実施例7)
以下、本発明の第7の実施例について図面を参照しながら説明する。図11は本実施例の構成を示すブロック図である。図11において図1の回路構成と異なるのは、第2インバータと系統との間に継電器を配置して、独立出力を可能にしたことと、限流リアクトルと第2インバータとの間に双方向スイッチと電解コンデンサを直列に接続した回生電力処理手段を配置した点である。上記以外の構成要素は第1の実施例と同等であり、説明を省略する。
【0033】
以上のように構成された系統連系インバータ装置について図を参照して動作を説明する。系統18が停電した時、系統連系インバータ装置は系統から切り離されて正弦波電圧出力の自立運転動作を行う。仮にモータ負荷などの低力率負荷が急に接続された場合、瞬時に回生電力処理手段70の構成要素である双方向スイッチをオンして、第2インバータ15の入力段に低インピーダンスの電解コンデンサを挿入して、商用周期の中で電力回生を行う。また、回生電力が発生しない抵抗負荷が接続されている場合、双方向スイッチはオフする。
【0034】
以上のように本実施例によれば、電解コンデンサと双方向スイッチを直列接続した回生電力処理手段を高周波トランスと、第2インバータとの間で並列配置し、自立運転時に誘導性や容量性の低力率負荷が接続された場合、瞬時に双方向スイッチを投入することで、利便性の良い系統連系インバータ装置を提供することができる。
【0035】
【発明の効果】
以上のように発明は、高周波絶縁タイプのインバータにおいて、高周波トランス出力の高周波電力を商用周波電力に変換するインバータに双方向半導体スイッチを用いることで、従来不可欠であった高周波電力の整流手段を削除が可能となり、大幅な低損失かつ小形・軽量で安価な系統連系インバータを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例である系統連系インバータ装置の構成を示すブロック図
【図2】 本発明の第1の実施例である系統連系インバータ装置の各部動作を示す波形図
【図3】 本発明の第2の実施例である系統連系インバータ装置の構成を示すブロック図
【図4】 本発明の第2の実施例である系統連系インバータ装置の各部動作を示す波形図
【図5】 本発明の第3の実施例である系統連系インバータ装置の各部動作を示す波形図
【図6】 本発明の第4の実施例である系統連系インバータ装置の構成を示すブロック図
【図7】 本発明の第4の実施例である系統連系インバータ装置の各部動作を示す波形図
【図8】 本発明の第5の実施例である系統連系インバータ装置の各部動作を示す波形図
【図9】 本発明の第6の実施例である系統連系インバータ装置の構成を示すブロック図
【図10】 本発明の第6の実施例である系統連系インバータ装置の各部動作を示す波形図
【図11】 本発明の第7の実施例である系統連系インバータ装置の構成を示すブロック図
【図12】 従来の系統連系インバータ装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
11 直流電源
12 第1インバータ
13 高周波トランス
14 限流リアクトル
15 第2インバータ
16 双方向スイッチ
17 交流フィルタコンデンサ
18 系統
20 交流リアクトル
40ゼロ電流検知手段
41ゼロ電流スイッチング手段
60フィルタコンデンサ
70 回生電力処理手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device that converts DC power, such as a solar cell or a fuel cell, into AC power having a commercial frequency and injects power into a system.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 is a connection diagram illustrating a configuration of a grid-connected inverter device that is conventionally used. Here, the DC power source 1 is constituted by a distributed power source having a DC output such as a solar cell or a fuel cell. The direct-current power generated by the direct-current power source 1 is converted into high-frequency power by the first inverter 2 and is then stepped up and down by the high-frequency transformer 3 to be transmitted to the secondary side. The high frequency power generated on the secondary side of the high frequency transformer is converted into a unidirectional pulsating flow by the rectifying means 4 and then converted into commercial AC power synchronized with the system 6 by the second inverter 5 and injected into the system It is. Here, each of the first inverter and the second inverter is connected in a full bridge by four switching elements.
[0003]
The operation will be described below. In this embodiment, the switching elements Qa to Qd of the first inverter 2 are repeatedly turned on and off, whereby the DC voltage is chopped and a positive and negative rectangular voltage is applied to the primary side of the high-frequency transformer 3. By performing pulse width modulation that changes the conduction ratio of each switching element within the commercial cycle, the average value of the secondary voltage of the high-frequency transformer is a sine wave. The current of the current limiting reactor 5 generated by the difference between the voltage generated on the secondary side and the system voltage is removed of the high frequency component by the filter capacitor 6, and the input current of the second inverter 7 becomes a commercial double frequency pulsating current. ing. The second inverter 7 is synchronized with the polarity of the system 8 and Q1 and Q4 and Q2 and Q3 are repeatedly turned on and off, whereby the second inverter input current is converted into alternating current and current is injected into the system 8.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-169567 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration, in the process of converting the high frequency power into the commercial frequency power, the high frequency power is once rectified and then reconverted into an alternating current having a different frequency, so that a plurality of power converters are required. Accordingly, there is a problem in that loss occurs in each conversion stage, resulting in poor efficiency, and further, a cooling space for heat radiation becomes large and the shape of the device becomes large.
[0006]
An object of the present invention is to provide a grid-connected inverter that can realize low loss, small size, and light weight by making AC-AC conversion from high-frequency power to commercial frequency power simple. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the grid-connected inverter device of the present invention uses a bidirectional semiconductor switch for an inverter that converts high-frequency power into commercial frequency power, and can eliminate the conventionally required high-frequency power rectifying means, A low-loss, small, lightweight, and inexpensive grid-connected inverter.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention described in claim 1 includes: a high-frequency transformer; a first inverter disposed on a primary side of the high-frequency transformer that converts DC power into high-frequency power; and the high-frequency transformer that converts the high-frequency power into commercial power. A current-limiting reactor disposed on the secondary side, and a second inverter having a plurality of switching elements configured as a full bridge, wherein the switching element of the second inverter is configured by a bidirectional switch, The bidirectional switch is turned on / off according to the polarity of the system voltage to provide a grid-connected inverter device that converts the power of the high-frequency transformer into alternating current, thereby realizing conversion from the rectifier and direct current to alternating current with a single inverter. It is a grid-connected inverter device.
[0009]
The invention described in claim 2 has regenerative power processing means in which an electrolytic capacitor and a bidirectional switch are connected in series, and the regenerative power processing means is arranged in parallel with a high-frequency transformer and a second inverter, and 2. The grid-connected inverter device according to claim 1, wherein the bidirectional switch in the regenerative power processing means is turned on only when a low power factor load is connected during independent operation of the inverter. It is a grid-connected inverter device that can realize power regeneration.
[0010]
【Example】
Example 1
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. The grid-connected inverter device of the present embodiment includes a DC power source 11 that is a distributed power source such as a solar cell or a fuel cell, an inverter 12 that converts DC power into high-frequency power, a high-frequency transformer that converts high-frequency power voltage, The current limiting reactor and the second inverter 15 in which the bidirectional switch 16 is configured as a full bridge are configured, and the output of the second inverter is connected to the system to inject a synchronous sine wave current.
[0011]
The operation of the grid-connected inverter device configured as described above will be described with reference to the waveform diagram of FIG. Due to the difference between the rectangular wave-shaped high-frequency voltage generated on the secondary side of the high-frequency transformer and the system voltage, a current in a delayed phase flows through the current-limiting reactor 14.
[0012]
On the other hand, the bidirectional switch 16 of the second inverter 15 is turned on / off according to the polarity of the system voltage. For example, when the system voltage is positive, the current-limiting reactor current is positive in the direction shown in the figure. The current limiting reactor current passes through Q1 and Q4. Here, since the current is blocked by Q2 and Q3 during the negative period, the current passing through the second inverter 15 becomes a high-frequency pulsating flow as illustrated. The high-frequency component of the current-limiting reactor current is removed by the AC filter capacitor 17, and a commercial frequency component synchronized with the system 18 is injected into the system 18 as an output current.
[0013]
As described above, according to the present embodiment, by using an inverter configured with a bidirectional switch, high-frequency power can be directly converted into commercial-frequency power, so that a plurality of conversion stages are not required. It is possible to realize a low-loss, small and light system interconnection inverter device.
[0014]
(Example 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. 3 is different from the circuit configuration of FIG. 1 in that an AC reactor 20 is arranged at the output of the second inverter 15 instead of the current-limiting reactor located on the secondary side of the high-frequency transformer. Components other than those described above are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0015]
The operation of the grid-connected inverter device configured as described above will be described with reference to the waveform diagram of FIG. Due to the difference between the rectangular wave-shaped high-frequency voltage generated on the secondary side of the high-frequency transformer and the system voltage, a current having a delayed phase flows through the AC reactor 20. Here, the second inverter 15 performs high-frequency switching. Specifically, when the AC reactor current is positive with respect to the illustrated direction, Q1 and Q4 are on, Q2 and Q3 are off, and conversely when the AC reactor current is negative, Q1 and Q4 are off, Q2 Q3 turns on. Therefore, the AC reactor current becomes a high-frequency current having positive and negative amplitudes.
[0016]
The component of the high-frequency current passing through the AC reactor 20 is removed by the AC filter capacitor 17, and a commercial frequency component synchronized with the system 18 is injected into the system 18 as an output current.
[0017]
As described above, according to this embodiment, the second inverter is switched at a high frequency, so that the energy can be always taken out regardless of the polarity of the current flowing in the current smoothing AC reactor. An inverter device can be realized.
[0018]
(Example 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a waveform diagram showing the configuration of this embodiment. The components are the same as those in FIG.
[0019]
The operation of the grid-connected inverter device configured as described above will be described with reference to the waveform diagram of FIG. The high-frequency voltage generated on the secondary side of the high-frequency transformer 13 by the operation of the first inverter 12 is an inductive AC reactor, so that the current flowing through the AC reactor 20 is relative to the drive signal of the first inverter 12. Delayed phase. Therefore, if the second inverter 15 is operated at a high frequency while maintaining a constant phase lag with respect to the drive signal of the first inverter 12 during the commercial cycle, the switching is performed in the vicinity of zero of the AC reactor current. Therefore, the switching loss of the bidirectional switch 16 constituting the circuit 15 is reduced.
[0020]
As described above, according to this embodiment, the drive signal of the semiconductor switch constituting the first inverter and the drive signal of the bidirectional semiconductor switch constituting the second inverter are maintained with a constant phase difference. Thus, it is possible to provide a grid-connected inverter device that can simultaneously realize zero current switching and constant operation frequency with a simple configuration.
[0021]
Example 4
The fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. 6 differs from the circuit configuration of FIG. 3 in that the zero current detection means 40 is arranged on the secondary side of the high-frequency transformer 13 and the second inverter 15 is controlled by the zero current switching control means 41 using this output. This is the point. Components other than those described above are the same as those in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0022]
The operation of the grid-connected inverter device configured as described above will be described with reference to the waveform diagram of FIG. Since the output voltage of the high-frequency transformer 13 is sinusoidally modulated by the pulse width modulation (PWM) operation of the first inverter 12, the secondary voltage of the high-frequency transformer is positive with respect to the direction shown in the vicinity of the peak of the commercial cycle. The period is long.
[0023]
Conversely, in the vicinity of the valley, the high-frequency transformer secondary voltage has a longer negative period with respect to the illustrated direction. Therefore, the phase at which the AC reactor current passes through zero changes significantly during the commercial cycle. Therefore, the zero current detection means 40 arranged on the secondary side of the high-frequency transformer 13 detects the zero current timing of the AC reactor current that changes in the commercial cycle, and the zero current switching means 41 based on this output causes the zero current switching means 41 to be the second inverter. The bidirectional switch 16 constituting the switch 15 is switched at a high frequency.
[0024]
As described above, according to this embodiment, the zero current detecting means 40 for detecting the zero current of the secondary current of the high frequency transformer is provided, and the drive signal of the second inverter is synchronized with the output of the zero current detecting means. Since the switching loss of the bidirectional switch can be reduced to zero in principle, a grid-connected inverter device capable of reducing the loss can be provided.
[0025]
(Example 5)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a waveform diagram showing the configuration of this embodiment. The components are the same as those in FIG.
[0026]
The operation of the grid-connected inverter device configured as described above will be described with reference to the waveform diagram of FIG. The operating frequency of the AC reactor current is determined by the operating frequency of the first inverter 12. Since the operation of the second inverter 15 is performed at the timing of zero current of the AC reactor 20, the frequency may change as a result due to the influence of the dead time of each inverter. At that time, the operating frequency of the second inverter 15 is prioritized over the zero current switching, thereby eliminating the difference in the operating frequency between the first inverter 12 and the second inverter 15 and preventing the interference sound between the two inverters. .
[0027]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to avoid generation of noise due to interference sound when the two inverters operate simultaneously by matching the operating frequencies of the second inverter and the first inverter. An inverter device can be realized.
[0028]
(Example 6)
The sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. 9 differs from the circuit configuration of FIG. 3 in that a current limiting reactor 14 and a filter capacitor 60 are inserted between the high-frequency transformer 13 and the second inverter 15 as a low-pass filter configuration. Components other than those described above are the same as those in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0029]
The operation of the grid-connected inverter device configured as described above will be described with reference to FIG. Due to the difference between the rectangular wave-shaped high-frequency voltage generated on the secondary side of the high-frequency transformer and the system voltage, a current in a delayed phase flows through the current-limiting reactor 14. The high frequency component of the current limiting reactor current is removed by the filter capacitor 60, and the current input to the second inverter 15 becomes a commercial frequency sine wave. Here, the bidirectional switch 16 of the second inverter 15 is turned on / off according to the polarity of the system voltage. For example, when the system voltage is positive, the second inverter input current is positive in the direction shown in the figure. In Q1, Q1 and Q4 are turned on, and Q2 and Q3 are turned off.
[0030]
Further, when the system voltage is negative, Q2 and Q3 are turned on and Q1 and Q4 are turned off, so that a commercial frequency component synchronized with the system 18 is injected into the system 18 as an output current.
[0031]
As described above, according to the present embodiment, a current limiting reactor and a filter capacitor are inserted between the high-frequency transformer and the second inverter in a low-pass filter configuration, and the second inverter is switched at the commercial frequency. Since the switching loss can be reduced from the power loss, a small, light and inexpensive grid-connected inverter device can be provided.
[0032]
(Example 7)
The seventh embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. 11 differs from the circuit configuration of FIG. 1 in that a relay is arranged between the second inverter and the system to enable independent output, and bidirectional between the current limiting reactor and the second inverter. The regenerative power processing means in which the switch and the electrolytic capacitor are connected in series is arranged. Components other than those described above are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0033]
The operation of the grid interconnection inverter device configured as described above will be described with reference to the drawings. When the system 18 fails, the grid-connected inverter device is disconnected from the system and performs a sine wave voltage output self-sustaining operation. If a low power factor load such as a motor load is suddenly connected, a bidirectional switch that is a component of the regenerative power processing means 70 is turned on instantaneously, and a low impedance electrolytic capacitor is connected to the input stage of the second inverter 15. To regenerate power during the commercial cycle. When a resistive load that does not generate regenerative power is connected, the bidirectional switch is turned off.
[0034]
As described above, according to the present embodiment, the regenerative power processing means in which the electrolytic capacitor and the bidirectional switch are connected in series is arranged in parallel between the high-frequency transformer and the second inverter, and inductive and capacitive at the time of independent operation. When a low power factor load is connected, it is possible to provide a convenient grid-connected inverter device by instantly turning on a bidirectional switch.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a high frequency insulation type inverter, a bidirectional semiconductor switch is used for an inverter that converts a high frequency power of a high frequency transformer output into a commercial frequency power. This makes it possible to provide a grid-connected inverter that can be eliminated and that is significantly low loss, small, light, and inexpensive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a grid-connected inverter device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform showing the operation of each part of the grid-connected inverter device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a grid-connected inverter device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the operation of each part of the grid-connected inverter device according to the second embodiment of the present invention. Waveform diagram [FIG. 5] A waveform diagram showing the operation of each part of the grid-connected inverter device according to the third embodiment of the present invention. [FIG. 6] The configuration of the grid-connected inverter device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a waveform diagram showing the operation of each part of the grid-connected inverter device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a waveform diagram showing the operation of each section of the grid-connected inverter device according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a waveform chart showing the operation of the system according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the interconnection inverter device. FIG. 10 is a waveform diagram showing the operation of each part of the grid interconnection inverter device according to the sixth embodiment of the invention. FIG. 11 is the seventh embodiment of the invention. Block diagram showing the configuration of the grid-connected inverter device [FIG. 12] Block diagram showing the configuration of the conventional grid-connected inverter device [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 DC power source 12 1st inverter 13 High frequency transformer 14 Current limiting reactor 15 2nd inverter 16 Bidirectional switch 17 AC filter capacitor 18 System | strain 20 AC reactor 40 Zero current detection means 41 Zero current switching means 60 Filter capacitor 70 Regenerative power processing means

Claims (2)

高周波トランスと、直流電力を高周波電力に変換する前記高周波トランスの1次側に配置された第1インバータと、前記高周波電力を商用電力に変換する前記高周波トランスの2次側に配置された限流リアクトルと、複数のスイッチング素子がフルブリッジ構成された第2インバータとを有し、前記第2インバータのスイッチング素子を双方向スイッチで構成し、前記第2インバータの双方向スイッチを系統電圧の極性に応じてオンオフして前記周波トランスの電力を交流に変換する系統連系インバータ装置。A high-frequency transformer, a first inverter arranged on the primary side of the high-frequency transformer that converts DC power into high-frequency power, and a current- limiting arranged on the secondary side of the high-frequency transformer that converts the high-frequency power into commercial power A reactor and a second inverter having a plurality of switching elements configured in a full bridge; the switching element of the second inverter is configured by a bidirectional switch; and the bidirectional switch of the second inverter is set to a polarity of a system voltage. in response system interconnection inverter device for converting the AC power of the high-frequency transformer and off. 電解コンデンサと双方向スイッチを直列接続した回生電力処理手段を有し、前記回生電力処理手段は、高周波トランスと、第2インバータとに並列配置して、前記第2インバータが自立運転時に低力率負荷が接続されたときのみ前記回生電力処理手段内の双方向スイッチをオンする請求項1に記載の系統連系インバータ装置。Regenerative power processing means having an electrolytic capacitor and a bidirectional switch connected in series is provided, and the regenerative power processing means is arranged in parallel with a high-frequency transformer and a second inverter, and the second inverter has a low power factor when operating independently. The grid interconnection inverter apparatus according to claim 1, wherein the bidirectional switch in the regenerative power processing means is turned on only when a load is connected .
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5279911B2 (en) * 2009-07-30 2013-09-04 三菱電機株式会社 Grid-connected inverter device
JP5898848B2 (en) * 2011-03-30 2016-04-06 株式会社エヌエフ回路設計ブロック Insulated power converter
WO2014156003A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 パナソニック株式会社 Inverter device
US9543823B2 (en) 2014-11-13 2017-01-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power conversion apparatus having a switching circuit unit that includes a switching device and an auxiliary switching device
US9548676B2 (en) 2014-11-13 2017-01-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power conversion apparatus
CN106487263A (en) * 2015-08-24 2017-03-08 中车大连电力牵引研发中心有限公司 Inverter
CN107294414B (en) 2016-04-08 2020-09-18 松下知识产权经营株式会社 Power conversion device
CN107294413B (en) * 2016-04-08 2021-01-05 松下知识产权经营株式会社 Power conversion device
EP3565096A4 (en) * 2016-12-27 2019-12-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Snubber circuit and power conversion system using same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3007348A2 (en) 2014-10-09 2016-04-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power conversion apparatus

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