JP4857486B2

JP4857486B2 - 系統連系インバータ

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Publication number: JP4857486B2
Application number: JP2001140230A
Authority: JP
Inventors: 和哉長田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2021-05-10
Also published as: JP2002335632A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、系統連系インバータに係り、例えば、太陽電池などの直流電力を交流電力に変換し、交流電力系統に連系して負荷に電力を供給する系統連系インバータの制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の系統連系インバータの構成図である。図１２において、１０１は太陽電池であり、１０２は変動する太陽電池１０１の出力電圧を一定の電圧に制御するとともに、インバータの入力に必要な電圧に変換して出力するコンバータである。このコンバータ１０２は、リアクトル１０２ａ、ＳＷ素子１０２ｂ、ダイオード１０２ｃにより構成される。
【０００３】
１０３はコンバータ１０２からの出力電圧を平滑して出力する平滑手段の母線コンデンサであり、この母線コンデンサ１０３は、同容量の２つの母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂの直列接続により構成される。１０４はインバータの電力変換を行うＳＷ素子１０４ａ〜１０４ｄを一体にまとめて構成されたＳＷ素子モジュールである。インバータとなるＳＷ素子モジュール１０４は、平滑手段の母線回路１０３から出力される平滑された直流電力を交流電力に変換して出力する。
【０００４】
１０５はリアクトル１０５ａとコンデンサ１０５ｂからなるフィルター回路であり、フィルター回路１０５は、インバータとなるＳＷ素子モジュール１０４の交流出力の高周波をカットして波形を改善する。１０６はフィルター回路１０５と交流電力系統１０７との間に設置され、系統１０７側の異常時あるいはインバータの異常時にインバータと系統１０７を切り離す連系リレーである。
【０００５】
交流電力系統１０７は、１相が接地された３相２００Ｖの系統である。１０８はインバータとなるＳＷ素子モジュール１０４の交流に変換されたインバータ出力電流の交流分を検出するインバータ出力電流検出部であり、１０９はフィルター回路１０５で高周波がカットされたインバータ出力電流から直流分を検出する直流電流検出部である。
【０００６】
１１０は系統１０７の電圧を検出する系統電圧検出部であり、１１１はＳＷ素子モジュール１０４及び連系リレー１０６を制御する制御回路である。１１２は直流分制御回路であり、直流分制御回路１１２は、インバータ出力電流から検出された直流分の検出信号を基に、直流分の補正値を制御回路１１１へ出力する。
【０００７】
制御回路１１１は、交流電力系統１０７の位相を検出し、インバータ出力電流の目標値を求める。制御回路１１１は、インバータ出力電流の目標値から、検出されたインバータ出力電流の交流分と直流分を加えたものを差し引いて誤差を求め、この誤差がゼロになるようにＳＷ素子モジュール１０４を制御する。なお、ここでは、インバータ出力電流検出部１０８は、インバータ出力電流から交流分のみ検出する例であるが、例えば、更に交流分だけでなく直流分を検出して、これを基に誤差を求めてＳＷ素子モジュール１０４を検出するように構成してもよい。
【０００８】
以上の構成において、この従来の系統連系インバータの動作を説明する。従来の系統連系インバータは、１相が接地された交流電力系統１０７に絶縁トランスを介することなく連系している。このように連系するには、平滑手段となる母線コンデンサ１０３の中間点、即ち、母線コンデンサ１０３ａと母線コンデンサ１０３ｂの接続点に、交流電力系統１０７の接地された相を接続させる。
【０００９】
ＳＷ素子１０４ａ、１０４ｂからの出力とＳＷ素子１０４ｃ、１０４ｄからの出力は、母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂの接続点からみて、それぞれ２００Ｖの交流を出力する。これにより、太陽電池の対地電圧は、ほぼ直流分となり、図示しない交流電力系統１０７側に設けられた漏電遮断器が誤動作し難くなる。
【００１０】
コンバータ１０２は、太陽電池１０１の出力電圧をインバータの入力に必要な適切な電圧まで昇圧して、平滑手段となる母線コンデンサ１０３に出力する。母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂは、それぞれ容量が等しいため、通常、各母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂの各電圧は、それぞれ等しくなり、コンバータ１０２の昇圧した電圧の半分になる。
【００１１】
制御回路１１１は、系統電圧検出部１１０からの交流電力系統１０７の電圧を検出して同期をとり、インバータの目標電流の瞬時値を求める。更に、制御回路１１１は、求めた目標電流瞬時値と、インバータ出力電流検出部１０８より検出されたインバータ出力電流及び後述する直流分制御回路１１２からの補正値を比較して、インバータ出力電流が目標電流と同一となるようにＳＷ素子モジュール１０４を制御する。例えば、制御回路１１１は、インバータ出力電流の目標値から、検出されたインバータ出力電流の交流分と直流分を加えたものを差し引いて誤差を求め、この誤差がゼロになるようにＳＷ素子モジュール１０４を制御する。
【００１２】
直流電流検出部１０９は、ＳＷ素子１０４ａ〜１０４ｄの動作のばらつきなどに起因して、インバータの出力電流に含まれる直流電流を検出して直流分制御回路１１２に検出値を出力する。直流分制御回路１１２は、直流電流検出部１０９からの検出値より、インバータの直流電流を抑制するように補正値を制御回路１１１に出力する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の系統連系インバータは以上のように構成されていたので、直流分制御回路１１２による直流電流の制御は、直流電流検出部１０９の分解能以下の直流分については働かない。また、直流電流検出部１０９または直流分制御回路１１２にオフセット誤差が残っていた場合には、オフセット分だけ直流電流が流れることになる。
【００１４】
これらに起因する直流電流は微小でも、時間の経過に伴い、母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂ間に徐々に電圧差を生じさせる。例えば、インバータ出力に正方向の直流電流が流れると、母線コンデンサ１０３全体での電圧は、コンバータ１０２により一定に制御される。しかしながら、その内訳は母線コンデンサ１０３ａの電圧が低く、母線コンデンサ１０３ｂの電圧が高くなる。負方向の直流電流が流れた場合はその逆となる。そして、母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂ間の電圧差が大きくなると、インバータ部は、正弦波の出力をすることが困難になる。
【００１５】
この対策として、各母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂと並列にＳＷ素子等からなる回路を設けて、各母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂの電圧が等しくなるように制御する方法が考えられる。しかしながら、これを達成するためには、主回路、制御回路などに新たに回路を設けなければならず、筐体が大きくなり、コストも高くなる。
【００１６】
また、母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂ間に電圧差が生じたときの保護としては、各母線コンデンサの過電圧保護のみでは不十分である。例えば、母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂとして定格４００Ｖのコンデンサを２直列に使用し、両端に７００Ｖを印加する場合を考えると、保護レベルとしては、コンデンサ定格電圧の４００Ｖ付近である。
【００１７】
このため、過電圧エラーを検知したとき、母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂの電圧は、一方が４００Ｖ、他方は３００Ｖとなり、母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂ間に１００Ｖの電圧差が生じるまでエラーを検知できない。この電圧差は、インバータが既に正弦波を出力できるレベルではなく、電圧が低い側の母線コンデンサには、系統から充電電流が流れ込む場合もありうる。
【００１８】
さらに、インバータ部の制御方式などにより、例えば、両端に印加する電圧が３９０Ｖ程度となる場合には、仮に一方の電解コンデンサが０Ｖとなっても、他方は３９０Ｖであり、保護レベル４００Ｖを超えないため、エラーを検知できない。
【００１９】
この対策として、母線コンデンサ１０３ａ、１０３ｂの電圧を検出してそれらの電圧差を求め、この電圧差が所定値を超えたときに、エラーと判断する方法が考えられる。しかしながら、例えば、５０Ｖの電圧差が生じたときにエラーと判断する場合、母線両端の電圧が７００Ｖのときや６００Ｖのとき、さらには３９０Ｖのときでは、５０Ｖの電圧差が与えるインバータ部の出力の影響度が異なり、一概にエラーとすべき電圧差を決めることができないため、保護機能としては不十分である。
【００２０】
そこで、本発明は、新たに回路等を設けることなく、各母線コンデンサ間の電圧差を抑制し、さらに各母線コンデンサ間に電圧差が発生しても、インバータ部に悪影響が生じることなく、エラーを検知して停止させることができる系統連系インバータを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直列に接続された複数の母線コンデンサから出力される平滑された直流電力をＳＷ素子モジュールにより交流電力に変換し、交流電力系統に連系して負荷に電力を供給する系統連系インバータにおいて、前記複数の母線コンデンサの各電圧を検出し、前記母線コンデンサ間の電圧差を求めて出力する電圧差検出回路と、出力された前記母線コンデンサ間の電圧差を抑制するように、前記電圧差に対するインバータの直流電流補正値を求めて出力する直流電流補正回路と、インバータの出力電流の直流分を検出して直流分合計値を出力する直流電流検出部と、直流電流補正回路からの直流電流補正値と直流電流検出部からのインバータ出力電流の直流分合計値とを加算してインバータから母線コンデンサ中間点に出力される直流電流とし、この加算値を抑制するような補正値を出力する直流電流制御回路と、直流電流制御回路からの補正値を用いてＳＷ素子モジュールを制御する制御回路とを有するものである。
【００２２】
上記系統連系インバータにおいては、前記母線コンデンサ間の電圧差が、前記複数の母線コンデンサ全体の電圧に対して所定の割合を超えたときにインバータの制御回路に信号を出力する母線コンデンサ電圧異常検知回路を有し、インバータの制御回路は、母線コンデンサ電圧異常検知回路からの信号を受信するとインバータを停止させるものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は本発明に係る実施の形態１における系統連系インバータの構成図、図２は図１に示す電圧差検出回路の内部構成を示す図、図３は図１に示す直流電流補正回路の内部構成を示す図、図４は図１に示す直流分制御回路の内部構成を示す図である。図１において、１は太陽電池であり、２は太陽電池１の出力電圧を一定の電圧に制御するとともに、インバータの入力に必要な電圧に変換して出力するコンバータである。このコンバータ２は、リアクトル２ａ、ＳＷ素子２ｂ、ダイオード２ｃにより構成される。
【００２４】
３はコンバータ２からの出力電圧を平滑して出力する平滑手段の母線コンデンサであり、この母線コンデンサ３は、同容量の２つの母線コンデンサ３ａ、３ｂの直列接続により構成される。４はインバータの電力変換を行うＳＷ素子４ａ〜４ｄを一体にまとめて構成されたＳＷ素子モジュールであり、このインバータとなるＳＷ素子モジュール４は、平滑手段の母線コンデンサ３から出力される平滑された直流電流を交流電流に変換して出力する。
【００２５】
５はリアクトル５ａとコンデンサ５ｂからなるフィルター回路であり、フィルター回路５は、インバータとなるＳＷ素子モジュール４の交流出力の高周波をカットして波形を改善する。６はフィルター回路５と交流電力系統７との間に設置され、系統７側の異常時あるいはインバータの異常時にインバータと系統７を切り離す連系リレーである。ＳＷ素子モジュール４は、連系リレー６を経由して交流電力系統７と連系する。
【００２６】
交流電力系統７は、１相が接地された３相２００Ｖの系統である。８はＳＷ素子モジュール４の交流に変換されたインバータ出力電流を検出するインバータ出力電流検出部であり、９はフィルター回路５で高周波がカットされたインバータ出力電流から直流分を検出する直流電流検出部である。
【００２７】
１０は系統７の電圧を検出する系統電圧検出部であり、１１はＳＷ素子モジュール４及び連系リレー６を制御する制御回路である。１２は直流分制御回路であり、この直流分制御回路１２は、直流電流検出部９から出力されたインバータ出力電流の直流分と、直流電流補正回路１４から出力された母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差に応じた直流電流補正値とを基に、インバータの直流電流を制御する補正値を制御回路１１へ出力する。
【００２８】
１３は各母線コンデンサ３ａ、３ｂの電圧を検出し、これらの母線コンデンサ３ａと母線コンデンサ３ｂにおける電圧差を求めて、その電圧差を出力する電圧差検出回路である。１４は電圧差検出回路１３から出力された母線コンデンサ３ａ、３ｂの電圧差を基に、この電圧差に応じた直流電流分の補正値を求めて出力する直流電流補正回路である。
【００２９】
次に、図１に示す系統連系インバータにおける動作について説明する。まず、図１に示す電圧差検出回路１３の内部処理について、図２を用いて説明する。図２において、回路１３ａは、母線コンデンサ３ａの電圧を検出し、回路１３ｂは、系統７における１周期の間の平均を取り、母線コンデンサ３ａの電圧値を得る。
【００３０】
同様に、回路１３ｃは、母線コンデンサ３ｂの電圧を検出し、回路１３ｄは、系統７における１周期の間の平均を取り、母線コンデンサ３ｂの電圧値を得る。次に、回路１３ｅは、母線コンデンサ３ａの電圧値から母線コンデンサ３ｂの電圧値を減算して、母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差を得て、直流電流補正回路１４に出力する。
【００３１】
ここで、図１に示す直流電流補正回路１４の内部処理について、図３を用いて説明する。直流電流補正回路１４は、図３に示すように、電圧差検出回路１３から出力される母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差が入力されると、回路１４ａにてその電圧差を基に比例積分制御等の処理を行って直流電流補正値を求め、その直流電流補正値を直流分制御回路１２に出力する。
【００３２】
例えば、母線コンデンサ３ａを３５５Ｖとし、母線コンデンサ３ｂを３４５Ｖとして、母線コンデンサ３ａの電圧が母線コンデンサ３ｂよりも大きい場合を想定すると、電圧差検出回路１３は、＋１０Ｖの電圧差を出力する。直流電流補正回路１４は、電圧差検出回路１３から＋１０Ｖという正の電圧差の値が入力されると、インバータから負の直流電流が流れているために、母線コンデンサ３ａの電圧が高くなり、母線コンデンサ３ｂの電圧が低くなると判断する。
【００３３】
そして、直流電流補正回路１４は、この母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差を抑制するように求めた負の直流電流補正値、例えば−２ｍＡというような値を直流分制御回路１２に出力する。逆に、直流電流補正回路１４は、母線コンデンサ３ｂの電圧が母線コンデンサ３ａよりも高い場合には、上記動作と正負が逆の動作を行う。
【００３４】
ここで、図１に示す直流分制御回路１２の内部処理について、図４を用いて説明する。直流分制御回路１２は、図４に示すように、回路１２ａにより直流電流検出部９からの検出値に、直流電流補正回路１４からの直流電流補正値を加算し、この値がインバータから出力されている直流電流として、回路１２ｂにより直流電流を抑制するように補正値を制御回路１１に出力する。
【００３５】
制御回路１１は、目標電流とインバータ出力電流検出部８より検出した出力電流が同一となるようにＳＷ素子モジュール４を制御するとともに、直流分検出回路１２からの補正値により、インバータの直流電流を抑制するようにＳＷ素子モジュール４を制御する。
【００３６】
このように、本実施の形態では、各母線コンデンサ３ａ、３ｂ間に電圧差が現れたときに、直流電流補正回路１４により、電圧差に応じた直流電流補正値を出力し、この直流電流補正値を直流分制御回路１２に加えることにより、インバータは、各母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差を生じる原因となる微少な直流分も含めて制御している。このため、母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差によって生じる直流電流も抑制するようにインバータを動作させることができるので、母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差をなくして、母線コンデンサ３ａ、３ｂを互いに等しい電圧に保つことができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態１では、直流電流補正回路１４からの直流電流補正値を、直流分制御回路１２の回路１２ａにより直流電流検出部９からの検出値に加算したが、図５に示すように、直流分制御回路１２において、直流電流補正回路１４からの直流電流補正値の正負の符号を回路１２ｃにより反転させておく。
【００３８】
そして、直流分検出回路９からの検出値を回路１２ｄにて処理した制御値と、反転された直流電流補正値を回路１２ｅにて加算し、この結果を補正値として制御回路１１に出力するように構成してもよい。この場合も、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３９】
また、系統連系インバータを絶縁変圧器を介さずに、交流電力系統７に連系する場合には、系統連系インバータからの直流電流を検出した時に、系統連系インバータを停止する機能が必要とされ、直流電流の検知レベルは、系統連系インバータの定格出力電流の１％以下とされている。従って、直流分制御回路１２は、直流電流が定格出力電流の大きくとも１％以下になるように制御している。
【００４０】
よって、直流電流補正回路１４からの直流電流補正値が外乱となって、系統連系インバータの出力に１％以上の直流電流が流れることのないように、直流電流補正回路１４は、図６に示すように、回路１４ａで処理された値に対して、回路１４ｂにて定格出力電流の１％より十分に小さなレベル、例えば±０．１％などのリミッタを設けておくことが望ましい。
【００４１】
実施の形態２．
図７は本発明に係る実施の形態２における系統連系インバータの構成図、図８は図７に示す電圧差検出回路の内部構成を示す図、図９は図７に示す母線コンデンサ電圧異常検知回路の内部構成を示す図である。図７において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示し、１５は母線コンデンサ電圧異常検知回路である。
【００４２】
この母線コンデンサ電圧異常検知回路１５は、電圧差検出回路１３の出力より母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差の異常を検知して、異常検知信号を制御回路１１に出力する。次に、図７に示す系統連系インバータにおける動作について説明する。まず、図７に示す電圧差検出回路１３の内部処理について、図８を用いて説明する。
【００４３】
図８において、回路１３ａは、母線コンデンサ３ａの電圧を検出し、回路１３ｂは、系統７における１周期の間の平均を取り、母線コンデンサ３ａの電圧値を得る。同様に、回路１３ｃは、母線コンデンサ３ｂの電圧を検出し、回路１３ｄは、系統７における１周期の間の平均を取り、母線コンデンサ３ｂの電圧を得る。
【００４４】
次に、回路１３ｅは、母線コンデンサ３ａの電圧値から母線コンデンサ３ｂの電圧値を減算して、母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差を得て、直流電流補正回路１４及び母線コンデンサ電圧異常検知回路１５に出力する。なお、直流電流補正回路１４の処理については、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００４５】
また、回路１３ｆは、母線コンデンサ３ａの電圧値に母線コンデンサ３ｂの電圧値を加算して、母線コンデンサ３全体の電圧値を得て、母線コンデンサ電圧異常検知回路１５に出力する。以上のように、母線コンデンサ電圧異常検知回路１５には、回路１３ｅから出力された母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差と、回路１３ｆから出力された母線コンデンサ３全体の電圧値が入力される。
【００４６】
ここで、図７に示す母線コンデンサ電圧異常検知回路１５の内部処理について、図９を用いて説明する。母線コンデンサ電圧異常検知回路１５において、図９に示すように、まず、回路１５ａは、電圧差検出回路１３から出力された母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差の絶対値を得る。
【００４７】
次に、回路１５ｂは、この母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差の絶対値を、電圧差検出回路１３から出力された母線コンデンサ全体の電圧値で除算して、母線コンデンサ３全体の電圧値に対する母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差の割合を得る。そして、回路１５ｃは、得られた割合を所定の判定レベルと比較し、判定レベルよりも大きい時に、母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差が異常であると判断し、異常検知信号を制御回路１１に出力する。
【００４８】
例えば、母線コンデンサ３ａを３５５Ｖとし、母線コンデンサ３ｂを３４５Ｖとして、母線コンデンサ３ａの電圧が母線コンデンサ３ｂよりも大きい場合を想定すると、電圧差検出回路１３は、電圧差として＋１０Ｖの電圧値を出力する。また、電圧差検出回路１３は、母線コンデンサ全体の電圧値として７００Ｖの値を出力する。
【００４９】
そして、母線コンデンサ電圧異常検知回路１５は、電圧差検出回路１３から出力された電圧差と母線コンデンサ全体の電圧値が入力されると、電圧差＋１０Ｖの絶対値１０Ｖを、母線コンデンサ全体の電圧値７００Ｖで除算して、０．０１４という値を得る。母線コンデンサ電圧異常検知回路１５は、この０．０１４という値を判定レベルと比較し、判定レベルよりも大きいときに異常検知信号を出力する。
【００５０】
制御回路１１は、母線コンデンサ電圧異常検知回路１５から出力された異常検知信号が入力されると、インバータを停止させるようにＳＷ素子モジュール４を制御するとともに、連系リレー６を開放して、系統連系インバータを交流電力系統７から切り離す。
【００５１】
このように、本実施の形態では、母線コンデンサ電圧異常回路１５により、母線コンデンサ３ａ、３ｂ全体の電圧に対する、各母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差の割合を算出して、この割合が所定のレベルを超えたときにエラーと判断するように構成している。このため、母線コンデンサ３ａ、３ｂに直流電流補正回路１４の制御量を超える電圧差が生じた場合、母線コンデンサの電圧が過電圧保護レベルに達しなくとも、また、母線コンデンサ全体の電圧がどのような電圧であっても、確実に異常を検出することができる。従って、高電圧となった側の母線コンデンサの電圧が保護レベル以下であっても、系統連系インバータを安全に停止することができる。
【００５２】
なお、上記実施の形態２では、母線コンデンサ電圧異常検知回路１５の動作として、母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差を、母線コンデンサ３全体の電圧値で除算したが、図１０に示すように、まず、回路１５ａにて母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の電圧差の絶対値を得る。
【００５３】
次に、回路１５ｄは、得られた母線コンデンサ３ａ、３ｂ間の絶対値と、判定レベルとなる割合の逆数を乗算する。そして、回路１５ｃは、その乗算結果と母線コンデンサ全体の電圧値を比較し、その乗算結果が母線コンデンサ全体の電圧値よりも大きい時に異常と判断するように構成してもよい。この場合、図９の回路１５ｂのような除算処理が不要となり、母線コンデンサ電圧異常検知回路１５の構成を簡略化することができる。
【００５４】
また、上記実施の形態１、２では、母線コンデンサ３ａ、３ｂの接続点を交流電力系統７に接続し、ＳＷ素子モジュール４に４ａ〜４ｄからなる４つのＳＷ素子を用いて、１相が接地された交流電力系統７に連系する場合について説明したが、例えば、図１１に示すように、母線コンデンサ３ａ、３ｂの接続点を交流電力系統７に接続せず、ＳＷ素子モジュール４に４ａ〜４ｆからなる６つのＳＷ素子を用いて、中性点が接地された交流電力系統７に連系する場合においても、母線コンデンサ電圧異常検知回路１５による異常検知は有効である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、電圧差検出回路が、複数の母線コンデンサの各電圧を検出して母線コンデンサ間の電圧差を求めて出力し、直流電流補正回路が、母線コンデンサ間の電圧差を抑制するように、電圧差に対するインバータの直流電流補正値を求めて出力し、直流電流検出部がインバータの出力電流の直流分合計値を出力し、直流電流制御回路が、直流電流補正値と直流分合計値とを加算して、この加算値がインバータから母線コンデンサ中間点に出力される直流電流と見なして加算値を抑制するような補正値を出力し、制御回路がこの補正値に基づきＳＷ素子モジュールを制御することにより、各母線コンデンサ間に電圧差が生じても、その電圧差に応じた直流電流分補正値に従ってインバータ出力を補正することができる。このため、各母線コンデンサ間に電圧差が生じても、各母線コンデンサ間の電圧が等しくなるようにインバータ制御することができ、安定した正弦波出力でインバータ出力することができる。
【００５６】
上記系統連系インバータにおいては、母線コンデンサ電圧異常検知回路が、母線コンデンサ間の電圧差が、複数の母線コンデンサ全体の電圧に対して所定の割合を超えたときにインバータの制御回路に信号を出力し、インバータの制御回路は、母線コンデンサ電圧異常検知回路からの信号を受信するとインバータを停止させるように構成することにより、各母線コンデンサ間の電圧差が母線電圧全体に対して所定の割合となった時にエラーと判断することができるため、母線コンデンサに制御範囲を超える電圧差が生じたときに、高電圧となった母線コンデンサの電圧が保護レベル以下であったとしても、安全に系統連系インバータを停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１における系統連系インバータの構成図である。
【図２】図１に示す電圧差検出回路の内部構成を示す図である。
【図３】図１に示す直流電流補正回路の内部構成を示す図である。
【図４】図１に示す直流分制御回路の内部構成を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態１に適用できる直流分制御回路の内部構成を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態１に適用できる直流電流補正回路の内部構成を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態２における系統連系インバータの構成図である。
【図８】図７に示す電圧差検出回路の内部構成を示す図である。
【図９】図７に示す母線コンデンサ電圧異常検知回路の内部構成を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態２に適用できる母線コンデンサ電圧異常検知回路の内部構成を示す図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態２に適用できる系統連系インバータの内部構成を示す図である。
【図１２】従来の系統連系インバータの構成図である。
【符号の説明】
１太陽電池、、２コンバータ、３母線コンデンサ、４ＳＷ素子モジュール、５フィルタ回路、６連系リレー、７交流電力系統、８インバータ出力電流検出部、９直流電流検出部、１０系統電圧検出部、１１制御回路、１２直流分制御回路、１３電圧差検出回路、１４直流電流補正回路、１５母線コンデンサ電圧異常検知回路。

Claims

直列に接続された複数の母線コンデンサから出力される平滑された直流電力をＳＷ素子モジュールにより交流電力に変換し、交流電力系統に連系して負荷に電力を供給する系統連系インバータにおいて、
前記複数の母線コンデンサの各電圧を検出し、前記母線コンデンサ間の電圧差を求めて出力する電圧差検出回路と、
出力された前記母線コンデンサ間の電圧差を抑制するように、前記電圧差に対するインバータの直流電流補正値を求めて出力する直流電流補正回路と、
前記インバータの出力電流の直流分を検出して直流分合計値を出力する直流電流検出部と、
前記直流電流補正回路からの前記直流電流補正値と前記直流電流検出部からの前記インバータ出力電流の直流分合計値とを加算してインバータから母線コンデンサ中間点に出力される直流電流とし、この加算値を抑制するような補正値を出力する直流電流制御回路と、
前記直流電流制御回路からの前記補正値を用いて前記ＳＷ素子モジュールを制御する制御回路と
を有することを特徴とする系統連系インバータ。
請求項１に記載の系統連系インバータにおいて、
前記母線コンデンサ間の電圧差が、前記複数の母線コンデンサ全体の電圧に対して所定の割合を超えたときにインバータの制御回路に信号を出力する母線コンデンサ電圧異常検知回路を有し、前記インバータの制御回路は、前記母線コンデンサ電圧異常検知回路からの信号を受信すると前記インバータを停止させることを特徴とする系統連系インバータ。