JP5598513B2 - 電力系統連系インバータ装置 - Google Patents
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Description
直流電源の第1入力端と中性点との間に直列接続された第1乃至第4の前段スイッチ素子(S1〜S4)と、第1の前段スイッチ素子(S1)と第2の前段スイッチ素子(S2)との接続点に第1端が接続され、第3の前段スイッチ素子(S3)と第4の前段スイッチ素子(S4)との接続点に第2端が接続された第1充放電コンデンサ(Cf1)と、で構成された第1の3レベル回路と、
中性点と前記直流電源の第2入力端との間に直列接続された第5乃至第8の前段スイッチ素子(S5〜S8)と、第5の前段スイッチ素子(S5)と第6の前段スイッチ素子(S6)との接続点に第1端が接続され、第7の前段スイッチ素子(S7)と第8の前段スイッチ素子(S8)との接続点に第2端が接続された第2充放電コンデンサ(Cf2)と、で構成された第2の3レベル回路と、
第1乃至第4の端子に対してブリッジ接続された第1乃至第4の後段スイッチ素子(S1U,S2U,S1W,S2W)を備え、前記第2の前段スイッチ素子(S2)と前記第3の前段スイッチ素子(S3)との接続点に第1端が接続され、前記第6の前段スイッチ素子(S6)と前記第7の前段スイッチ素子(S7)との接続点に第2端が接続されたブリッジクランプ回路と、
前記ブリッジクランプ回路の第1の後段スイッチ素子(S1U)と第2の後段スイッチ素子(S2U)との接続点と第1出力端との間に接続された第1インダクタ(L1)と、
前記ブリッジクランプ回路の第3の後段スイッチ素子(S1W)と第4の後段スイッチ素子(S2W)との接続点と第2出力端との間に接続された第2インダクタ(L2)と、
を備え、
U相、W相の単相三線電力系統の出力電流(iu,iw)および出力電圧(Vu,Vw)を検出する手段と、
正弦波の電流目標値(iu*,iw*)に対する前記出力電流(iu,iw)の誤差である電流誤差(iu*- iu ,iw*- iw )を増幅する手段と、
前記電流誤差を減少させる方向の電圧補正値(ΔVu,ΔVw)を求める手段と、
前記電圧補正値を前記出力電圧(Vu,Vw)の検出値に重畳して電圧目標値(Vu*,Vw*)を求める手段と、
前記電圧目標値のPWM変調信号を求めるPWM変調手段と、
前記PWM変調信号により、前記第1乃至第4の前段スイッチ素子(S1〜S4)および前記第5乃至第8の前段スイッチ素子(S5〜S8)を駆動するスイッチ素子駆動手段(81,28)と、
前記電圧目標値の符号により、前記ブリッジクランプ回路の状態を切り替える手段と、
を有することを特徴とする。
図1は第1の実施形態に係るインバータ装置101の一部ブロック化回路図である。インバータ装置101は、直流電源電圧を入力する第1入力端IN1、第2入力端IN2、交流電圧を出力する第1出力端OUT1および第2出力端OUT2を備えている。第1入力端IN1および第2入力端IN2に例えば太陽光発電パネルにより発電された直流電圧が印加される。図1においてSu,SwはU相とW相を有する単相三線式系統を表している。第1出力端OUT1と中性点NPとの間に実効電圧100Vの交流電圧が掛かり、中性点NPと第2出力端OUT2との間に実効電圧100Vの交流電圧が掛かり、第1出力端OUT1と第2出力端との間に実効電圧200Vの交流電圧が掛かる。
iw*:W相の出力電流の目標値
iu:U相の出力電流の検出値
iw:W相の出力電流の検出値
Vu*:U相の電圧目標値
Vw*:W相の電圧目標値
Vu:U相の電圧検出値
Vw:W相の電圧検出値
ΔVu:U相の電圧補正値
ΔVw:W相の電圧補正値
Fp:第1変調回路の入力信号(正の全波整流波形)
Fn:第2変調回路の入力信号(負の全波整流波形)
この駆動制御回路201と図2に示したインバータ装置101とで電力系統連系インバータ装置が構成される。
第1の実施形態では、特に図13・図14に示したように、第1の3レベル回路121のスイッチ素子S1〜S4と第2の3レベル回路122のスイッチ素子S5〜S8を対称的に連動して駆動する例を示した。しかし、本発明はそのように駆動されるものに限らない。第2の実施形態では、第1の3レベル回路121のスイッチ素子S1〜S4と第2の3レベル回路122のスイッチ素子S5〜S8を独立して駆動する例を示す。
第1・第2の実施形態では、第1入力端IN1に正電圧、第2入力端IN2に負電圧をそれぞれ印加する例を示したが、本発明は正負両極性の電圧を入力するものに限らない。第3の実施形態では単一極性の直流電圧を入力する例を示す。
Cf1…第1充放電コンデンサ
Cf2…第2充放電コンデンサ
G1…NOT回路
IN1…直流電源の第1入力端
IN2…直流電源の第2入力端
L1…第1インダクタ
L2…第2インダクタ
NP…中性点
OUT1…第1出力端
OUT2…第2出力端
S1…第1の前段スイッチ素子
S2…第2の前段スイッチ素子
S3…第3の前段スイッチ素子
S4…第4の前段スイッチ素子
S5…第5の前段スイッチ素子
S6…第6の前段スイッチ素子
S7…第7の前段スイッチ素子
S8…第8の前段スイッチ素子
S1U…第1の後段スイッチ素子
S2U…第2の後段スイッチ素子
S1W…第3の後段スイッチ素子
S2W…第4の後段スイッチ素子
S…第1の端子
T…第2の端子
U…第3の端子
W…第4の端子
1…第1変調回路
2…第2変調回路
31,32…正弦波発生回路
41,42…PI制御回路
51,52…係数回路
60…符号回路
71,72…マルチプレクサ
81,82…PWM変調回路
91,92…スイッチ素子駆動回路
101,103…インバータ装置
110…コンデンサ分圧回路
120…前段スイッチング回路
121…第1の3レベル回路
122…第2の3レベル回路
130…ブリッジクランプ回路
201…駆動制御回路
Claims (2)
- 直流電源の第1入力端と中性点との間に直列接続された第1乃至第4の前段スイッチ素子と、第1の前段スイッチ素子と第2の前段スイッチ素子との接続点に第1端が接続され、第3の前段スイッチ素子と第4の前段スイッチ素子との接続点に第2端が接続された第1充放電コンデンサと、で構成された第1の3レベル回路と、
中性点と前記直流電源の第2入力端との間に直列接続された第5乃至第8の前段スイッチ素子と、第5の前段スイッチ素子と第6の前段スイッチ素子との接続点に第1端が接続され、第7の前段スイッチ素子と第8の前段スイッチ素子との接続点に第2端が接続された第2充放電コンデンサと、で構成された第2の3レベル回路と、
第1乃至第4の端子に対してブリッジ接続された第1乃至第4の後段スイッチ素子を備え、前記第2の前段スイッチ素子と前記第3の前段スイッチ素子との接続点に第1端が接続され、前記第6の前段スイッチ素子と前記第7の前段スイッチ素子との接続点に第2端が接続されたブリッジクランプ回路と、
前記ブリッジクランプ回路の第1の後段スイッチ素子と第2の後段スイッチ素子との接続点と第1出力端との間に接続された第1インダクタと、
前記ブリッジクランプ回路の第3の後段スイッチ素子と第4の後段スイッチ素子との接続点と第2出力端との間に接続された第2インダクタと、
を備え、
U相、W相の単相三線電力系統の出力電流および出力電圧を検出する手段と、
正弦波の電流目標値に対する前記出力電流の誤差である電流誤差を増幅する手段と、
前記電流誤差を減少させる方向の電圧補正値を求める手段と、
前記電圧補正値を前記出力電圧の検出値に重畳して電圧目標値を求める手段と、
前記電圧目標値のPWM変調信号を求めるPWM変調手段と、
前記PWM変調信号により、前記第1乃至第4の前段スイッチ素子および前記第5乃至第8の前段スイッチ素子を駆動するスイッチ素子駆動手段と、
前記電圧目標値の符号により、前記ブリッジクランプ回路の状態を切り替える手段と、
を有することを特徴とする電力系統連系インバータ装置。 - 前記第1の3レベル回路用の前記PWM変調手段に対する電圧目標値の出力と、前記第2の3レベル回路用の前記PWM変調手段に対する電圧目標値の出力とを、前記電圧目標値の符号により切り替えるマルチプレクサを備えた、請求項1に記載の電力系統連系インバータ装置。
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