JP5817225B2 - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP5817225B2 JP5817225B2 JP2011127246A JP2011127246A JP5817225B2 JP 5817225 B2 JP5817225 B2 JP 5817225B2 JP 2011127246 A JP2011127246 A JP 2011127246A JP 2011127246 A JP2011127246 A JP 2011127246A JP 5817225 B2 JP5817225 B2 JP 5817225B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- inverter
- circuit
- inverter circuit
- chopper circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、無停電電源装置(UPS),瞬低補償装置,太陽光発電用パワーコンディショナ(太陽光発電用インバータ装置)などの電力変換装置に係り、特に、交流出力電圧の対地電圧がアンバランスとなることを抑制する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter such as an uninterruptible power supply (UPS), a voltage sag compensator, a photovoltaic power conditioner (an inverter for photovoltaic power generation), and in particular, an AC output voltage to ground is ungrounded. It is related with the power converter device which suppresses becoming balance.
図3は、従来における太陽光発電用インバータ装置10の一例を示す概略図である。太陽光発電用インバータ装置10は、太陽電池パネル1によって発電した直流電圧をインバータ回路3によって交流電圧に変換し、電源系統4へ電力を供給する電力変換装置である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a
太陽光発電用インバータ装置10は、太陽電池パネル1に対する太陽からの照度や、インバータ回路3から電源系統4に供給する電力(すなわち、発電電力)によって、直流電圧が変動する。この直流電圧の変動に対して効率良くインバータ回路3を動作させるため、一般的には図3に示すように、昇圧チョッパ回路2が太陽電池パネル1とインバータ回路3との間に設けられている。
In the
図3に示すように、太陽光発電用インバータ装置10は、昇圧チョッパ回路2のマイナス極とインバータ回路3のマイナス極をコモンとしている(共通線で接続されている)。太陽電池パネル1は対地に対して浮遊容量をもつため、太陽電池パネル1はプラス極とマイナス極を数[μF]のコンデンサ5,5で接地された状態となり、対地に対してバランスが取れている状態となる。
As shown in FIG. 3, the photovoltaic power
この状態で、昇圧チョッパ回路2において、通常のチョッパ動作を行うと、インバータ回路3の直流電圧におけるマイナス極とプラス極の対地電圧はアンバランスとなり、図4に示すように、インバータ回路3における交流出力電圧の対地電圧に直流分(オフセット)が加算される。そのため、インバータ回路3の交流出力電圧は、プラス極側に直流分(オフセット)が加算された分だけ対地電圧が大きくなり、太陽光発電用インバータ装置10の絶縁耐力を高くする必要がある。
When a normal chopper operation is performed in the boost chopper circuit 2 in this state, the ground voltage between the negative pole and the positive pole in the DC voltage of the
図5は、従来における太陽光発電用インバータ装置20の他例を示す概略図である。薄膜系の太陽電池パネル1は、制約によって直流側のマイナス極を接地する場合がある。この場合、図5に示すように、直流側の一点が接地される。その結果、図6に示すように、インバータ回路3の交流出力電圧には、更にプラス側に直流分(オフセット)が加算され、非接地時に対して、交流出力電圧の対地電圧が更にアンバランスとなる。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating another example of a
以上示したようなことから、インバータ回路における交流出力電圧の対地電圧が、アンバランスとなることを抑制した電力変換装置を提供することが課題となる。 As described above, it is a problem to provide a power conversion device in which the ground voltage of the AC output voltage in the inverter circuit is suppressed from becoming unbalanced.
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、対地に浮遊容量を持つ直流電源が出力する直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、直流電源が出力する直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と、前記昇圧チョッパ回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、を備え、直流電源のマイナス極を接地し、昇圧チョッパ回路のプラス極とインバータ回路のプラス極を共通線で接続したことを特徴とする。 The present invention has been devised in view of the above-described conventional problems, and one aspect thereof is a power conversion device that converts DC power output from a DC power source having a stray capacitance to the ground into AC power, A boost chopper circuit that boosts a DC voltage output from the power supply; and an inverter circuit that converts the DC voltage output from the boost chopper circuit into an AC voltage. The negative pole of the DC power supply is grounded, and the boost chopper circuit The positive electrode and the positive electrode of the inverter circuit are connected by a common line.
また、前記昇圧チョッパ回路は、直流電源の出力直流電圧をEp,インバータ回路の直流電圧をEcとした場合、2Ep=Ecとなるように、デューティ比を制御しても良い。 The boost chopper circuit may control the duty ratio so that 2Ep = Ec, where Ep is the output DC voltage of the DC power supply and Ec is the DC voltage of the inverter circuit.
また、前記昇圧チョッパ回路は、コンデンサが太陽電池パネルに並列に接続され、前記コンデンサの負極側には昇圧用リアクトルの一端が接続され、その昇圧用リアクトルの他端側とコンデンサとの正極の間にはスイッチング素子が接続された構成でも良い。 The step-up chopper circuit has a capacitor connected in parallel to the solar cell panel, one end of the step-up reactor connected to the negative electrode side of the capacitor, and the other end side of the step-up reactor and the positive electrode of the capacitor A configuration in which a switching element is connected may be used.
前記電力変換装置には、太陽光発電用インバータ装置(太陽光発電用パワーコンディショナ),無停電電源装置(UPS),瞬低補償装置,などを適用しても良い。 For the power conversion device, an inverter device for photovoltaic power generation (power conditioner for photovoltaic power generation), an uninterruptible power supply device (UPS), a sag compensation device, or the like may be applied.
本発明によれば、インバータ回路の交流出力電圧のアンバランスを抑制した電力変換装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the power converter device which suppressed the imbalance of the alternating current output voltage of an inverter circuit.
本発明の目的は、電力変換装置(例えば、太陽光発電用インバータ装置)における交流出力電圧の対地電圧を極力バランス(対象の波形に)させることである。 An object of the present invention is to balance the ground voltage of an AC output voltage in a power conversion device (for example, an inverter device for photovoltaic power generation) as much as possible (to a target waveform).
図5に示したように、昇圧チョッパ回路2とインバータ回路3のマイナス極をコモンとして(共通線で)接続すると、交流出力電圧の対地電圧にはプラス側に直流分(オフセット)が加算される。また、太陽電池パネル1の直流側マイナス極を接地した場合、交流出力電圧の対地電圧にはプラス側に直流分(オフセット)が加算される。この2つの条件から、本発明における太陽光発電用インバータ装置30を提案する。
As shown in FIG. 5, when the negative pole of the boost chopper circuit 2 and the
具体的には、昇圧チョッパ回路2とインバータ回路3のプラス極をコモンとして(共通線で)接続する。また、接地電位をゼロVとし、インバータ回路3の直流側プラス極における対地からの平均電位をP,インバータ回路3の直流側マイナス極における対地からの平均電位をNとした場合、極力P=|N|となるように制御するものである。
Specifically, the positive poles of the boost chopper circuit 2 and the
以下、本発明の実施形態における電力変換装置を図1,図2に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a power converter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[実施形態]
図1は、本実施形態における電力変換装置(例えば、太陽光発電用インバータ装置:以下、太陽光発電用インバータ装置と称する)30を示す概略図である。
[Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a power conversion device (for example, an inverter device for photovoltaic power generation: hereinafter referred to as an inverter device for photovoltaic power generation) 30 in the present embodiment.
太陽光発電用インバータ装置30は、太陽電池パネル1と電源系統4との間に介挿され、太陽電池パネル1から出力される直流電力を交流電力に変換し、電源系統4に出力する。
The photovoltaic power
図1に示すように、本実施形態における太陽光発電用インバータ装置30は、太陽電池パネル1に接続された昇圧チョッパ回路2と、その昇圧チョッパ回路2と電源系統4との間に介挿されたインバータ回路3とを備える。また、前記昇圧チョッパ回路2とインバータ回路3との間には、平滑用コンデンサC2が介挿されている。
As shown in FIG. 1, an
前記太陽電池パネル1は、対地に対して浮遊容量を持つため、プラス極とマイナス極を数[μF]のコンデンサ5,5で接地された状態となっている。
Since the
前記昇圧チョッパ回路2は、コンデンサC1と、昇圧用リアクトルLと、直列に接続された2つのスイッチング素子Sw1,Sw2と、を備えた一般的な昇圧チョッパ回路であり、直流電圧の変動に対して効率良くインバータ回路3を動作させるために直流電圧を昇圧するものである。なお、本実施形態における前記スイッチング素子Sw1,Sw2は自己消弧形の半導体素子(例えば、IGBT等)とフリーホイールダイオードを逆並列に接続したものである。
The step-up chopper circuit 2 is a general step-up chopper circuit including a capacitor C1, a step-up reactor L, and two switching elements Sw1 and Sw2 connected in series. In order to operate the
前記昇圧チョッパ回路2は、コンデンサC1が太陽電池パネル1に並列に接続され、そのコンデンサC1の負極側には昇圧用リアクトルLの一端が接続されている。当該昇圧用リアクトルLの他端側とコンデンサC1の正極側との間にはスイッチング素子Sw2が接続され、そのスイッチング素子Sw2と平滑コンデンサC2との間にはスイッチング素子Sw1が介挿されている。
In the step-up chopper circuit 2, a capacitor C1 is connected in parallel to the
前記昇圧チョッパ回路2では、スイッチング素子Sw2がオンの時は、コンデンサC1から出力されたエネルギーを昇圧用リアクトルLに蓄積させる。そして、スイッチング素子Sw2がオフの時、昇圧用リアクトルLに蓄積されたエネルギーならびにコンデンサC1から出力されたエネルギーが平滑用コンデンサC2に供給される。 In the step-up chopper circuit 2, the energy output from the capacitor C1 is stored in the step-up reactor L when the switching element Sw2 is on. When the switching element Sw2 is off, the energy accumulated in the boosting reactor L and the energy output from the capacitor C1 are supplied to the smoothing capacitor C2.
このように、スイッチング素子Sw2のオン状態の時間とオフ状態の時間との割合を制御(すなわち、デューティ比を決定)することにより、コンデンサC1から供給される電圧を所定の電圧に昇圧することができる。 As described above, the voltage supplied from the capacitor C1 can be boosted to a predetermined voltage by controlling the ratio of the on-state time and the off-state time of the switching element Sw2 (that is, determining the duty ratio). it can.
前記平滑用コンデンサC2は、昇圧チョッパ回路2の出力とインバータ回路3の入力電圧を平滑化する。
The smoothing capacitor C2 smoothes the output of the boost chopper circuit 2 and the input voltage of the
前記インバータ回路3は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、図1に示すように、一般的な三相電圧形インバータを用いるものとする。
The
本実施形態における太陽光発電用インバータ装置30は、昇圧チョッパ回路2とインバータ回路3のプラス極側をコモンとして(共通線で)接続し、太陽電池パネル1の直流側マイナス極を接地した回路である。前記昇圧チョッパ回路2の制御方法、特性等は、従来技術における図3,図5のように、マイナス極側をコモンとして(共通線で)接続した場合と同様である。
The
ここで、インバータ回路3の直流側の正極部における対地からの平均電位をP,負極部における対地からの平均電位をNとすると共に、図1に示すように、太陽電池パネル1の出力直流電圧をEp,インバータ回路3の直流電圧をEcとした場合、Pの電位はEp,Nの電位はEp−Ecとなる。そのため、インバータ回路3の交流出力電圧に加算される直流分(オフセット)の電圧は、Ep−Ec/2と表すことができる。
Here, the average potential from the ground in the positive electrode portion on the DC side of the
そして、電位がP=|N|(すなわち、Ep=|Ep−Ec|)となる2Ep=Ecの場合は、インバータ回路3の直流電圧におけるマイナス極とプラス極の対地電圧のアンバランスが解消される。そのため、本実施形態における太陽光発電用インバータ装置30では、昇圧チョッパ回路2を、2Ep=Ecとなるように制御(デューティ比を決定)することにより、インバータ回路3から出力される交流出力電圧の対地電圧におけるアンバランスを抑制することが可能となる。
When 2Ep = Ec where the potential is P = | N | (ie, Ep = | Ep−Ec |), the imbalance between the negative and positive ground voltages in the DC voltage of the
図2は、本実施形態における太陽光発電用インバータ装置30の交流出力電圧を示すグラフである。図2に示すように、本実施形態における太陽光発電用インバータ装置30は、インバータ回路3の交流出力電圧における対地電圧のアンバランスが解消される。その結果、対地に対する最大電圧が緩和され、絶縁耐力を抑制することが可能となる。
FIG. 2 is a graph showing the AC output voltage of the photovoltaic power
以上示したように、本実施形態における太陽光発電用インバータ装置30によれば、昇圧チョッパ回路2を有し、太陽電池パネル1のマイナス極を接地する場合において、昇圧チョッパ回路2とインバータ回路3のプラス極をコモンと(共通線で接続)した回路とすることにより、インバータ回路3の交流出力電圧の対地電圧におけるアンバランスを解消することが可能となる。
As described above, according to the
また、インバータ回路3の交流出力電圧の対地電圧におけるアンバランスを解消することにより、対地に対する最大電圧が緩和され、絶縁耐力を抑制することが可能となる。
Moreover, by eliminating the imbalance in the ground voltage of the AC output voltage of the
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the present invention has been described in detail only for the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Such variations and modifications are naturally within the scope of the claims.
例えば、実施形態では、三相電圧形のインバータ回路3を適用した電力変換装置30について詳細に説明したが、その他の構成のインバータ回路も適用可能である。
For example, in the embodiment, the
また、前記昇圧チョッパ回路2も実施形態で説明した構成に限られるものではなく、例えば、スイッチング素子Sw1はダイオードに置換しても良い。 The step-up chopper circuit 2 is not limited to the configuration described in the embodiment. For example, the switching element Sw1 may be replaced with a diode.
さらに、実施形態では、電力変換装置30に太陽光発電用インバータ装置を適用したが、電力変換装置30には、無停電電源装置(UPS),瞬低補償装置,太陽光発電用パワーコンディショナなどの種々の電力変換装置が適用可能である。
Furthermore, in the embodiment, an inverter device for photovoltaic power generation is applied to the
1…太陽電池パネル(直流電源)
2…昇圧チョッパ回路
3…インバータ回路
4…電源系統
10,20,30…電力変換装置(太陽光発電用インバータ装置)
C1…コンデンサ
C2…平滑コンデンサ
L…昇圧用リアクトル
Sw1,Sw2…スイッチング素子
1 ... Solar panel (DC power supply)
2 ... Boost
C1 ... Capacitor C2 ... Smoothing capacitor L ... Reactor for boosting Sw1, Sw2 ... Switching element
Claims (1)
直流電源が出力する直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と、
前記昇圧チョッパ回路から出力される直流電圧を三相の交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記昇圧チョッパ回路とインバータ回路との間の直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
を備え、
直流電源のマイナス極を接地し、昇圧チョッパ回路のプラス極とインバータ回路のプラス極を共通線で接続し、
前記昇圧チョッパ回路は、
太陽電池パネルに並列に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの負極側に一端が接続された昇圧用リアクトルと、
その昇圧用リアクトルの他端側とコンデンサの正極の間と、昇圧用リアクトルの他端側と平滑コンデンサの負極側との間、にそれぞれ接続された第1,第2スイッチング素子と、を備え、
直流電源の出力直流電圧をEp,インバータ回路の直流電圧をEcとした場合、2Ep=Ecとなるように、デューティ比を制御することを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device for photovoltaic power generation that converts DC power output from a DC power supply having a stray capacitance to the ground into AC power,
A step-up chopper circuit that boosts the DC voltage output from the DC power supply;
An inverter circuit for converting a DC voltage output from the boost chopper circuit into a three-phase AC voltage;
A smoothing capacitor for smoothing a DC voltage between the boost chopper circuit and the inverter circuit;
With
Ground the negative pole of the DC power supply, connect the positive pole of the boost chopper circuit and the positive pole of the inverter circuit with a common line,
The step-up chopper circuit is
A capacitor connected in parallel to the solar panel;
A boosting reactor having one end connected to the negative electrode side of the capacitor;
First and second switching elements connected between the other end side of the boosting reactor and the positive electrode of the capacitor, and between the other end side of the boosting reactor and the negative electrode side of the smoothing capacitor,
A power converter that controls the duty ratio so that 2Ep = Ec, where Ep is the output DC voltage of the DC power supply and Ec is the DC voltage of the inverter circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011127246A JP5817225B2 (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011127246A JP5817225B2 (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012257342A JP2012257342A (en) | 2012-12-27 |
JP5817225B2 true JP5817225B2 (en) | 2015-11-18 |
Family
ID=47528350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011127246A Active JP5817225B2 (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Power converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5817225B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7021478B2 (en) * | 2017-09-04 | 2022-02-17 | オムロン株式会社 | Photovoltaic system and transducer |
JP6996366B2 (en) * | 2018-03-13 | 2022-01-17 | オムロン株式会社 | Converter and hybrid power supply system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3656694B2 (en) * | 1996-10-14 | 2005-06-08 | 富士電機ホールディングス株式会社 | Power converter |
JP4494562B2 (en) * | 1999-09-28 | 2010-06-30 | 株式会社ダイヘン | Power converter for photovoltaic power generation |
TW200709544A (en) * | 2005-08-29 | 2007-03-01 | Ind Tech Res Inst | Transformer-free power conversion circuit for parallel connection with commercial electricity system |
JP2011078290A (en) * | 2009-10-02 | 2011-04-14 | Tabuchi Electric Co Ltd | Power converter and photovoltaic power generation system |
-
2011
- 2011-06-07 JP JP2011127246A patent/JP5817225B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012257342A (en) | 2012-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10622914B2 (en) | Multi-stage DC-AC inverter | |
US9859814B2 (en) | Method and apparatus for independent control of multiple power converter sources | |
JP6065262B2 (en) | Power supply | |
EP3404820B1 (en) | Power conversion system and power conversion device | |
US20140268897A1 (en) | Method and apparatus for determining a bridge mode for power conversion | |
JP2008199808A (en) | System-interconnected inverter arrangement | |
US20160344233A1 (en) | Uninterruptable power supply with balancing buck/boost converter | |
JP2010041910A (en) | Power supply apparatus | |
JP2013251938A (en) | Switching power supply and electronic apparatus including the same | |
JP2012125090A (en) | Switching power supply and display device with it | |
US9431924B2 (en) | Power source inverter for use with a photovoltaic solar panel | |
JP2014036491A (en) | Dc/dc power conversion device, and power conditioner for photovoltaic system | |
JP5410551B2 (en) | Power converter | |
WO2010103600A1 (en) | Power conversion apparatus | |
JP5817225B2 (en) | Power converter | |
US10033182B2 (en) | Bidirectional electrical signal converter | |
KR101303200B1 (en) | Power converting apparatus based on h-bridge with switch legs | |
JP2011193704A (en) | Dc-ac power converter | |
JP3862320B2 (en) | Grid-connected inverter device | |
US9960636B2 (en) | Power supply system and direct-current converter thereof | |
JP6328506B2 (en) | ACDC converter control device | |
JP5528730B2 (en) | Power converter | |
JP5294908B2 (en) | Power converter | |
Mahdavikhah et al. | A hardware-efficient programmable two-band controller for PFC rectifiers with ripple cancellation circuits | |
JP6025663B2 (en) | Uninterruptible power system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140325 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150130 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150226 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150901 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150914 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Ref document number: 5817225 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |