JP5807052B2 - 太陽光起電力変換システム及びその操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光起電力変換システム及びその操作方法に関し、特に、寄生容量の電圧に起因する漏れ電流の影響を低減する太陽光起電力変換システム及びその操作方法に関する。

図１は、先行技術のデュアルバックインバータ（ｄｕａｌ−ｂｕｃｋ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）を示す回路図である。同図を参照すると、前記デュアルバックインバータは、直流入力電圧Ｖｄｃを受けて、前記直流入力電圧Ｖｄｃを交流出力電圧Ｖａｃに変換するものである。前記デュアルバックインバータは、第１降圧回路ＢＣ１と、第２降圧回路ＢＣ２との２群の降圧回路を含む。ここで、前記第１降圧回路ＢＣ１は、第１ブリッジアームＬｇ１ａ及び第２ブリッジアームＬｇ２ａを含み、且つ前記第１ブリッジアームＬｇ１ａは、第１スイッチＳ１ａと、前記第１スイッチＳ１ａに直列に接続された第１ダイオードＤ１ａとを含み、前記第２ブリッジアームＬｇ２ａは、第２スイッチＳ２ａと、前記第２スイッチＳ２ａに直列に接続された第２ダイオードＤ２ａとを含む。前記第２降圧回路ＢＣ２は、第３ブリッジアームＬｇ３ａ及び第４ブリッジアームＬｇ４ａを含み、且つ前記第３ブリッジアームＬｇ３ａは、第３スイッチＳ３ａと、前記第３スイッチＳ３ａに直列に接続された第３ダイオードＤ３ａとを含み、前記第４ブリッジアームＬｇ４ａは、第４スイッチＳ４ａと、前記第４スイッチＳ４ａに直列に接続された第４ダイオードＤ４ａとを含む。また、前記第１降圧回路ＢＣ１及び前記第２降圧回路ＢＣ２は、入力コンデンサＣ１ａに並列に接続される。

図２は、先行技術のデュアルバックインバータの駆動信号を示す波形概略図である。同図を合わせて参照すると、制御信号生成回路（未図示）によって、前記第１スイッチＳ１ａに対応する第１制御信号Ｓｃａ１、前記第２スイッチＳ２ａに対応する第２制御信号Ｓｃａ２、前記第３スイッチＳ３ａに対応する第３制御信号Ｓｃａ３及び前記第４スイッチＳ４ａに対応する第４制御信号Ｓｃａ４を生成して、これらスイッチをそれぞれ制御する。

前記第１制御信号Ｓｃａ１及び前記第２制御信号Ｓｃａ２は、互いに相補する低周波信号対である。前記交流出力電圧Ｖａｃの正の半サイクルの間（時間ｔ０〜ｔ１の区間）に、前記第１制御信号Ｓｃａ１は、前記第１スイッチＳ１ａをハイレベルで導通させ、前記第２制御信号Ｓｃａ２は、前記第２スイッチＳ２ａをローレベルで遮断させ、前記第３制御信号Ｓｃａ３は、前記第３スイッチＳ３ａをローレベルで遮断させ、前記第４制御信号Ｓｃａ４は、前記第４スイッチＳ４ａを高周波で切換える。前記交流出力電圧Ｖａｃの負の半サイクルの間（時間ｔ１〜ｔ２の区間）において、前記第１制御信号Ｓｃａ１は、前記第１スイッチＳ１ａをローレベルで遮断させ、前記第２制御信号Ｓｃａ２は、前記第２スイッチＳ２ａをハイレベルで導通させ、前記第３制御信号Ｓｃａ３は、前記第３スイッチＳ３ａを高周波で切換え、前記第４制御信号Ｓｃａ４は、前記第４スイッチＳ４ａをローレベルで遮断させる。

しかし、このデュアルバックインバータの構造では、前記交流出力電圧Ｖａｃの変化が大きいため、寄生容量Ｃｐ１，Ｃｐ２上の電圧変化が比較的大きくなり、変化の速い漏れ電流Ｉｃｐ１，Ｉｃｐ２が発生する。即ち、寄生容量の変化が大きければ漏れ電流が増加する。

そこで、本発明は、２つのスイッチング回路と２つのフィルタ回路とからなるデュアルバックインバータ（ｄｕａｌ−ｂｕｃｋ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）の構造によって、エネルギー蓄積素子の蓄積及び放出経路を提供するとともに、フィルタ回路が直流側における中性点に接続されることにより、寄生容量による漏れ電流の影響を大幅に低減可能な太陽光起電力変換システム及びその操作方法を提供することを目的とする。

本発明の一つの目的は、従来技術の問題を克服するための太陽光起電力変換システムを提供することにある。本発明の太陽光起電力変換システムは、直流入力電圧を交流出力電圧に変換するものである。前記太陽光起電力変換システムは、入力コンデンサ群と、第１スイッチング回路と、第２スイッチング回路と、第１フィルタ回路と、第２フィルタ回路と、制御回路とを含む。
前記入力コンデンサ群は、第１コンデンサと第２コンデンサとを含み、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサは、中性点に接続され、且つ前記直流入力電圧を受ける。前記第１スイッチング回路は、前記入力コンデンサ群に並列に接続され、並列に接続された第１ブリッジアームと第２ブリッジアームとを含む。前記第１ブリッジアームは、直列に接続された第１パワースイッチと第１ダイオードとから形成され、前記第２ブリッジアームは、直列に接続された第２パワースイッチと第２ダイオードとから形成される。前記第２スイッチング回路は、前記入力コンデンサ群に並列に接続され、並列に接続された第３ブリッジアームと第４ブリッジアームとを含む。前記第３ブリッジアームは、直列に接続された第３パワースイッチと第３ダイオードとから形成され、前記第４ブリッジアームは、直列に接続された第４パワースイッチと第４ダイオードとから形成される。前記第１フィルタ回路は、前記第１スイッチング回路に接続され、且つ前記第１フィルタ回路の出力側が前記中性点に接続され、第１出力インダクタンスと、第２出力インダクタンスとを含む。前記第２フィルタ回路は、前記第２スイッチング回路に接続され、且つ前記第２フィルタ回路の出力側が前記中性点に接続され、第３出力インダクタンスと、第４出力インダクタンスとを含む。前記制御回路は、第１制御信号、第２制御信号、第３制御信号及び第４制御信号を生成して、それぞれ、前記第１パワースイッチ、前記第２パワースイッチ、前記第３パワースイッチ及び前記第４パワースイッチに対応して制御し、前記交流出力電圧の正の半サイクルの間において、前記第１制御信号が前記第１パワースイッチを高周波で切換えて導通させるとともに、前記第４制御信号が前記第４パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第１出力インダクタンス及び前記第４出力インダクタンスがエネルギーを蓄積し、前記交流出力電圧の正の半サイクルの間において、前記第１制御信号が前記第１パワースイッチを高周波で切換えて遮断させるとともに、前記第４制御信号が前記第４パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第１出力インダクタンス及び前記第４出力インダクタンスがエネルギーを放出し、前記交流出力電圧が負の半サイクルの間において、前記第３制御信号が前記第３パワースイッチを高周波で切換えて導通させるとともに、前記第２制御信号が前記第２パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第３出力インダクタンス及び前記第２出力インダクタンスがエネルギーを蓄積し、前記交流出力電圧が負の半サイクルの間において、前記第３制御信号が前記第３パワースイッチを高周波で切換えて遮断させるとともに、前記第２制御信号が前記第２パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第３出力インダクタンス及び前記第２出力インダクタンスがエネルギーを放出する。

本発明のもう一つの目的は、従来技術の問題を克服するための太陽光起電力変換システムの操作方法を提供することにある。従って、本発明の太陽光起電力変換システムは、直流入力電圧を交流出力電圧に変換するものである。前記操作方法は、（ａ）前記直流入力電圧を受け、中性点に接続された第１コンデンサと第２コンデンサとを含む入力コンデンサ群を提供するステップと、（ｂ）前記入力コンデンサ群に並列に接続され、並列に接続された第１ブリッジアームと第２ブリッジアームとを含む第１スイッチング回路を提供し、前記第１ブリッジアームは、直列に接続された第１パワースイッチと第１ダイオードとから形成され、前記第２ブリッジアームは、直列に接続された第２パワースイッチと第２ダイオードとから形成されるステップと、（ｃ）前記入力コンデンサ群に並列に接続され、並列に接続された第３ブリッジアームと第４ブリッジアームとを含む第２スイッチング回路を提供し、前記第３ブリッジアームは、直列に接続された第３パワースイッチと第３ダイオードとから形成され、前記第４ブリッジアームは、直列に接続された第４パワースイッチと第４ダイオードとから形成されるステップと、（ｄ）第１出力インダクタンスと、第２出力インダクタンスとを含み、出力側が前記中性点に接続され、前記第１スイッチング回路に接続された第１フィルタ回路を提供するステップと、（ｅ）第３出力インダクタンスと、第４出力インダクタンスとを含み、出力側が前記中性点に接続され、前記第２スイッチング回路に接続された第２フィルタ回路を提供するステップと、（ｆ）制御回路を提供し、前記制御回路は、第１制御信号、第２制御信号、第３制御信号及び第４制御信号を生成して、それぞれ、前記第１パワースイッチ、前記第２パワースイッチ、前記第３パワースイッチ及び前記第４パワースイッチに対応して制御し、前記交流出力電圧の正の半サイクルの間において、前記第１制御信号が前記第１パワースイッチを高周波で切換えて導通させるとともに、前記第４制御信号が前記第４パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第１出力インダクタンス及び前記第４出力インダクタンスがエネルギーを蓄積し、前記交流出力電圧の正の半サイクルの間において、前記第１制御信号が前記第１パワースイッチを高周波で切換えて遮断させるとともに、前記第４制御信号が前記第４パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第１出力インダクタンス及び前記第４出力インダクタンスがエネルギーを放出し、前記交流出力電圧が負の半サイクルの間において、前記第３制御信号が前記第３パワースイッチを高周波で切換えて導通させるとともに、前記第２制御信号が前記第２パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第３出力インダクタンス及び前記第２出力インダクタンスがエネルギーを蓄積し、前記交流出力電圧が負の半サイクルの間において、前記第３制御信号が前記第３パワースイッチを高周波で切換えて遮断させるとともに、前記第２制御信号が前記第２パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第３出力インダクタンス及び前記第２出力インダクタンスがエネルギーを放出するステップとを含む。

本発明によれば、寄生容量による漏れ電流の影響を大幅に低減可能な太陽光起電力変換システム及びその操作方法を提供することができる。

先行技術のデュアルバックインバータ（ｄｕａｌ−ｂｕｃｋ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）を示す回路図である。 先行技術のデュアルバックインバータの駆動信号を示す波形概略図である。 本発明の太陽光起電力変換システムを示す回路図である。 本発明の太陽光起電力変換システムの制御回路を示す回路概略図である。 本発明の太陽光起電力変換システムのスイッチ制御信号を示す波形概略図である。 本発明の太陽光起電力変換システムが正の半サイクルの間にエネルギーを蓄積する場合を示す回路図である。 本発明の太陽光起電力変換システムが正の半サイクルの間にエネルギーを放出する場合を示す回路図である。 本発明の太陽光起電力変換システムが負の半サイクルの間にエネルギーを蓄積する場合を示す回路図である。 本発明の太陽光起電力変換システムが負の半サイクルの間にエネルギーを放出する場合を示す回路図である。 本発明の太陽光起電力変換システムの操作方法を示すフローチャートである。

本発明の所定目的を達成するために採用する技術、手法および効果がより詳しく理解できるように、下記する本発明についての詳細な説明および図面を参照されたい。これにより本発明の目的、特徴および特長がより一層、しかも具体的に理解できるものと信じる。しかしながら図面は参考および説明用に過ぎず、本発明を限定するためのものではない。

以下、本発明の技術内容及び詳細な説明について、図面を参照しつつ説明する。
図３は、本発明の太陽光起電力変換システムを示す回路図である。同図を参照すると、太陽光起電力変換システムは、直流入力電圧Ｖｄｃを交流出力電圧Ｖａｃに変換するものである。太陽光起電力変換システムは、入力コンデンサ群１０、第１スイッチング回路１１、第２スイッチング回路１２、第１フィルタ回路２１、第２フィルタ回路２２及び制御回路３０を含む。入力コンデンサ群１０は、第１コンデンサ１０１及び第２コンデンサ１０２を含む。第１コンデンサ１０１及び第２コンデンサ１０２は、中性点Ｐｏに接続され、且つ直流入力電圧Ｖｄｃを受ける。ここで、第１コンデンサ１０１及び第２コンデンサ１０２が中性点Ｐｏに接続されることにより、第１コンデンサ１０１及び第２コンデンサ１０２のそれぞれの両端間の電圧は、直流入力電圧Ｖｄｃの半値に維持される。第１スイッチング回路１１は、入力コンデンサ群１０に並列に接続される。第１スイッチング回路１１は、第１ブリッジアームＬｇ１と、第１ブリッジアームＬｇ１に並列に接続された第２ブリッジアームＬｇ２とを含む。第１ブリッジアームＬｇ１は、直列に接続された第１パワースイッチＳ１と第１ダイオードＤ１とから形成され、第２ブリッジアームＬｇ２は、直列に接続された第２パワースイッチＳ２と第２ダイオードＤ２とから形成される。第２スイッチング回路１２は、入力コンデンサ群１０に並列に接続される。第２スイッチング回路１２は、第３ブリッジアームＬｇ３と、第３ブリッジアームＬｇ３に並列に接続された第４ブリッジアームＬｇ４とを含む。第３ブリッジアームＬｇ３は、直列に接続された第３パワースイッチＳ３と第３ダイオードＤ３とから形成され、第４ブリッジアームＬｇ４は、直列に接続された第４パワースイッチＳ４と第４ダイオードＤ４とから形成される。

第１フィルタ回路２１は、第１出力インダクタンスＬ１、第２出力インダクタンスＬ２及び第１出力コンデンサＣ１を含む。第１出力インダクタンスＬ１の第１端は、第２出力インダクタンスＬ２の第１端と、第１出力コンデンサＣ１の第１端とに接続される。第１出力インダクタンスＬ１の第２端は、第１パワースイッチＳ１と、第１ダイオードＤ１とに接続される。第２出力インダクタンスＬ２の第２端は、第２パワースイッチＳ２と、第２ダイオードＤ２とに接続される。第１出力コンデンサＣ１の第２端は、中性点Ｐｏに接続される。第２フィルタ回路２２は、第３出力インダクタンスＬ３、第４出力インダクタンスＬ４及び第２出力コンデンサＣ２を含む。第３出力インダクタンスＬ３の第１端は、第４出力インダクタンスＬ４の第１端と、第２出力コンデンサＣ２の第１端とに接続される。第３出力インダクタンスＬ３の第２端は、第３パワースイッチＳ３と、第３ダイオードＤ３とに接続される。第４出力インダクタンスＬ４の第２端は、第４パワースイッチＳ４と、第４ダイオードＤ４とに接続される。第２出力コンデンサＣ２の第２端は、中性点Ｐｏに接続される。ここで、交流出力電圧Ｖａｃは、第１出力コンデンサＣ１の第１端と第２出力コンデンサＣ２の第１端との間に出力される。制御回路３０は、第１パワースイッチＳ１に対応する第１制御信号Ｓｃ１、第２パワースイッチＳ２に対応する第２制御信号Ｓｃ２、第３パワースイッチＳ３に対応する第３制御信号Ｓｃ３及び第４パワースイッチＳ４に対応する第４制御信号Ｓｃ４を生成して、これらパワースイッチをそれぞれ制御する。これにより、直流入力電圧Ｖｄｃによる寄生容量の影響により生じる漏れ電流を低減することができる。なお、太陽光起電力変換システムの操作の説明は後で詳しく説明する。

図４は、本発明の太陽光起電力変換システムの制御回路を示す回路概略図である。同図を参照すると、制御回路３０は、信号反転ユニット３０３、第１ＮＯＴゲートユニット３１１、第２ＮＯＴゲートユニット３１２、第１比較ユニット３０１及び第２比較ユニット３０２を含む。第１比較ユニット３０１は、反転入力端と、非反転入力端と、出力端とを有する。第１比較ユニット３０１の非反転入力端は、交流出力電圧Ｖａｃが提供する交流出力電圧信号Ｓａｃを受け、第１比較ユニット３０１の反転入力端は、三角波キャリア信号ｓｔｒｉを受ける。第１比較ユニット３０１の出力端は、第１制御信号Ｓｃ１を出力するとともに、第２制御信号Ｓｃ２を出力するための第１ＮＯＴゲートユニット３１１に接続される。ここで、三角波キャリア信号ｓｔｒｉは、高周波キャリア信号である。第２比較ユニット３０２は、反転入力端と、非反転入力端と、出力端とを有する。第２比較ユニット３０１の非反転入力端は、交流出力電圧信号Ｓａｃを受ける信号反転ユニット３０３に接続され、第２比較ユニット３０１の反転入力端は、三角波キャリア信号ｓｔｒｉを受ける。第２比較ユニット３０１の出力端は、第３制御信号Ｓｃ３を出力するとともに、第４制御信号Ｓｃ４を出力するための第２ＮＯＴゲートユニット３１２に接続される。

図５は、本発明の太陽光起電力変換システムのスイッチ制御信号を示す波形概略図である。同図を合わせて参照すると、交流出力電圧Ｖａｃの正の半サイクルの間（時間ｔ０〜ｔ１の区間）に、第１制御信号Ｓｃ１及び第２制御信号Ｓｃ２は、互いに相補する高周波切換信号対であり、第３制御信号Ｓｃ３及び第４制御信号Ｓｃ４は、互いに相補する低周波信号対である。交流出力電圧Ｖａｃの負の半サイクルの間（時間ｔ１〜ｔ２の区間）に、第１制御信号Ｓｃ１及び第２制御信号Ｓｃ２は、互いに相補する低周波信号対であり、第３制御信号Ｓｃ３及び第４制御信号Ｓｃ４は、互いに相補する高周波切換信号対である。

具体的には、交流出力電圧Ｖａｃの正の半サイクルの間において、交流出力電圧信号Ｓａｃ及び三角波キャリア信号ｓｔｒｉを第１比較ユニット３０１によって比較してから生成された第１制御信号Ｓｃ１がパルス幅変調信号（ＰＷＭ ｓｉｇｎａｌ）である。そして、第１ＮＯＴゲートユニット３１１を経由して生成された第２制御信号Ｓｃ２もパルス幅変調信号である。これら、第２制御信号Ｓｃ２及び第１制御信号Ｓｃ１は、レベルが互いに相補する高周波切換信号対である。すなわち、第１制御信号Ｓｃ１がハイレベルであるときに、第２制御信号Ｓｃ２がローレベルである。逆に、第１制御信号Ｓｃ１がローレベルであるときに、第２制御信号Ｓｃ２がハイレベルである。特に、パルス幅変調信号のスイッチング周波数（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は、三角波キャリア信号ｓｔｒｉの周波数に等しい。また、第３制御信号Ｓｃ３と第４制御信号Ｓｃ４との変換周波数は、交流出力電圧信号Ｓａｃの低周波の商用電源周波数に等しい。

同様に、交流出力電圧Ｖａｃの負の半サイクルの間において、交流出力電圧信号Ｓａｃが信号反転ユニット３０３を経由して生成された反転交流出力電圧信号Ｓａｃ−と、三角波キャリア信号ｓｔｒｉとを第２比較ユニット３０２によって比較してから生成された第３制御信号Ｓｃ３がパルス幅変調信号（ＰＷＭ ｓｉｇｎａｌ）である。そして、第２ＮＯＴゲートユニット３１２を経由して生成された第４制御信号Ｓｃ４もパルス幅変調信号である。これら、第４制御信号Ｓｃ４及び第３制御信号Ｓｃ３は、レベルが互いに相補する高周波切換信号対である。すなわち、第３制御信号Ｓｃ３がハイレベルであるときに、第４制御信号Ｓｃ４がローレベルである。逆に、第３制御信号Ｓｃ３がローレベルであるときに、第４制御信号Ｓｃ４がハイレベルである。特に、パルス幅変調信号のスイッチング周波数（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は、三角波キャリア信号ｓｔｒｉの周波数に等しい。また、第１制御信号Ｓｃ１と第２制御信号Ｓｃ２との変換周波数は、交流出力電圧信号Ｓａｃの低周波の商用電源周波数に等しい。

図６は、本発明の太陽光起電力変換システムが正の半サイクルの間にエネルギーを蓄積する場合を示す回路図である。同図を参照すると、交流出力電圧Ｖａｃの正の半サイクルの間において、第１制御信号Ｓｃ１が第１パワースイッチＳ１を高周波で切換えて導通させるとともに、第４制御信号Ｓｃ４が第４パワースイッチＳ４を低周波でハイレベルで導通させて、第１出力インダクタンスＬ１及び第４出力インダクタンスＬ４がエネルギーを蓄積する場合、太陽光起電力変換システムの正の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｐｓは、直流入力電圧Ｖｄｃ、第１パワースイッチＳ１、第１出力インダクタンスＬ１、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタンスＬ４及び第４パワースイッチＳ４の順に構成され、再び直流入力電圧Ｖｄｃに戻るように構成される。

図７は、本発明の太陽光起電力変換システムが正の半サイクルの間にエネルギーを放出する場合を示す回路図である。同図を参照すると、交流出力電圧Ｖａｃの正の半サイクルの間において、第１制御信号Ｓｃ１が第１パワースイッチＳ１を高周波で切換えて遮断させるとともに、第４制御信号Ｓｃ４が第４パワースイッチＳ４を低周波でハイレベルで導通させて、第１出力インダクタンスＬ１及び第４出力インダクタンスＬ４がエネルギーを放出する場合、太陽光起電力変換システムの正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒは、第１出力インダクタンスＬ１、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタンスＬ４、第４パワースイッチＳ４及び第１ダイオードＤ１の順に構成され、再び第１出力インダクタンスＬ１に戻るように構成される。

図８は、本発明の太陽光起電力変換システムが負の半サイクルの間にエネルギーを蓄積する場合を示す回路図である。同図を参照すると、交流出力電圧Ｖａｃの負の半サイクルの間において、第３制御信号Ｓｃ３が第３パワースイッチＳ３を高周波で切換えて導通させるとともに、第２制御信号Ｓｃ２が第２パワースイッチＳ２を低周波でハイレベルで導通させて、第３出力インダクタンスＬ３及び第２出力インダクタンスＬ２がエネルギーを蓄積する場合、太陽光起電力変換システムの負の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｎｓは、直流入力電圧Ｖｄｃ、第３パワースイッチＳ３、第３出力インダクタンスＬ３、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタンスＬ２及び第２パワースイッチＳ２の順に構成され、再び直流入力電圧Ｖｄｃに戻るように構成される。

図９は、本発明の太陽光起電力変換システムが負の半サイクルの間にエネルギーを放出する場合を示す回路図である。同図を参照すると、交流出力電圧Ｖａｃの負の半サイクルの間において、第３制御信号Ｓｃ３が第３パワースイッチＳ３を高周波で切換えて遮断させるとともに、第２制御信号Ｓｃ２が第２パワースイッチＳ２を低周波でハイレベルで導通させて、第３出力インダクタンスＬ３及び第２出力インダクタンスＬ２がエネルギーを放出する場合、太陽光起電力変換システムの負の半サイクルのエネルギー放出ループＬｎｒは、第３出力インダクタンスＬ３、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタンスＬ２、第２パワースイッチＳ２及び第３ダイオードＤ３の順に構成され、再び第３出力インダクタンスＬ３に戻るように構成される。

図１０は、本発明の太陽光起電力変換システムの操作方法を示すフローチャートである。同図を参照すると、太陽光起電力変換システムは、直流入力電圧を交流出力電圧に変換するものであり、操作方法は、以下のステップを含む。まず、直流入力電圧を受けるための入力コンデンサ群を提供し、入力コンデンサ群は、第１コンデンサと第２コンデンサとを含み、第１コンデンサと第２コンデンサとが中性点に接続される（Ｓ１０）。次に、入力コンデンサ群に並列に接続された第１スイッチング回路を提供し、第１スイッチング回路は、第１ブリッジアームと、第１ブリッジアームに並列に接続された第２ブリッジアームとを含む。第１ブリッジアームは、直列に接続された第１パワースイッチと第１ダイオードとから形成され、第２ブリッジアームは、直列に接続された第２パワースイッチと第２ダイオードとから形成される（Ｓ２０）。その後、入力コンデンサ群に並列に接続された第２スイッチング回路を提供し、第２スイッチング回路は、第３ブリッジアームと、第３ブリッジアームに並列に接続された第４ブリッジアームとを含む。第３ブリッジアームは、直列に接続された第３パワースイッチと第３ダイオードとから形成され、第４ブリッジアームは、直列に接続された第４パワースイッチと第４ダイオードとから形成される（Ｓ３０）。その後、第１フィルタ回路を提供し、第１出力インダクタンスと、第２出力インダクタンスと、第１出力コンデンサとを含む。第１出力インダクタンスの第１端は、第２出力インダクタンスの第１端と、第１出力コンデンサの第１端とに接続され、第１出力インダクタンスの第２端は、第１パワースイッチと、第１ダイオードとに接続され、第２出力インダクタンスの第２端は、第２パワースイッチと、第２ダイオードとに接続される。第１出力コンデンサの第２端は、中性点に接続される（Ｓ４０）。その後、第３出力インダクタンスと、第４出力インダクタンスと、第２出力コンデンサとを含む第２フィルタ回路を提供する。第３出力インダクタンスの第１端は、第４出力インダクタンスの第１端と、第２出力コンデンサの第１端とに接続され、第３出力インダクタンスの第２端は、第３パワースイッチと、第３ダイオードとに接続され、第４出力インダクタンスの第２端は、第４パワースイッチと、第４ダイオードとに接続される。第２出力コンデンサの第２端は、中性点に接続される（Ｓ５０）。ここで、交流出力電圧は、第１出力コンデンサの第１端と第２出力コンデンサの第１端との間に出力される。最後に、第１パワースイッチに対応する第１制御信号、第２パワースイッチに対応する第２制御信号、第３パワースイッチに対応する第３制御信号及び第４パワースイッチに対応する第４制御信号を生成して、これらパワースイッチをそれぞれ制御するための制御回路を提供する（Ｓ６０）。これにより、直流入力電圧による寄生容量の影響により生じる漏れ電流を低減する。

交流出力電圧の正の半サイクルの間において、第１制御信号が第１パワースイッチを高周波で切換えて導通させるとともに、第４制御信号が第４パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、第１出力インダクタンス及び第４出力インダクタンスがエネルギーを蓄積する場合、太陽光起電力変換システムの正の半サイクルのエネルギー蓄積ループは、直流入力電圧、第１パワースイッチ、第１出力インダクタンス、交流出力電圧、第４出力インダクタンス、第４パワースイッチの順に構成され、再び直流入力電圧に戻るように構成される。交流出力電圧の正の半サイクルの間において、第１制御信号が第１パワースイッチを高周波で切換えて遮断させるとともに、第４制御信号が第４パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、第１出力インダクタンス及び第４出力インダクタンスがエネルギーを放出する場合、太陽光起電力変換システムの正の半サイクルのエネルギー放出ループは、第１出力インダクタンス、交流出力電圧、第４出力インダクタンス、第４パワースイッチ、第１ダイオードの順に構成され、再び第１出力インダクタンスに戻るように構成される。交流出力電圧の負の半サイクルの間において、第３制御信号が第３パワースイッチを高周波で切換えて導通させるとともに、第２制御信号が第２パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、第３出力インダクタンス及び第２出力インダクタンスがエネルギーを蓄積する場合、太陽光起電力変換システムの負の半サイクルのエネルギー蓄積ループは、直流入力電圧、第３パワースイッチ、第３出力インダクタンス、交流出力電圧、第２出力インダクタンス、第２パワースイッチの順に構成され、再び直流入力電圧に戻るように構成される。交流出力電圧の負の半サイクルの間において、第３制御信号が第３パワースイッチを高周波で切換えて遮断させるとともに、第２制御信号が第２パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、第３出力インダクタンス及び第２出力インダクタンスがエネルギーを放出する場合、太陽光起電力変換システムの負の半サイクルのエネルギー放出ループは、第３出力インダクタンス、交流出力電圧、第２出力インダクタンス、第２パワースイッチ、第３ダイオードの順に構成され、再び第３出力インダクタンスに戻るように構成される。

以上をまとめると、本発明は、第１スイッチング回路１１、第２スイッチング回路１２、第１フィルタ回路２１、第２フィルタ回路２２からなるデュアルバックインバータ（ｄｕａｌ−ｂｕｃｋ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）の構造によって、第１出力インダクタンスＬ１、第２出力インダクタンスＬ２、第３出力インダクタンスＬ３及び第４出力インダクタンスＬ４の蓄積及び放出経路を提供するとともに、第１フィルタ回路２１及び第２フィルタ回路２２が直流側における中性点Ｐｏに接続される。このため、寄生容量による漏れ電流の影響を大幅に低減することができるという特徴及び利点を備えている。

ただし、上記は、本発明の好ましい実施例の詳細な説明および図面に過ぎず、本発明の特徴はこれに限定されるものではないため、本発明を限定するために用いられるものではなく、本発明の全ての範囲は別紙の特許請求の範囲を基準とすべきである。およそ本発明の特許請求の範囲における技術的思想およびその類似の変化の実施例に合うものは、いずれも本発明の範疇に含まれるものであって、当業者が本発明の範囲内で容易に想到し得る変化または付加はいずれも本願の特許請求の範囲に含まれるものである。

（先行技術）
Ｖｄｃ 直流入力電圧
Ｖａｃ 交流出力電圧
ＢＣ１ 第１降圧回路
ＢＣ２ 第２降圧回路
Ｌｇ１ａ 第１ブリッジアーム
Ｌｇ２ａ 第２ブリッジアーム
Ｌｇ３ａ 第３ブリッジアーム
Ｌｇ４ａ 第４ブリッジアーム
Ｓ１ａ 第１スイッチ
Ｓ２ａ 第２スイッチ
Ｓ３ａ 第３スイッチ
Ｓ４ａ 第４スイッチ
Ｄ１ａ 第１ダイオード
Ｄ２ａ 第２ダイオード
Ｄ３ａ 第３ダイオード
Ｄ４ａ 第４ダイオード
Ｃ１ａ 入力コンデンサ
Ｓｃａ１ 第１制御信号
Ｓｃａ２ 第２制御信号
Ｓｃａ３ 第３制御信号
Ｓｃａ４ 第４制御信号
Ｃｐ１，Ｃｐ２ 寄生容量
Ｉｃｐ１，Ｉｃｐ２ 漏れ電流
ｔ０，ｔ１，ｔ２ 時間
（本発明）
Ｖｄｃ 直流入力電圧
Ｖａｃ 交流出力電圧
１０ 入力コンデンサ群
１０１ 第１コンデンサ
１０２ 第２コンデンサ
１１ 第１スイッチング回路
Ｌｇ１ 第１ブリッジアーム
Ｌｇ２ 第２ブリッジアーム
Ｓ１ 第１パワースイッチ
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｓ２ 第２パワースイッチ
Ｄ２ 第２ダイオード
１２ 第２スイッチング回路
Ｌｇ３ 第３ブリッジアーム
Ｌｇ４ 第４ブリッジアーム
Ｓ３ 第３パワースイッチ
Ｄ３ 第３ダイオード
Ｓ４ 第４パワースイッチ
Ｄ４ 第４ダイオード
２１ 第１フィルタ回路
Ｌ１ 第１出力インダクタンス
Ｌ２ 第２出力インダクタンス
Ｃ１ 第１出力コンデンサ
２２ 第２フィルタ回路
Ｌ３ 第３出力インダクタンス
Ｌ４ 第４出力インダクタンス
Ｃ２ 第２出力コンデンサ
Ｓｃ１ 第１制御信号
Ｓｃ２ 第２制御信号
Ｓｃ３ 第３制御信号
Ｓｃ４ 第４制御信号
３０ 制御回路
３０１ 第１比較ユニット
３０２ 第２比較ユニット
３０３ 信号反転ユニット
３１１ 第１ＮＯＴゲートユニット
３１２ 第２ＮＯＴゲートユニット
Ｐｏ 中性点
Ｌｐｓ 正の半サイクルのエネルギー蓄積ループ
Ｌｐｒ 正の半サイクルのエネルギー放出ループ
Ｌｎｓ 負の半サイクルのエネルギー蓄積ループ
Ｌｎｒ 負の半サイクルのエネルギー放出ループ
Ｓａｃ 交流出力電圧信号
Ｓａｃ− 反転交流出力電圧信号
Ｓｔｒｉ 三角波キャリア信号
ｔ０，ｔ１，ｔ２ 時間
Ｉｃｐ１，Ｉｃｐ２ 漏れ電流

Claims (9)

1. 直流入力電圧を交流出力電圧に変換する太陽光起電力変換システムであって、入力コンデンサ群と、第１スイッチング回路と、第２スイッチング回路と、第１フィルタ回路と、第２フィルタ回路と、制御回路とを含み、
   前記入力コンデンサ群は、第１コンデンサ及び第２コンデンサを含み、
   前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサは、中性点に接続され、且つ前記直流入力電圧を受け、
   前記第１スイッチング回路は、前記入力コンデンサ群に並列に接続され、並列に接続された第１ブリッジアームと第２ブリッジアームとを含み、前記第１ブリッジアームは、直列に接続された第１パワースイッチと第１ダイオードとから形成され、前記第２ブリッジアームは、直列に接続された第２パワースイッチと第２ダイオードとから形成され、
   前記第２スイッチング回路は、前記入力コンデンサ群に並列に接続され、並列に接続された第３ブリッジアームと第４ブリッジアームとを含み、前記第３ブリッジアームは、直列に接続された第３パワースイッチと第３ダイオードとから形成され、前記第４ブリッジアームは、直列に接続された第４パワースイッチと第４ダイオードとから形成され、
   前記第１フィルタ回路は、前記第１スイッチング回路に接続され、且つ前記第１フィルタ回路の出力側が前記中性点に接続され、第１出力インダクタンスと、第２出力インダクタンスとを含み、
   前記第２フィルタ回路は、前記第２スイッチング回路に接続され、且つ前記第２フィルタ回路の出力側が前記中性点に接続され、第３出力インダクタンスと、第４出力インダクタンスとを含み、
   前記制御回路は、第１制御信号、第２制御信号、第３制御信号及び第４制御信号を生成して、それぞれ、前記第１パワースイッチ、前記第２パワースイッチ、前記第３パワースイッチ及び前記第４パワースイッチに対応して制御し、
   前記交流出力電圧の正の半サイクルの間において、前記第１制御信号が前記第１パワースイッチを高周波で切換えて導通させるとともに、前記第４制御信号が前記第４パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第１出力インダクタンス及び前記第４出力インダクタンスがエネルギーを蓄積し、
   前記交流出力電圧の正の半サイクルの間において、前記第１制御信号が前記第１パワースイッチを高周波で切換えて遮断させるとともに、前記第４制御信号が前記第４パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第１出力インダクタンス及び前記第４出力インダクタンスがエネルギーを放出し、
   前記交流出力電圧が負の半サイクルの間において、前記第３制御信号が前記第３パワースイッチを高周波で切換えて導通させるとともに、前記第２制御信号が前記第２パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第３出力インダクタンス及び前記第２出力インダクタンスがエネルギーを蓄積し、
   前記交流出力電圧が負の半サイクルの間において、前記第３制御信号が前記第３パワースイッチを高周波で切換えて遮断させるとともに、前記第２制御信号が前記第２パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第３出力インダクタンス及び前記第２出力インダクタンスがエネルギーを放出することを特徴とする太陽光起電力変換システム。
2. 前記第１フィルタ回路は、第１出力コンデンサをさらに含み、
   前記第１出力インダクタンスの一端は、前記第２出力インダクタンスの一端と、前記第１出力コンデンサの一端とに接続され、
   前記第１出力インダクタンスの他端は、前記第１パワースイッチと、前記第１ダイオードとに接続され、
   前記第２出力インダクタンスの他端は、前記第２パワースイッチと、前記第２ダイオードとに接続され、
   前記第１出力コンデンサの他端は、前記中性点に接続され、
   前記第２フィルタ回路は、第２出力コンデンサをさらに含み、
   前記第３出力インダクタンスの一端は、前記第４出力インダクタンスの一端と、前記第２出力コンデンサの一端とに接続され、
   前記第３出力インダクタンスの他端は、前記第３パワースイッチと、前記第３ダイオードとに接続され、
   前記第４出力インダクタンスの他端は、前記第４パワースイッチと、前記第４ダイオードとに接続され、
   前記第２出力コンデンサの他端は、前記中性点に接続されることを特徴とする請求項１に記載の太陽光起電力変換システム。
3. 前記制御回路は、信号反転ユニットと、第１ＮＯＴゲートユニットと、第２ＮＯＴゲートユニットと、第１比較ユニットと、第２比較ユニットとを含み、
   前記第１比較ユニットは、反転入力端と、非反転入力端と、出力端とを有し、
   前記第１比較ユニットの前記非反転入力端は、前記交流出力電圧が提供する交流出力電圧信号を受け、
   前記第１比較ユニットの前記反転入力端は、三角波キャリア信号を受け、
   前記第１比較ユニットの前記出力端は、前記第１制御信号を出力するとともに、前記第２制御信号を出力するように前記第１ＮＯＴゲートユニットに接続され、
   前記三角波キャリア信号は、高周波キャリア信号であり、
   前記第２比較ユニットは、反転入力端と、非反転入力端と、出力端とを有し、
   前記第２比較ユニットの前記非反転入力端は、前記交流出力電圧信号を受ける前記信号反転ユニットに接続され、
   前記第２比較ユニットの前記反転入力端は、前記三角波キャリア信号を受け、
   前記第２比較ユニットの前記出力端は、前記第３制御信号を出力するとともに、前記第４制御信号を出力するように前記第２ＮＯＴゲートユニットに接続されることを特徴とする請求項１に記載の太陽光起電力変換システム。
4. 前記第１出力インダクタンス及び前記第４出力インダクタンスがエネルギーを蓄積する場合、前記太陽光起電力変換システムの正の半サイクルのエネルギー蓄積ループは、前記直流入力電圧、前記第１パワースイッチ、前記第１出力インダクタンス、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタンス及び前記第４パワースイッチの順に構成されることを特徴とする請求項３に記載の太陽光起電力変換システム。
5. 前記第１出力インダクタンス及び前記第４出力インダクタンスがエネルギーを放出する場合、前記太陽光起電力変換システムの正の半サイクルのエネルギー放出ループは、前記第１出力インダクタンス、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタンス、前記第４パワースイッチ及び前記第１ダイオードの順に構成されることを特徴とする請求項３に記載の太陽光起電力変換システム。
6. 前記第３出力インダクタンス及び前記第２出力インダクタンスがエネルギーを蓄積する場合、前記太陽光起電力変換システムの負の半サイクルのエネルギー蓄積ループは、前記直流入力電圧、前記第３パワースイッチ、前記第３出力インダクタンス、前記交流出力電圧、前記第２出力インダクタンス及び前記第２パワースイッチの順に構成されることを特徴とする請求項３に記載の太陽光起電力変換システム。
7. 前記第３出力インダクタンス及び前記第２出力インダクタンスがエネルギーを放出する場合、前記太陽光起電力変換システムの負の半サイクルのエネルギー放出ループは、前記第３出力インダクタンス、前記交流出力電圧、前記第２出力インダクタンス、前記第２パワースイッチ及び前記第３ダイオードの順に構成されることを特徴とする請求項３に記載の太陽光起電力変換システム。
8. 直流入力電圧を交流出力電圧に変換する太陽光起電力変換システムの操作方法であって、
   （ａ）前記直流入力電圧を受け、中性点に接続された第１コンデンサと第２コンデンサとを含む入力コンデンサ群を提供するステップと、
   （ｂ）前記入力コンデンサ群に並列に接続され、並列に接続された第１ブリッジアームと第２ブリッジアームとを含む第１スイッチング回路を提供し、前記第１ブリッジアームは、直列に接続された第１パワースイッチと第１ダイオードとから形成され、前記第２ブリッジアームは、直列に接続された第２パワースイッチと第２ダイオードとから形成されるステップと、
   （ｃ）前記入力コンデンサ群に並列に接続され、並列に接続された第３ブリッジアームと第４ブリッジアームとを含む第２スイッチング回路を提供し、前記第３ブリッジアームは、直列に接続された第３パワースイッチと第３ダイオードとから形成され、前記第４ブリッジアームは、直列に接続された第４パワースイッチと第４ダイオードとから形成されるステップと、
   （ｄ）第１出力インダクタンスと、第２出力インダクタンスとを含み、出力側が前記中性点に接続され、前記第１スイッチング回路に接続された第１フィルタ回路を提供するステップと、
   （ｅ）第３出力インダクタンスと、第４出力インダクタンスとを含み、出力側が前記中性点に接続され、前記第２スイッチング回路に接続された第２フィルタ回路を提供するステップと、
   （ｆ）制御回路を提供し、前記制御回路は、第１制御信号、第２制御信号、第３制御信号及び第４制御信号を生成して、それぞれ、前記第１パワースイッチ、前記第２パワースイッチ、前記第３パワースイッチ及び前記第４パワースイッチに対応して制御し、前記交流出力電圧の正の半サイクルの間において、前記第１制御信号が前記第１パワースイッチを高周波で切換えて導通させるとともに、前記第４制御信号が前記第４パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第１出力インダクタンス及び前記第４出力インダクタンスがエネルギーを蓄積し、前記交流出力電圧の正の半サイクルの間において、前記第１制御信号が前記第１パワースイッチを高周波で切換えて遮断させるとともに、前記第４制御信号が前記第４パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第１出力インダクタンス及び前記第４出力インダクタンスがエネルギーを放出し、前記交流出力電圧が負の半サイクルの間において、前記第３制御信号が前記第３パワースイッチを高周波で切換えて導通させるとともに、前記第２制御信号が前記第２パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第３出力インダクタンス及び前記第２出力インダクタンスがエネルギーを蓄積し、前記交流出力電圧が負の半サイクルの間において、前記第３制御信号が前記第３パワースイッチを高周波で切換えて遮断させるとともに、前記第２制御信号が前記第２パワースイッチを低周波でハイレベルで導通させて、前記第３出力インダクタンス及び前記第２出力インダクタンスがエネルギーを放出するステップと、
   を含むことを特徴とする太陽光起電力変換システムの操作方法。
9. 前記制御回路は、信号反転ユニットと、第１ＮＯＴゲートユニットと、第２ＮＯＴゲートユニットと、第１比較ユニットと、第２比較ユニットとを含み、
   前記第１比較ユニットは、反転入力端と、非反転入力端と、出力端とを有し、
   前記第１比較ユニットの前記非反転入力端は、前記交流出力電圧が提供する交流出力電圧信号を受け、
   前記第１比較ユニットの前記反転入力端は、三角波キャリア信号を受け、
   前記第１比較ユニットの前記出力端は、前記第１制御信号を出力するとともに、前記第２制御信号を出力するように前記第１ＮＯＴゲートユニットに接続され、
   前記三角波キャリア信号は、高周波キャリア信号であり、
   前記第２比較ユニットは、反転入力端と、非反転入力端と、出力端とを有し、
   前記第２比較ユニットの前記非反転入力端は、前記交流出力電圧信号を受ける前記信号反転ユニットに接続され、
   前記第２比較ユニットの前記反転入力端は、前記三角波キャリア信号を受け、
   前記第２比較ユニットの前記出力端は、前記第３制御信号を出力するとともに、前記第４制御信号を出力するように前記第２ＮＯＴゲートユニットに接続されることを特徴とする請求項８に記載の太陽光起電力変換システムの操作方法。