JP5507919B2 - Power converter - Google Patents

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本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関し、更に詳しくは、三相の商用電力系統に連系するのに好適な電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter that converts DC power into AC power, and more particularly to a power converter that is suitable for connection to a three-phase commercial power system.

近年、地球環境保護の観点から環境への影響の少ない太陽電池、燃料電池等による分散型電源システムの開発が盛んに進められている。このような分散型電源システムでは、太陽電池等によって発電した直流電力を、DC/DCコンバータおよびインバータ等を備える電力変換装置としてのパワーコンディショナによって商用周波数の交流電力に変換し、商用電力系統と連系して負荷に供給するとともに、余剰電力を商用電力系統に逆潮流することが行われている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, development of distributed power systems using solar cells, fuel cells, and the like that have little environmental impact has been actively promoted from the viewpoint of global environmental protection. In such a distributed power supply system, DC power generated by a solar cell or the like is converted into AC power of a commercial frequency by a power conditioner as a power conversion device including a DC / DC converter and an inverter, and a commercial power system In addition to being connected and supplied to a load, surplus power is reversely flowed to a commercial power system (see, for example, Patent Document 1).

三相の商用電力系統と連系するには、三相インバータを備える電力変換装置によって、三相の交流電力に変換すればよいが、安価な単相インバータを複数台用いて三相インバータを構成する場合、三相不平衡という不具合が生じる場合があるという課題がある。   In order to connect to a three-phase commercial power system, it is only necessary to convert it to three-phase AC power using a power converter equipped with a three-phase inverter, but a three-phase inverter is constructed using multiple inexpensive single-phase inverters. In this case, there is a problem that a problem of three-phase imbalance may occur.

特開2001−161032号公報JP 2001-161032 A

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、安価な単相インバータを複数台用いて三相の商用電力系統と連系するのに好適な電力変換装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power converter suitable for linking with a three-phase commercial power system using a plurality of inexpensive single-phase inverters. And

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。   In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

本発明の電力変換装置は、三相電源のUV端子間に第1単相インバータを接続し、VW端子間に第2単相インバータを接続したV結線接続型の電力変換装置であって、第1単相インバータが前記三相電源に流し込む電流をU相電圧と同相に制御し、第2単相インバータが前記三相電源に流し込む電流をW相電圧と同相に制御することで、三相電源の相電流を力率1の三相平衡電流にするものである。   The power conversion device of the present invention is a V-connection connection type power conversion device in which a first single-phase inverter is connected between UV terminals of a three-phase power source, and a second single-phase inverter is connected between VW terminals. By controlling the current that one single-phase inverter flows into the three-phase power source in phase with the U-phase voltage, and by controlling the current that the second single-phase inverter flows into the three-phase power source in phase with the W-phase voltage, Is a three-phase balanced current having a power factor of 1.

系統に連系する従来の単相インバータの2台を、三相電源にV結線すると、線間電圧と電流とを同相に制御しようとする結果、U相電流は、U相電圧よりも30度位相が進み、W相電流は、W相電圧よりも30度位相が遅れる結果、三相電源に不平衡電流を流すことになるが、本発明によれば、UV端子間に接続された第1単相インバータは、三相電源に流し込む電流をU相電圧と同相に制御し、VW端子間に接続された第2単相インバータは、三相電源に流し込む電流をW相電圧と同相に制御することで、三相電源に力率1の三相平衡電流を流すことが可能となり、これによって、高価な三相インバータを用いることなく、三相電源に連系する電力変換装置を構成することができる。   When two conventional single-phase inverters connected to the system are V-connected to a three-phase power supply, the line voltage and current are controlled in the same phase. As a result, the U-phase current is 30 degrees higher than the U-phase voltage. The phase advances and the W-phase current is delayed by 30 degrees from the W-phase voltage. As a result, an unbalanced current flows through the three-phase power source. According to the present invention, the first phase connected between the UV terminals is used. The single-phase inverter controls the current flowing into the three-phase power source in phase with the U-phase voltage, and the second single-phase inverter connected between the VW terminals controls the current flowing into the three-phase power source into phase with the W-phase voltage. Thus, it becomes possible to flow a three-phase balanced current having a power factor of 1 to the three-phase power supply, and thereby it is possible to configure a power conversion device linked to the three-phase power supply without using an expensive three-phase inverter. it can.

本発明の一つの実施形態では、直流電力源からの直流電力の電圧を変換して、前記第1,第2単相インバータに分配するDC/DCコンバータを備え、商用の前記三相電源に連系するものである。   In one embodiment of the present invention, a DC / DC converter that converts a voltage of a DC power from a DC power source and distributes the voltage to the first and second single-phase inverters is connected to the commercial three-phase power source. It is something to be related.

直流電力源としては、太陽電池や燃料電池などが好ましい。   As the DC power source, a solar cell or a fuel cell is preferable.

DC/DCコンバータは、三相電源にV結線される2台の単相インバータに対して、前記直流電力を、トランスを介して分配出力するのが好ましい。   The DC / DC converter preferably distributes and outputs the DC power via a transformer to two single-phase inverters V-connected to a three-phase power source.

この実施形態よると、三相電源にV結線された2台の単相インバータに、直流電力を分配して三相電源に連系することができる。   According to this embodiment, it is possible to distribute DC power to two single-phase inverters V-connected to a three-phase power source and link them to the three-phase power source.

本発明の他の実施形態では、前記第1単相インバータが三相電源に流し込む電流と前記第2単相インバータが三相電源に流し込む電流との振幅を同じに制御するものである。   In another embodiment of the present invention, the amplitudes of the current flowing into the three-phase power source by the first single-phase inverter and the current flowing into the three-phase power source from the second single-phase inverter are controlled to be the same.

この実施形態によると、三相電源に、振幅が等しい三相平衡電流を流すことが可能となる。   According to this embodiment, a three-phase balanced current having the same amplitude can be supplied to the three-phase power source.

本発明の好ましい実施形態では、前記第1単相インバータは、三相電源に流し込む電流を、U−V線間電圧に対して30度位相遅れでU相電圧と同相となるよう制御し、前記第2単相インバータは、三相電源に流し込む電流を、V−W線間電圧に対して30度位相進みでW相電圧と同相となるよう制御するものである。   In a preferred embodiment of the present invention, the first single-phase inverter controls the current flowing into the three-phase power source so as to be in phase with the U-phase voltage with a phase delay of 30 degrees with respect to the U-V line voltage, The second single-phase inverter controls the current flowing into the three-phase power source so as to be in phase with the W-phase voltage with a phase advance of 30 degrees with respect to the V-W line voltage.

この実施形態によると、UV端子間に接続された第1単相インバータは、U−V線間電圧に対して30度位相が遅れるように制御することによってU相電圧と同相に制御し、VW端子間に接続された第2単相インバータは、V−W線間電圧に対して30度位相が進むように制御することによってW相と同相に制御する。   According to this embodiment, the first single-phase inverter connected between the UV terminals is controlled to be in phase with the U-phase voltage by controlling so that the phase is delayed by 30 degrees with respect to the U-V line voltage. The second single-phase inverter connected between the terminals is controlled to be in phase with the W phase by controlling so that the phase advances by 30 degrees with respect to the V-W line voltage.

本発明によれば、UV端子間に接続された第1単相インバータは、三相電源に流し込む電流をU相電圧と同相に制御し、VW端子間に接続された第2単相インバータは、三相電源に流し込む電流をW相電圧と同相に制御することで、三相電源に力率1の三相平衡電流を流すことが可能となり、これによって、高価な三相インバータを用いることなく、三相電源に連系する電力変換装置を構成することができる。   According to the present invention, the first single-phase inverter connected between the UV terminals controls the current flowing into the three-phase power source in phase with the U-phase voltage, and the second single-phase inverter connected between the VW terminals is By controlling the current flowing into the three-phase power supply in the same phase as the W-phase voltage, it becomes possible to flow a three-phase balanced current with a power factor of 1 to the three-phase power supply, and without using an expensive three-phase inverter, A power conversion device linked to a three-phase power source can be configured.

本発明の一つの実施の形態に係るパワーコンディショナを備える太陽光発電システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a photovoltaic power generation system provided with the power conditioner which concerns on one embodiment of this invention. 図1のDC/DCコンバータの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the DC / DC converter of FIG. 図1のDC/DCコンバータの他の回路構成図である。FIG. 3 is another circuit configuration diagram of the DC / DC converter of FIG. 1. 図1のDC/DCコンバータの更に他の回路構成図である。FIG. 4 is still another circuit configuration diagram of the DC / DC converter of FIG. 1. 図1の単相インバータの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the single phase inverter of FIG. スター結線の三相電源と電力変換装置を示す図である。It is a figure which shows the three-phase power supply and power converter device of a star connection. 三相電源と単相インバータ27a,27bとのV結線接続状態を示す図である。It is a figure which shows the V connection connection state of a three-phase power supply and single phase inverter 27a, 27b. 従来の単相インバータによる三相不平衡電流を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the three-phase unbalanced current by the conventional single phase inverter. 実施形態の単相インバータによる三相平衡電流を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the three-phase balanced current by the single phase inverter of embodiment. 本発明の他の実施の形態に係るパワーコンディショナを備える太陽光発電システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a solar energy power generation system provided with the power conditioner which concerns on other embodiment of this invention.

以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は、本発明の一つの実施形態に係る電力変換装置を備える太陽光発電システムの概略構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a photovoltaic power generation system including a power conversion device according to one embodiment of the present invention.

この実施形態の太陽光発電システムは、直流電力源としての太陽電池1と、この太陽電池1からの直流電力を、交流電力に変換して商用電源系統である三相電源2に連系する電力変換装置としてのパワーコンディショナ3とを備えている。   The solar power generation system according to this embodiment includes a solar cell 1 serving as a DC power source, and power connected to a three-phase power source 2 that is a commercial power system by converting DC power from the solar cell 1 into AC power. A power conditioner 3 as a conversion device is provided.

この実施形態のパワーコンディショナ3は、三相インバータを用いることなく、商用の三相電源2と連系できるようにするために、太陽電池1からの直流電力を変圧して分配する絶縁型のDC/DCコンバータ4と、このDC/DCコンバータ4からの直流電力を、単相の交流電力にそれぞれ変換して商用の三相電源2に連系する2台の第1,第2単相インバータ5−1,5−2とを備えている。   The power conditioner 3 of this embodiment is an insulating type that transforms and distributes DC power from the solar cell 1 so that it can be connected to a commercial three-phase power source 2 without using a three-phase inverter. DC / DC converter 4 and two first and second single-phase inverters that convert DC power from DC / DC converter 4 into single-phase AC power and link to commercial three-phase power source 2 5-1 and 5-2.

第1単相インバータ5−1は、商用の三相電源2のU相,V相間に接続され、第2の単相インバータ5−2は、商用の三相電源2のV相,W相間に接続される。すなわち、これらの単相インバータ5−1,5−2は、商用の三相電源2にV結線されている。   The first single-phase inverter 5-1 is connected between the U-phase and V-phase of the commercial three-phase power supply 2, and the second single-phase inverter 5-2 is connected between the V-phase and W-phase of the commercial three-phase power supply 2. Connected. That is, these single-phase inverters 5-1 and 5-2 are V-connected to a commercial three-phase power source 2.

図2に、図1のDC/DCコンバータ4の回路構成を示す。   FIG. 2 shows a circuit configuration of the DC / DC converter 4 of FIG.

DC/DCコンバータ4は、太陽電池1に並列に接続される平滑コンデンサ6と、直流電力を交流電力に変換する高周波インバータ回路7と、この高周波インバータ回路7からの交流電力を変圧するとともに、2台の単相インバータ5−1,5−2に対応するように均等に分配する高周波トランス8と、この高周波トランス8からの交流出力をそれぞれ全波整流する整流回路9−1,9−2と、各整流回路9−1,9−2の出力をそれぞれ平滑化して各単相インバータ5−1,5−2に与える平滑回路10−1,10−2と、平滑回路10−2の出力に基づいて、高周波インバータ回路7のスイッチング制御を行う変換制御回路11とを備えている。   The DC / DC converter 4 includes a smoothing capacitor 6 connected in parallel to the solar cell 1, a high-frequency inverter circuit 7 that converts direct-current power into alternating-current power, and transforms alternating-current power from the high-frequency inverter circuit 7. High-frequency transformer 8 that distributes equally so as to correspond to the single-phase inverters 5-1 and 5-2, and rectifier circuits 9-1 and 9-2 that rectify the full-wave rectification of the AC output from the high-frequency transformer 8, respectively. The smoothing circuits 10-1 and 10-2 that respectively smooth the outputs of the rectifying circuits 9-1 and 9-2 and apply them to the single-phase inverters 5-1 and 5-2, and the outputs of the smoothing circuit 10-2. A conversion control circuit 11 that performs switching control of the high-frequency inverter circuit 7 is provided.

高周波インバータ回路7は、フルブリッジ構成された4個のIGBTなどのスイッチング素子12a〜12dと、各スイッチング素子12a〜12dに逆並列に接続されたダイオード13a〜13dとを備えている。この高周波インバータ回路7は、変換制御回路11によってスイッチング制御されて直流電力を高周波の交流電力に変換する。   The high-frequency inverter circuit 7 includes four switching elements 12a to 12d such as IGBTs configured in a full bridge, and diodes 13a to 13d connected in antiparallel to the switching elements 12a to 12d. The high-frequency inverter circuit 7 is switching-controlled by the conversion control circuit 11 to convert DC power into high-frequency AC power.

高周波トランス8は、単一の一次巻線N1と、2つの二次巻線N2−1,N2−2とを備えており、高周波インバータ回路7からの交流電力を変圧して、各整流回路9−1,9−2に供給する。   The high-frequency transformer 8 includes a single primary winding N1 and two secondary windings N2-1 and N2-2. The high-frequency transformer 8 transforms AC power from the high-frequency inverter circuit 7 to each rectifier circuit 9. -1, 9-2.

このように高周波トランス8では、商用の三相電源2にV結線されている2台の第1,第2単相インバータ5−1,5−2に、絶縁された出力を均等に配分するために、2つの二次巻線N2−1,N2−2を備えている。   Thus, in the high frequency transformer 8, in order to evenly distribute the insulated output to the two first and second single-phase inverters 5-1 and 5-2 that are V-connected to the commercial three-phase power source 2. Are provided with two secondary windings N2-1 and N2-2.

高周波トランス8の2つの二次側巻線N2−1,N2−2に、均等な電流が流れるように、例えば、図3に示すように、二次巻線N2−1,N2−2の後段に、カレントトランス(変流器)CT1,CT2の一次巻線を直列にそれぞれ接続するとともに、カレントトランスCT1,CT2の二次巻線を直列に接続してもよいし、あるいは、図4に示すように、カレントトランスCT1’を構成してもよいし、更に、均等な電流が流れるように、二次巻線N2−1,N2−2のターン数を異ならせてもよい。   For example, as shown in FIG. 3, the subsequent stage of the secondary windings N2-1 and N2-2 so that an equal current flows through the two secondary windings N2-1 and N2-2 of the high-frequency transformer 8. In addition, the primary windings of the current transformers (current transformers) CT1, CT2 may be connected in series, and the secondary windings of the current transformers CT1, CT2 may be connected in series, or as shown in FIG. As described above, the current transformer CT1 ′ may be configured, and the number of turns of the secondary windings N2-1 and N2-2 may be varied so that an equal current flows.

高周波トランス8の後段の各整流回路9−1,9−2は、図2に示すように、ダイオードブリッジで構成されており、高周波トランス8の二次巻線N2−1,N2−2からの高周波電流は、整流回路9−1,9−2で整流され、更に、リアクトル14とコンデンサ15からなる平滑回路10−1,10−2で平滑化されて、図1の各単相インバータ5−1,5−2にそれぞれ供給される。   As shown in FIG. 2, the rectifier circuits 9-1 and 9-2 at the subsequent stage of the high-frequency transformer 8 are configured by diode bridges, and are connected to the secondary windings N2-1 and N2-2 of the high-frequency transformer 8. The high-frequency current is rectified by the rectifier circuits 9-1 and 9-2, and further smoothed by the smoothing circuits 10-1 and 10-2 including the reactor 14 and the capacitor 15, so that each single-phase inverter 5- 1 and 5-2, respectively.

変換制御回路11は、従来と同様にMPPT(最大電力点追従)制御を行うとともに、単相インバータ5−2への出力電圧である平滑回路10−2の出力電圧に基づいて、高周波インバータ回路7のスイッチング素子12a〜12dをスイッチング制御して、出力電圧を定電圧制御し、これによって、他の平滑回路10−1,10−2の出力電圧も略同電圧となる。   The conversion control circuit 11 performs MPPT (maximum power point tracking) control in the same manner as in the prior art, and based on the output voltage of the smoothing circuit 10-2 that is the output voltage to the single-phase inverter 5-2, the high-frequency inverter circuit 7 The switching elements 12a to 12d are subjected to switching control, and the output voltage is controlled to a constant voltage, whereby the output voltages of the other smoothing circuits 10-1 and 10-2 become substantially the same voltage.

このように絶縁型のDC/DCコンバータ4によって、太陽電池1からの直流電力を、絶縁された2つの出力に均等に分配して各単相インバータ5−1,5−2に給電することが可能となる。   In this way, by the insulated DC / DC converter 4, the DC power from the solar cell 1 can be evenly distributed to the two insulated outputs and supplied to the single-phase inverters 5-1 and 5-2. It becomes possible.

図5に、図1の単相インバータ5−1,5−2の回路構成を示す。各単相インバータ5−1,5−2の構成は、後述のインバータ制御回路18による制御を除いて共通であるので、図5では、代表的に単相インバータ5として説明する。   FIG. 5 shows a circuit configuration of the single-phase inverters 5-1 and 5-2 in FIG. Since the configurations of the single-phase inverters 5-1 and 5-2 are the same except for control by an inverter control circuit 18 which will be described later, FIG.

単相インバータ5は、DC/DCコンバータ4のいずれかの平滑回路10−1,10−2に接続されるインバータ回路16と、このインバータ回路16によって変換された交流電力の高調波を除去するフィルタ回路17と、インバータ回路16の出力に基づいて、該インバータ回路16のスイッチングを制御するインバータ制御回路18とを備えている。   The single-phase inverter 5 includes an inverter circuit 16 connected to any one of the smoothing circuits 10-1 and 10-2 of the DC / DC converter 4, and a filter that removes harmonics of AC power converted by the inverter circuit 16. A circuit 17 and an inverter control circuit 18 that controls switching of the inverter circuit 16 based on the output of the inverter circuit 16 are provided.

インバータ回路16は、IGBTなどのスイッチング素子19a〜19dとダイオード20a〜20dとからなるフルブリッジ回路であって、インバータ制御回路18によって後述のように制御され、DC/DCコンバータ4からの直流電力を、交流電力に変換する。フィルタ回路17は、リアクトル21とコンデンサ22とによって構成される。   The inverter circuit 16 is a full bridge circuit composed of switching elements 19a to 19d such as IGBTs and diodes 20a to 20d. The inverter circuit 16 is controlled by an inverter control circuit 18 as will be described later, and direct current power from the DC / DC converter 4 is supplied. , Convert to AC power. The filter circuit 17 includes a reactor 21 and a capacitor 22.

系統に連系する従来の単相インバータでは、電圧に対して電流が同相になるように、すなわち、力率が1となるように制御するようになっており、かかる従来の単相インバータの2台を、三相電源にV結線して連系させると、系統へ不平衡電流が流れるという不具合がある。   In the conventional single-phase inverter connected to the system, the current is controlled to be in phase with respect to the voltage, that is, the power factor is set to 1. When the base is connected to a three-phase power source by V-connection, there is a problem that an unbalanced current flows to the system.

以下、これについて説明する。   This will be described below.

図6において、25は商用電力系統側の端子R,S,Tを有する三相電源を示す。26は三相電源25に接続されて当該三相電源25と系統連系する負荷側の電力変換装置を示す。   In FIG. 6, reference numeral 25 denotes a three-phase power source having terminals R, S, and T on the commercial power system side. Reference numeral 26 denotes a load-side power converter connected to the three-phase power source 25 and interconnected with the three-phase power source 25.

三相電源25は、スター結線されており、ER,ES,ETは各相電圧、IR,IS,ITは各相電流である。なお、明細書では相電圧、相電流、線間電圧、線電流はそれら記号上部にベクトルを示すドット(・)を付していないが、図中ではそのドットを付してベクトルであることを示す。 The three-phase power supply 25 is star-connected, and E R , E S , and E T are phase voltages, and I R , I S , and I T are phase currents. In the specification, the phase voltage, phase current, line voltage, and line current do not have a dot (•) indicating a vector above the symbol, but in the figure, the dot is added to indicate that the vector is a vector. Show.

電力変換装置26は、三相電源25の端子RS間に接続された第1単相インバータ27aと、端子ST間に接続された第2単相インバータ27bと、これら両単相インバータ27a,27bに、太陽電池28からの直流を供給するDC/DCコンバータ29とを含む。このように第1、第2単相インバータ27a,27bは、三相電源1にV結線されている。   The power converter 26 includes a first single-phase inverter 27a connected between the terminals RS of the three-phase power supply 25, a second single-phase inverter 27b connected between the terminals ST, and both the single-phase inverters 27a and 27b. And a DC / DC converter 29 for supplying a direct current from the solar cell 28. As described above, the first and second single-phase inverters 27 a and 27 b are V-connected to the three-phase power source 1.

図7は、三相電源25と単相インバータ27a,27bとのV結線接続を示す。三相電源25において線間電圧VLaと線電流ILaは単相インバータ27aの電圧、電流を示し、線間電圧VLbと線電流ILbは単相インバータ27bの電圧、電流を示す。この場合、商用電力系統に連系される単相インバータ規程により、線間電圧VLaと線電流ILaは同相、線間電圧VLbと線電流ILbは同相になるように制御される。 FIG. 7 shows a V-connection connection between the three-phase power supply 25 and the single-phase inverters 27a and 27b. In the three-phase power supply 25, the line voltage V La and the line current I La indicate the voltage and current of the single-phase inverter 27a, and the line voltage V Lb and line current I Lb indicate the voltage and current of the single-phase inverter 27b. In this case, the line voltage V La and the line current I La are controlled to be in phase, and the line voltage V Lb and the line current I Lb are controlled to be in phase according to the single-phase inverter regulations linked to the commercial power system.

この状態は、図8(a)(b)で示すように、三相電源25の相電流IR,ITは線電流ILa.ILbと等しいので、相電流IS,IR,ITの位相間隔は120度の位相間隔にならないために、三相不平衡電流となり、かつ、相電圧ER,IRが同相でない。また、ET,IRが同相でなく、力率1でない。 In this state, as shown in FIGS. 8A and 8B, the phase currents I R and I T of the three-phase power source 25 are equal to the line current I La . Since equal to I Lb, the phase interval of the phase current I S, I R, I T in order not to phase interval of 120 °, it becomes a three-phase unbalanced currents and phase voltages E R, I R is not in phase. Also, E T and I R are not in phase and the power factor is not 1.

すなわち、系統に連系する従来の単相インバータ27a,27bの二台を、三相電源25にV結線すると、電流IRは、相電圧ERより位相が30度進み、相電流ITは、相電圧ETよりも位相が30度遅れる結果、三相電源25に三相平衡電流を流すことができない。なお、相電流ISは、相電流IRと相電流ITとのベクル合成の結果、相電圧ESと同相となる。 That is, when two conventional single-phase inverters 27a and 27b linked to the system are V-connected to the three-phase power supply 25, the current I R is 30 degrees ahead of the phase voltage E R , and the phase current I T is As a result of the phase being delayed by 30 degrees from the phase voltage E T , a three-phase balanced current cannot be supplied to the three-phase power source 25. The phase current I S is in phase with the phase voltage E S as a result of the vector synthesis of the phase current I R and the phase current I T.

このため、本実施形態では、図9(a)で示すように、単相インバータ27aが三相電源1の端子Rに流し込む線電流IL2、すなわち、相電流IRを相電圧ERと同相制御し、また、単相インバータ27bが端子Tに流し込む線電流IL2、すなわち、相電流ITを相電圧ETと同相制御することで、三相電源1の相電流IR,IS,ITを力率1の三相平衡電流にするようにしている。この場合、単相インバータ27aが端子Rに流し込む電流ILaの振幅と単相インバータ27bが端子Tに流し込む電流ILbの振幅を同じに制御する。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 9A, the line current I L2 that the single-phase inverter 27a flows into the terminal R of the three-phase power source 1, that is, the phase current I R is in phase with the phase voltage E R. In addition, the line current I L2 that the single-phase inverter 27b flows into the terminal T, that is, the phase current I T is controlled in phase with the phase voltage E T , so that the phase currents I R , I S , I T is a three-phase balanced current with a power factor of 1. In this case, the amplitude of the current I La that the single-phase inverter 27a flows into the terminal R and the amplitude of the current I Lb that the single-phase inverter 27b flows into the terminal T are controlled to be the same.

詳しくは、単相インバータ27aは、端子Rに流し込む線電流IL2を線間電圧VLaに対しては30度位相遅れで相電圧ERとは同相となるよう制御する。同様に、単相インバータ27bは、線電流ILbを線間電圧ELbに対しては30度位相進みで相電圧ETと同相となるよう制御する。 Specifically, the single-phase inverter 27a controls the line current I L2 flowing into the terminal R so as to be in phase with the phase voltage E R with a phase delay of 30 degrees with respect to the line voltage V La . Similarly, the single-phase inverter 27b controls the line current I Lb so as to be in phase with the phase voltage E T with a phase advance of 30 degrees with respect to the line voltage E Lb.

その結果、図9(a)のベクトル図で示すように、三相電源において相電圧ERと相電流IRとが同相、相電圧ETと相電流ITとを同相の力率1とし、また、図9(b)で示すように相電流IR,IS,ITを三相平衡電流にして三相電源25に流すことができる。 As a result, as shown in the vector diagram of FIG. 9A, in the three-phase power source, the phase voltage E R and the phase current I R have the same phase, and the phase voltage E T and the phase current I T have the same phase power factor of 1. in addition, it is possible to flow the phase currents I R, as shown in FIG. 9 (b), I S, the three-phase power supply 25 to the three-phase balanced currents I T.

次に、上述の図1の具体的な実施形態に適用して更に詳細に説明する。   Next, description will be made in more detail by applying to the specific embodiment of FIG.

図1に示される実施形態では、三相電源2のUV端子間に接続された第1単相インバータ5−1では、図5に示されるインバータ制御回路18は、三相電源2に流し込む電流を、U−V線間電圧に対して30度位相遅れでU相電圧と同相となるよう制御し、VW端子間に接続された第2単相インバータ5−2では、図5に示されるインバータ制御回路18は、三相電源2に流し込む電流を、V−W線間電圧に対して30度位相進みでW相電圧と同相となるよう制御する。   In the embodiment shown in FIG. 1, in the first single-phase inverter 5-1 connected between the UV terminals of the three-phase power source 2, the inverter control circuit 18 shown in FIG. The second single-phase inverter 5-2 connected between the VW terminals is controlled so as to be in phase with the U-phase voltage with a phase delay of 30 degrees with respect to the U-V line voltage, and the inverter control shown in FIG. The circuit 18 controls the current flowing into the three-phase power supply 2 so as to be in phase with the W-phase voltage by a phase advance of 30 degrees with respect to the V-W line voltage.

すなわち、第1単相インバータ5−1のインバータ制御回路18は、検出した系統の電圧の位相よりも30度遅れた電流指令を生成し、三相電源2に流し込む電流が、U相電圧と同相となるようにインバータ回路16を制御し、第2単相インバータ5−2のインバータ制御回路18は、検出した系統の電圧の位相よりも30度進んだ電流指令を生成し、三相電源2に流し込む電流が、W相電圧と同相になるように制御する。   That is, the inverter control circuit 18 of the first single-phase inverter 5-1 generates a current command that is delayed by 30 degrees from the detected voltage phase of the system, and the current flowing into the three-phase power supply 2 is in phase with the U-phase voltage. The inverter control circuit 18 of the second single-phase inverter 5-2 generates a current command that is 30 degrees ahead of the detected voltage phase of the system, and supplies the current to the three-phase power source 2. Control is performed so that the current flowing in is in phase with the W-phase voltage.

これによって、上述の図9に示すように、三相電源2に力率1の三相平衡電流を流すことが可能となり、高価な三相インバータを用いることなく、2台の単相インバータ5−1,5−2を用いて三相電源2に連系するパワーコンディショナ3を構成することができ、コストを削減することができる。   As a result, as shown in FIG. 9 described above, a three-phase balanced current having a power factor of 1 can be supplied to the three-phase power source 2, and two single-phase inverters 5-5 can be used without using an expensive three-phase inverter. The power conditioner 3 linked to the three-phase power source 2 can be configured using 1,5-2, and the cost can be reduced.

上述の実施の形態のパワーコンディショナ3では、図1に示すように、1台のDC/DCコンバータ4からの直流電力を、2台の単相インバータ5−1,5−2に分配したけれども、他の実施形態として、複数台のDC/DCコンバータ、例えば、図10に示すように、太陽電池モジュールがグループ化(ストリング化)された3つの太陽電池1−1〜1−3からの直流電力が与えられる3台のDC/DCコンバータ4−1〜4−3を、2台の単相インバータ5−1,5−2に並列に接続し、各DC/DCコンバータ4−1〜4−3の3つの出力を、それぞれ2台の単相インバータ5−1,5−2に与えるようにしてもよい。この3台のDC/DCコンバータ4−1〜4−3は、上述のDC/DCコンバータ4と同じ構成である。   In the power conditioner 3 of the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the DC power from one DC / DC converter 4 is distributed to the two single-phase inverters 5-1 and 5-2. As another embodiment, a plurality of DC / DC converters, for example, direct current from three solar cells 1-1 to 1-3 in which solar cell modules are grouped (stringed) as shown in FIG. Three DC / DC converters 4-1 to 4-3 to which power is applied are connected in parallel to two single-phase inverters 5-1 and 5-2, and each DC / DC converter 4-1 to 4-4 is connected. 3 outputs may be supplied to the two single-phase inverters 5-1 and 5-2, respectively. The three DC / DC converters 4-1 to 4-3 have the same configuration as the DC / DC converter 4 described above.

この図10では、日照状態などによって各太陽電池1−1〜1−3の発電出力にばらつきがあっても、各単相インバータ5−1,5−2には、均等に出力が分配され、各単相インバータ5−1,5−2は、上述のように、三相電源2に流し込む電流が、U相電圧またはW相電圧と同相になるように制御するので、三相電源2に三相平衡電流を流すことが可能となる。   In FIG. 10, even if the power generation output of each of the solar cells 1-1 to 1-3 varies depending on the sunshine state or the like, the output is evenly distributed to the single-phase inverters 5-1 and 5-2. As described above, each single-phase inverter 5-1, 5-2 controls the current flowing into the three-phase power source 2 to be in phase with the U-phase voltage or the W-phase voltage. It is possible to flow a phase equilibrium current.

上述の実施形態では、DC/DCコンバータの整流回路は、全波整流回路であったけれども、本発明の他の実施形態として、倍電圧整流回路とし、高周波トランスの2次巻線電圧を、その2倍の電圧に昇圧するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the rectifier circuit of the DC / DC converter is a full-wave rectifier circuit. However, as another embodiment of the present invention, a voltage doubler rectifier circuit is used, and the secondary winding voltage of the high-frequency transformer is The voltage may be boosted to twice the voltage.

本発明は、電力変換装置として有用である。   The present invention is useful as a power converter.

1,1−1〜1−3 太陽電池
2 三相電源
3,3−1 パワーコンディショナ
4,4−1〜4−3 DC/DCコンバータ
5−1,5−2 単相インバータ
8 高周波トランス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1-1-1-3 Solar cell 2 Three-phase power supply 3,3-1 Power conditioner 4,4-1-4-3 DC / DC converter 5-1,5-2 Single phase inverter 8 High frequency transformer

Claims (1)

三相電源のUV端子間に第1単相インバータを接続し、VW端子間に第2単相インバータを接続したV結線接続型の電力変換装置であって、
第1単相インバータが前記三相電源に流し込む電流をU相電圧と同相に制御し、第2単相インバータが前記三相電源に流し込む電流をW相電圧と同相に制御することで、三相電源の相電流を力率1の三相平衡電流にしており、
直流電力源からの直流電力を交流電力に変換する高周波インバータ回路と、単一の一次巻線と2つの二次巻線をもって、変換された交流電力を変圧し、かつ前記第1、2の単相インバータに対応するように2つの出力に均等に分配する高周波トランスと、前記高周波トランスの2つの二次巻線から均等な電流が出力するように、その後段に接続された少なくとも1つのカレントトランスと、分配された交流電力をそれぞれ全波整流する2つの整流回路とを有するDC/DCコンバータを備え、
前記直流電力源からの直流電力を前記DC/DCコンバータ内の高周波トランスにより絶縁された2つの出力に均等に分配し、かつ、前記カレントトランスにより各二次巻線から均等な電流が出力して、前記第1、2の単相インバータに給電し、商用の前記三相電源に連系する、電力変換装置。
A V-connection connection type power converter in which a first single-phase inverter is connected between UV terminals of a three-phase power source and a second single-phase inverter is connected between VW terminals,
By controlling the current that the first single-phase inverter flows into the three-phase power supply in phase with the U-phase voltage, and by controlling the current that the second single-phase inverter flows into the three-phase power supply in phase with the W-phase voltage, The phase current of the power source is a three-phase balanced current with a power factor of 1,
A high-frequency inverter circuit that converts DC power from a DC power source into AC power, a single primary winding and two secondary windings, transform the converted AC power, and A high-frequency transformer equally distributed to two outputs so as to correspond to the phase inverter, and at least one current transformer connected to the subsequent stage so that an equal current is output from the two secondary windings of the high-frequency transformer And a DC / DC converter having two rectifier circuits for full-wave rectifying each of the distributed AC power,
DC power from the DC power source is evenly distributed to two outputs insulated by a high frequency transformer in the DC / DC converter , and an equal current is output from each secondary winding by the current transformer. A power converter that feeds power to the first and second single-phase inverters and is linked to the commercial three-phase power source.
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