JP6537723B2 - Grid-connected inverter device - Google Patents
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Description
本発明は、商用電力系統に連系される系統連系インバータ装置に関する。 The present invention relates to a grid-connected inverter device linked to a commercial power system.
系統連系インバータ装置は、複数の太陽電池のそれぞれから出力される電圧を昇圧する複数の昇圧チョッパ部であるコンバータ回路と、複数のコンバータ回路のそれぞれにおいて昇圧された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備える。 The grid-connected inverter device converts the DC voltage boosted in each of the converter circuits, which are a plurality of step-up choppers for boosting the voltage output from each of the plurality of solar cells, into an AC voltage. And an inverter unit.
コンバータ回路は、トランジスタを代表とするスイッチング素子とリアクトルとコンデンサとダイオードとを組み合わせて構成される。このように構成されるコンバータ回路が複数組並列に接続されている場合、複数のコンバータ回路の内、一部のコンバータ回路を構成するダイオードに異常が生じて短絡故障が発生したとき、出力側に接続される別のコンバータ回路の直流電源から入力側、すなわち直流電源側に電流が逆流する。このような逆流電流が太陽電池を代表とする直流電源に入力されると、直流電源の破損または性能劣化を引き起こすおそれがある。 The converter circuit is configured by combining a switching element represented by a transistor, a reactor, a capacitor and a diode. In the case where a plurality of converter circuits configured in this manner are connected in parallel, when a failure occurs in a diode that constitutes a part of the plurality of converter circuits and a short circuit failure occurs, the output side Current flows from the DC power supply of another converter circuit to be connected back to the input side, that is, the DC power supply side. If such a backflow current is input to a DC power supply represented by a solar cell, the DC power supply may be damaged or its performance may be degraded.
特許文献1に開示される従来技術は、入力される直流電圧がコンバータ回路の出力電圧と同じ値まで上昇したことを検出することにより、ダイオードが短絡故障したと判定し、コンバータの回路を停止することで直流電源の破損または性能劣化を防止している。 The prior art disclosed in Patent Document 1 determines that the diode has a short circuit failure by detecting that the input DC voltage has risen to the same value as the output voltage of the converter circuit, and stops the converter circuit. This prevents damage or performance degradation of the DC power supply.
コンバータ回路の入力側に接続される直流電源が太陽電池の場合、直列に接続される太陽電池の枚数が住宅の屋根の形状により異なるため、複数のコンバータ回路のそれぞれに印加される電圧が異なる値となる。具体的に説明すると、第1から第4のコンバータ回路までの複数組みのコンバータ回路を備える系統連系インバータ装置において、第1から第3までコンバータ回路のそれぞれに印加される第1の入力電圧が同一であり、第4のコンバータ回路に印加される第2の入力電圧が第1の入力電圧よりも小さいときに第4のコンバータ回路のダイオードが短絡故障したとする。このとき、第1から第3までコンバータ回路のそれぞれに接続される第1から第3の太陽電池ストリングのそれぞれの出力電圧と第4のコンバータ回路に接続される第4の太陽電池ストリングの出力電圧との電圧差と、各太陽電池ストリングのダイオード特性とにより、第4の太陽電池ストリングに逆電流が生じる。特許文献1に開示される従来技術は、ダイオード故障を検出してコンバータ回路の動作を停止するように構成されているが、上述した事象においては、逆電流を停止することができず、太陽電池の性能劣化または破損を引き起こすおそれがある。 When the DC power source connected to the input side of the converter circuit is a solar cell, the number of solar cells connected in series varies depending on the shape of the roof of the house, so the voltage applied to each of the plurality of converter circuits varies It becomes. Specifically, in the grid-connected inverter device including a plurality of sets of converter circuits from the first to the fourth converter circuit, the first input voltage applied to each of the first to the third converter circuits is It is assumed that the diode of the fourth converter circuit is short-circuited, which is identical and the second input voltage applied to the fourth converter circuit is smaller than the first input voltage. At this time, the output voltages of the first to third solar cell strings connected to the first to third converter circuits and the output voltage of the fourth solar cell string connected to the fourth converter circuit And the diode characteristics of each solar cell string cause a reverse current in the fourth solar cell string. The prior art disclosed in Patent Document 1 is configured to detect a diode failure and stop the operation of the converter circuit, but in the above-mentioned event, the reverse current can not be stopped, and the solar cell May cause the performance degradation or damage of the
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、直流電源の性能劣化を防止できる系統連系インバータ装置を得ることを目的とする。 This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the grid connection inverter apparatus which can prevent performance degradation of DC power supply.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の系統連系インバータ装置は、複数の直流電源のそれぞれから出力される電力が入力される複数のコンバータ回路と、複数のコンバータ回路のそれぞれから出力される直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路と、複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するダイオードの短絡故障を検出する短絡故障検出部と、短絡故障検出部がダイオードの短絡故障を検出したとき、複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するスイッチング素子を制御するためのゲートパルス指令を出力するゲートパルス指令生成部とを備え、前記複数のコンバータ回路はそれぞれ、リアクトル、スイッチング素子、およびダイオードにより、前記複数の太陽電池のそれぞれから入力される直流電圧を昇圧する昇圧回路を構成するコンバータ回路であり、前記太陽電池から供給される電力により系統連系インバータ装置を構成する機器の駆動電力を生成する系統連系インバータ装置であって、短絡故障検出部がダイオードの短絡故障を検出したとき、ゲートパルス指令生成部は、短絡故障した前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子の動作を停止させ、かつ、短絡故障していない前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子を短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする。 In order to solve the problems described above and to achieve the object, the grid-connected inverter device of the present invention comprises a plurality of converter circuits to which power output from each of a plurality of DC power supplies is input, and a plurality of converter circuits. An inverter circuit that converts a DC voltage output from each into an AC voltage, a short circuit fault detection unit that detects a short circuit fault of a diode that configures each of the plurality of converter circuits, and a short circuit fault detection unit detects a short circuit fault of the diode And a gate pulse command generation unit for outputting a gate pulse command for controlling a switching element forming each of the plurality of converter circuits, wherein each of the plurality of converter circuits includes a reactor, a switching element, and a diode. , Boost DC voltage input from each of the plurality of solar cells A converter circuit constituting a voltage divider circuit, wherein a system interconnection inverter device for generating a driving power of the devices constituting the system interconnection inverter device by electric power supplied from the solar cell, short-circuit failure detecting section is a diode The gate pulse command generation unit stops the operation of the switching element forming the converter circuit including the diode short- circuited and detects the short circuit failure , and configures the converter circuit including the diode not short-circuited. And a gate pulse command for shorting the switching element .
本発明に係る系統連系インバータ装置は、直流電源の性能劣化を防止できるという効果を奏する。 The grid-connected inverter device according to the present invention has the effect of being able to prevent the performance deterioration of the DC power supply.
以下に、本発明の実施の形態に係る系統連系インバータ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a grid interconnection inverter device according to an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. The present invention is not limited by the embodiment.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る系統連系インバータ装置を含む太陽光発電システムを示す図である。太陽光発電システム100は、複数の直流電源である太陽電池ストリング1a,1b,1c,1dと、複数の太陽電池ストリング1a,1b,1c,1dが接続される系統連系インバータ装置3とを備える。以下では、複数の太陽電池ストリング1a,1b,1c,1dを「複数の太陽電池ストリング1」と省略する場合がある。複数の太陽電池ストリング1のそれぞれは、不図示の複数の太陽電池モジュールが直列に接続された構成であり、日射量に応じた直流電力を発生する。Embodiment 1
FIG. 1 is a view showing a solar power generation system including a grid-connected inverter device according to Embodiment 1 of the present invention. The solar
系統連系インバータ装置3はコンバータ制御部16を備える。コンバータ制御部16は、複数のコンバータ回路4a,4b,4c,4dのそれぞれを制御するためのゲートパルス指令Gsを生成し、複数のゲートパルス発生器17a,17b,17c,17dのそれぞれに対して出力する。実施の形態に係る系統連系インバータ装置3は、コンバータ制御部16によるゲートパルス指令Gsの動作に特徴がある。以下では複数のコンバータ回路4a,4b,4c,4dを「複数のコンバータ回路4」と省略する場合がある。また複数のゲートパルス発生器17a,17b,17c,17dを「複数のゲートパルス発生器17」と省略する場合がある。
The grid-connected
以下に、コンバータ制御部16を中心として系統連系インバータ装置3を構成する機器の構成を具体的に説明する。
Below, the structure of the apparatus which comprises the grid
系統連系インバータ装置3は、複数の正極入力端子101a,101b,101c,101dと、複数の負極入力端子102a,102b,102c,102dと、系統出力端子103,104とを備える。
The grid-connected
正極入力端子101aには太陽電池ストリング1aの正極出力端が接続され、負極入力端子102aには太陽電池ストリング1aの負極出力端が接続される。以下同様に、正極入力端子101b,101c,101dのそれぞれには、太陽電池ストリング1b,1c,1dの正極出力端が接続される。負極入力端子102b,102c,102dのそれぞれには、太陽電池ストリング1b,1c,1dの負極出力端が接続される。
The positive electrode output terminal of the solar cell string 1a is connected to the positive
系統出力端子103,104には、商用電力系統2に繋がる2つの系統接続線が接続される。
Two grid connection lines connected to the commercial power grid 2 are connected to the
また系統連系インバータ装置3は、複数の平滑用コンデンサ7a,7b,7c,7dと、複数のコンバータ回路4と、平滑用コンデンサ8と、インバータ回路5と、出力リレー6とを備える。
The grid-connected
平滑用コンデンサ7aは、太陽電池ストリング1aから出力されてコンバータ回路4aに入力される直流電圧を平滑する。平滑用コンデンサ7aの一端は、正極側の直流母線Pを介して、正極入力端子101aとコンバータ回路4aの正極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ7aの他端は、負極側の直流母線Nを介して、負極入力端子102aとコンバータ回路4aの負極入力端とに接続される。
The
コンバータ回路4aは、リアクトル9a、スイッチング素子10aおよびダイオード11aを有する。
リアクトル9aの一端は、コンバータ回路4aの正極入力端である。リアクトル9aの一端は、正極入力端子101aと平滑用コンデンサ7aの一端とに接続される。リアクトル9aの他端は、ダイオード11aのアノードと、スイッチング素子10aのコレクタとに接続される。
One end of the reactor 9a is a positive electrode input end of the
ダイオード11aのカソードは、コンバータ回路4aの正極出力端である。ダイオード11aのカソードは、平滑用コンデンサ8の一端とインバータ回路5の正極入力端とに接続される。
The cathode of the
スイッチング素子10aのエミッタは、平滑用コンデンサ7aの他端と平滑用コンデンサ8の他端とに接続される。スイッチング素子10aのゲートには、ゲートパルス発生器17aから出力されるゲートパルス信号17a1が入力される。ゲートパルス信号17a1は、太陽電池ストリング1aから出力された電圧を、インバータ回路5が交流電圧を生成するために必要な電圧に昇圧する信号、またはダイオード11aが短絡故障検出時にスイッチング素子10aを短絡する信号である。
The emitter of the
ゲートパルス発生器17aは、コンバータ制御部から入力されるゲートパルス指令Gsに基づき、ゲートパルス信号17a1をスイッチング素子10aに出力する。
The
平滑用コンデンサ7bは、太陽電池ストリング1bから出力されてコンバータ回路4bに入力される直流電圧を平滑する。平滑用コンデンサ7bの一端は、正極側の直流母線Pを介して、正極入力端子101bとコンバータ回路4bの正極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ7bの他端は、負極側の直流母線Nを介して、負極入力端子102bとコンバータ回路4bの負極入力端とに接続される。
コンバータ回路4bは、リアクトル9b、スイッチング素子10bおよびダイオード11bを有する。
リアクトル9bの一端は、コンバータ回路4bの正極入力端である。リアクトル9bの一端は、正極入力端子101bと平滑用コンデンサ7bの一端とに接続される。リアクトル9bの他端は、ダイオード11bのアノードと、スイッチング素子10bのコレクタとに接続される。
One end of the
ダイオード11bのカソードは、コンバータ回路4bの正極出力端である。ダイオード11bのカソードは、平滑用コンデンサ8の一端とインバータ回路5の正極入力端とに接続される。
The cathode of the diode 11 b is a positive output end of the
スイッチング素子10bのエミッタは、平滑用コンデンサ7bの他端と平滑用コンデンサ8の他端とに接続される。スイッチング素子10bのゲートには、ゲートパルス発生器17bから出力されるゲートパルス信号17b1が入力される。ゲートパルス信号17b1は、太陽電池ストリング1bから出力された電圧を、インバータ回路5が交流電圧を生成するために必要な電圧に昇圧し、ダイオード11bが短絡故障検出時にスイッチング素子10bを短絡する信号である。
The emitter of the switching element 10 b is connected to the other end of the
ゲートパルス発生器17bは、コンバータ制御部から入力されるゲートパルス指令Gsに基づき、ゲートパルス信号17b1をスイッチング素子10bに出力する。 The gate pulse generator 17b outputs the gate pulse signal 17b1 to the switching element 10b based on the gate pulse command Gs input from the converter control unit.
平滑用コンデンサ7cは、太陽電池ストリング1cから出力されてコンバータ回路4cに入力される直流電圧を平滑する。平滑用コンデンサ7cの一端は、正極側の直流母線Pを介して、正極入力端子101cとコンバータ回路4cの正極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ7cの他端は、負極側の直流母線Nを介して、負極入力端子102cとコンバータ回路4cの負極入力端とに接続される。
The smoothing
コンバータ回路4cは、リアクトル9c、スイッチング素子10cおよびダイオード11cを有する。
リアクトル9cの一端は、コンバータ回路4cの正極入力端である。リアクトル9cの一端は、正極入力端子101cと平滑用コンデンサ7cの一端とに接続される。リアクトル9cの他端は、ダイオード11cのアノードと、スイッチング素子10cのコレクタとに接続される。
One end of the
ダイオード11cのカソードは、コンバータ回路4cの正極出力端である。ダイオード11cのカソードは、平滑用コンデンサ8の一端とインバータ回路5の正極入力端とに接続される。
The cathode of the diode 11c is a positive output end of the
スイッチング素子10cのエミッタは、平滑用コンデンサ7cの他端と平滑用コンデンサ8の他端とに接続される。スイッチング素子10cのゲートには、ゲートパルス発生器17cから出力されるゲートパルス信号17c1が入力される。ゲートパルス信号17c1は、太陽電池ストリング1cから出力された電圧を、インバータ回路5が交流電圧を生成するために必要な電圧に昇圧し、ダイオード11cが短絡故障検出時にスイッチング素子10cを短絡する信号である。
The emitter of the switching
ゲートパルス発生器17cは、コンバータ制御部から入力されるゲートパルス指令Gsに基づき、ゲートパルス信号17c1をスイッチング素子10cに出力する。
The
平滑用コンデンサ7dは、太陽電池ストリング1dから出力されてコンバータ回路4dに入力される直流電圧を平滑する。平滑用コンデンサ7dの一端は、正極側の直流母線Pを介して、正極入力端子101dとコンバータ回路4dの正極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ7dの他端は、負極側の直流母線Nを介して、負極入力端子102dとコンバータ回路4dの負極入力端とに接続される。
The smoothing
コンバータ回路4dは、リアクトル9d、スイッチング素子10dおよびダイオード11dを有する。
リアクトル9dの一端は、コンバータ回路4dの正極入力端である。リアクトル9dの一端は、正極入力端子101dと平滑用コンデンサ7dの一端とに接続される。リアクトル9dの他端は、ダイオード11dのアノードと、スイッチング素子10dのコレクタとに接続される。
One end of the
ダイオード11dのカソードは、コンバータ回路4dの正極出力端である。ダイオード11dのカソードは、平滑用コンデンサ8の一端とインバータ回路5の正極入力端とに接続される。
The cathode of the
スイッチング素子10dのエミッタは、平滑用コンデンサ7dの他端と平滑用コンデンサ8の他端とに接続される。スイッチング素子10dのゲートには、ゲートパルス発生器17dから出力されるゲートパルス信号17d1が入力される。ゲートパルス信号17d1は、太陽電池ストリング1dから出力された電圧を、インバータ回路5が交流電圧を生成するために必要な電圧に昇圧し、ダイオード11dが短絡故障検出時にスイッチング素子10dを短絡する信号である。
The emitter of the switching element 10 d is connected to the other end of the smoothing
ゲートパルス発生器17dは、コンバータ制御部から入力されるゲートパルス指令Gsに基づき、ゲートパルス信号17d1をスイッチング素子10dに出力する。 The gate pulse generator 17d outputs the gate pulse signal 17d1 to the switching element 10d based on the gate pulse command Gs input from the converter control unit.
平滑用コンデンサ8の一端は、複数のダイオード11a,11b,11c,11dのそれぞれのカソードと、インバータ回路5の正極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ8の他端は、複数のダイオード11a,11b,11c,11dのそれぞれのアノードと、インバータ回路5の負極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ8は、複数のコンバータ回路4のそれぞれから出力されてインバータ回路5に入力される直流電圧を平滑する。
One end of the smoothing
インバータ回路5は平滑用コンデンサ8の充電電圧を交流電圧に変換する動作する。インバータ回路5の交流出力端は、出力リレー6を介して系統出力端子103,104に接続される。
The
出力リレー6は、インバータ回路5と、2つの系統出力端子103,104との間に配置される。出力リレー6はインバータ回路5と商用電力系統2との接続路を開閉する機能である。
The
また系統連系インバータ装置3は、複数の電流検出器12a,12b,12c,12dと、複数の電圧検出器13a,13b,13c,13dとを備える。複数の電流検出器12a,12b,12c,12dと、複数の電圧検出器13a,13b,13c,13dと、コンバータ制御部16とは、系統連系インバータ装置3の制御部200を構成する。
The grid-connected
制御部200は、複数のコンバータ回路4を駆動させるために用いられる。具体的には、制御部200は、複数の太陽電池ストリング1の動作点を最大電力点に追従させる最大電力追尾制御であるMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御により決定されたゲートパルス指令を生成する。または制御部200は、複数のコンバータ回路4のそれぞれを構成するダイオード11a,11b,11c,11dの短絡故障を検出したとき、複数のコンバータ回路4のそれぞれを構成するスイッチング素子10a,10b,10c,10dを短絡するゲートパルス信号17a1,17b1,17c1,17d1を生成する。
なお図1に示すスイッチング素子10a,10b,10c,10dは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であるが、IGBT以外のトランジスタでもよい。一例としてはMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)である。
The
また系統連系インバータ装置3では4つのコンバータ回路4a,4b,4c,4dが用いられているが、コンバータ回路数は2つ以上であればよい。また実施の形態1ではコンバータ回路4a,4b,4c,4dの一例を示すが、コンバータ回路の構成は図示例に限定されず、スイッチング素子10a,10b,10c,10dおよびダイオード11a,11b,11c,11dを用いて、直流電圧を所望の直流電圧値に変換する電力変換回路であれば他の電力変換回路でもよい。
Moreover, although four
また図1では4つの太陽電池ストリング1a,1b,1c,1dが系統連系インバータ装置3に接続されているが、太陽電池ストリングの接続数は図示例に限定されるものではなく、2つ以上あればよい。この場合、太陽光発電システム100には、太陽電池ストリングの数に対応する数のコンバータ回路4が用いられる。
Although four
以下、制御部200の構成を具体的に説明する。
Hereinafter, the configuration of the
負極入力端子102aとコンバータ回路4aとの間の負極側の直流母線Nには、電流検出素子30aが配置される。電流検出素子30aは、当該位置における電流値を検出する。電流検出素子30aには、カレントトランスまたはシャント抵抗が用いられる。
A
電流検出器12aは、増幅器またはレベルシフト回路で実現され、電流検出素子30aで検出された電流に正比例した電圧を、電力演算器14aが取り扱い可能な低圧範囲内の電流検出電圧に変換して出力する。この電流検出電圧は、太陽電池ストリング1aの出力電流の電流値Isaに相当する。電流検出器12aから出力された電流値Isaは、コンバータ制御部16に入力される。
The
電圧検出器13aの一端は、正極側の直流母線Pにおいて、正極入力端子101aとリアクトル9aの一端と平滑用コンデンサ7aの一端とに接続される。電圧検出器13aの他端は、負極側の直流母線Nにおいて、負極入力端子102aと平滑用コンデンサ7aの他端とに接続される。
One end of the
電圧検出器13aは、太陽電池ストリング1aの出力電圧値である電圧値Vsaを検出する。電圧検出器13aから出力された電圧値Vsaは、コンバータ制御部16に入力される。
The
負極入力端子102bとコンバータ回路4bとの間の負極側の直流母線Nには、電流検出素子30bが配置される。電流検出素子30bは、当該位置における電流値を検出する。電流検出素子30bには、カレントトランスまたはシャント抵抗が用いられる。
A
電流検出器12bは、増幅器またはレベルシフト回路で実現され、電流検出素子30bで検出された電流に正比例した電圧を、電力演算器14bが取り扱い可能な低圧範囲内の電流検出電圧に変換して出力する。この電流検出電圧は、太陽電池ストリング1bの出力電流の電流値Isbに相当する。電流検出器12bから出力された電流値Isbは、コンバータ制御部16に入力される。
The
電圧検出器13bの一端は、正極側の直流母線Pにおいて、正極入力端子101bとリアクトル9bの一端と平滑用コンデンサ7bの一端とに接続される。電圧検出器13bの他端は、負極側の直流母線Nにおいて、負極入力端子102bと平滑用コンデンサ7bの他端とに接続される。電圧検出器13bは、太陽電池ストリング1bの出力電圧値である電圧値Vsbを検出する。電圧検出器13bから出力された電圧値Vsbは、コンバータ制御部16に入力される。
One end of the
負極入力端子102cとコンバータ回路4cとの間の負極側の直流母線Nには、電流検出素子30cが配置される。電流検出素子30cは、当該位置における電流値を検出する。電流検出素子30cには、カレントトランスまたはシャント抵抗が用いられる。
A
電流検出器12cは、増幅器またはレベルシフト回路で実現され、電流検出素子30cで検出された電流に正比例した電圧を、電力演算器14cが取り扱い可能な低圧範囲内の電流検出電圧に変換して出力する。この電流検出電圧は、太陽電池ストリング1cの出力電流の電流値Iscに相当する。電流検出器12cから出力された電流値Iscは、コンバータ制御部16に入力される。
The
電圧検出器13cの一端は、正極側の直流母線Pにおいて、正極入力端子101cとリアクトル9cの一端と平滑用コンデンサ7cの一端とに接続される。電圧検出器13cの他端は、負極側の直流母線Nにおいて、負極入力端子102cと平滑用コンデンサ7cの他端とに接続される。電圧検出器13cは、太陽電池ストリング1cの出力電圧値である電圧値Vscを検出する。電圧検出器13cから出力された電圧値Vscは、コンバータ制御部16に入力される。
One end of the
負極入力端子102dとコンバータ回路4dとの間の負極側の直流母線Nには、電流検出素子30dが配置される。電流検出素子30dは、当該位置における電流値を検出する。電流検出素子30dには、カレントトランスまたはシャント抵抗が用いられる。
A
電流検出器12dは、増幅器またはレベルシフト回路で実現され、電流検出素子30dで検出された電流に正比例した電圧を、電力演算器14dが取り扱い可能な低圧範囲内の電流検出電圧に変換して出力する。この電流検出電圧は、太陽電池ストリング1dの出力電流の電流値Isdに相当する。電流検出器12dから出力された電流値Isdは、コンバータ制御部16に入力される。
The
電圧検出器13dの一端は、正極側の直流母線Pにおいて、正極入力端子101dとリアクトル9dの一端と平滑用コンデンサ7dの一端とに接続される。電圧検出器13dの他端は、負極側の直流母線Nにおいて、負極入力端子102dと平滑用コンデンサ7dの他端とに接続される。電圧検出器13dは、太陽電池ストリング1dの出力電圧値である電圧値Vsdを検出する。電圧検出器13dから出力された電圧値Vsdは、コンバータ制御部16に入力される。
One end of the
コンバータ制御部16は、複数の電流値Isa,Isb,Isc,Isdと、複数の電圧値Vsa,Vsb,Vsc,Vsdとに基づき、複数のコンバータ回路4を動作させるためのゲートパルス指令Gsを生成して、複数のゲートパルス発生器17に出力する。
具体的には、コンバータ制御部16は、複数のコンバータ回路4のそれぞれを構成するダイオード11a,11b,11c,11dの何れかが短絡故障しているか否か、すなわちダイオード11a,11b,11c,11dの何れかの短絡故障の有無を判定する。またコンバータ制御部16は、複数のコンバータ回路4を複数の太陽電池ストリング1の最大電力点で動作させる第1のゲートパルス指令21aを生成する。そしてコンバータ制御部16は、第1のゲートパルス指令21aと、短絡故障発生時に複数のコンバータ回路4の全てのスイッチング素子を短絡する第2のゲートパルス指令22aとの何れかを選択し、選択した第1のゲートパルス指令21aまたは第2のゲートパルス指令22aをゲートパルス指令Gsとして、複数のゲートパルス発生器17へ出力する。
Specifically,
次にコンバータ制御部16の構成を詳細に説明する。
Next, the configuration of
図2は図1に示すコンバータ制御部16の構成図である。図2に示すコンバータ制御部16は短絡故障検出部20、MPPT制御部21およびゲートパルス指令生成部22を備える。
FIG. 2 is a block diagram of
短絡故障検出部20は複数の電流検出器12a,12b,12c,12dで検出された電流値Isa,Isb,Isc,Isdを入力し、電流値Isa,Isb,Isc,Isdに基づき複数のコンバータ回路4のそれぞれを構成するダイオード11a,11b,11c,11dの何れかの短絡故障の有無を判定する。
The short circuit
複数のコンバータ回路4のそれぞれを構成するダイオード11a,11b,11c,11dが短絡故障せずに正常な場合、電流値Isa,Isb,Isc,Isd≧0となる。一方、複数のコンバータ回路4のそれぞれを構成するダイオード11a,11b,11c,11dの何れかが短絡故障した場合、その電流値は0よりも小さい値となる。ダイオード11dが短絡故障したとき、コンバータ回路4dに接続される太陽電池ストリング1dに逆電流が流れるため、電流検出器12dで検出される電流値はIsd<0となる。
When the
すなわち短絡故障検出部20は、下記(1)式に基づきダイオード11a,11b,11c,11dの何れにも短絡故障が生じていないことを判定し、下記(2)式に基づきダイオード11a,11b,11c,11dの何れかに短絡故障が生じていることを判定する。そして短絡故障検出部20は、短絡故障の有無を示す判定結果20aをゲートパルス指令生成部22へ出力する。
That is, the short circuit
Isa≧0、Isb≧0、Isc≧0およびIsd≧0・・・(1)
Isa<0、Isb<0、Isc<0またはIsd<0・・・(2)Isa ≧ 0, Isb ≧ 0, Isc ≧ 0 and Isd ≧ 0 (1)
Isa <0, Isb <0, Isc <0 or Isd <0 (2)
上記の特許文献1では、入力される直流電圧がコンバータ回路の出力電圧と同じ値まで上昇したときに短絡故障を検出するように構成されている。ところが、太陽電池が直流電源として接続される場合、ダイオードが短絡故障していなくても、太陽電池の接続枚数によっては入力される直流電圧がコンバータ回路の出力電圧と同じ値になる場合がある。このため入力される直流電圧とコンバータ回路の出力電圧との比較ではダイオードの短絡故障を誤検出する可能性がある。 In Patent Document 1 described above, the short circuit fault is detected when the input DC voltage rises to the same value as the output voltage of the converter circuit. However, when the solar cell is connected as a DC power supply, the input DC voltage may be the same value as the output voltage of the converter circuit depending on the number of connected solar cells even if the diode does not have a short circuit failure. For this reason, there is a possibility that the short circuit fault of the diode is erroneously detected in comparison between the input DC voltage and the output voltage of the converter circuit.
このような短絡故障の誤検出を防止するため、実施の形態1に係る系統連系インバータ装置3のコンバータ制御部16は、太陽電池と系統連系インバータ装置3との間に流れる電流の向きにより短絡故障の有無を判定するように構成されている。
In order to prevent such erroneous detection of a short circuit failure,
MPPT制御部21は、複数の電流検出器12a,12b,12c,12dで検出された電流値Isa,Isb,Isc,Isdと、複数の電圧検出器13a,13b,13c,13dで検出された電圧値Vsa,Vsb,Vsc,Vsdとを入力とし、MPPT制御により決定された第1のゲートパルス指令21aを生成して、ゲートパルス指令生成部22へ出力する。
The
太陽電池ストリングの最大電力点を検出するMPPT制御は、一般的に良く知られている山登り法で実施される。なおMPPT制御はさまざまな方法が提案されているため、山登り法以外の制御で実施されるものでもよい。太陽電池の出力特性は最大電力点をもつため、山登り法は太陽電池の電力の増加減により、最大点の方向を推測し、電圧、電流を少しずつ変化させることで最大点を検出する方法である。 MPPT control for detecting the maximum power point of a solar cell string is generally implemented by a well-known hill climbing method. In addition, since various methods are proposed for MPPT control, it may be implemented by control other than the hill climbing method. Since the output characteristics of the solar cell have the maximum power point, the hill climbing method estimates the direction of the maximum point by increasing and decreasing the power of the solar cell, and detects the maximum point by changing the voltage and current little by little. is there.
ゲートパルス指令生成部22は、短絡故障検出部20から出力された短絡故障の有無を示す判定結果20aと、MPPT制御部21から出力された第1のゲートパルス指令21aとを入力し、判定結果20aに基づき短絡故障の有無を判定する。そしてゲートパルス指令生成部22は、短絡故障の判定結果に応じて、前述した第1のゲートパルス指令21aをゲートパルス指令Gsとしてゲートパルス発生器17a,17b,17c,17dへ出力し、またはゲートパルス指令生成部22で生成される第2のゲートパルス指令22aを生成しゲートパルス指令Gsとしてゲートパルス発生器17a,17b,17c,17dへ出力する。
The gate pulse command generation unit 22 inputs the
具体的には、判定結果20aにより短絡故障が生じていないと判定したゲートパルス指令生成部22は、MPPT制御部21から出力された第1のゲートパルス指令21aをゲートパルス指令Gsとしてゲートパルス発生器17a,17b,17c,17dへ出力する。判定結果20aにより短絡故障が生じていると判定したゲートパルス指令生成部22は、複数のコンバータ回路4の全てのスイッチング素子10a,10b,10c,10dを短絡する第2のゲートパルス指令22aを生成し、第2のゲートパルス指令22aをゲートパルス指令Gsとしてゲートパルス発生器17a,17b,17c,17dへ出力する。
Specifically, gate pulse command generation unit 22 that has determined that short circuit failure has not occurred according to
コンバータ制御部16の構成をさらに詳細に説明する。
The configuration of
ダイオードが短絡故障した場合、複数のコンバータ回路4のそれぞれを構成する全てのスイッチング素子10a,10b,10c,10dの動作を停止したときでも太陽電池ストリングへの逆電流を停止することができない。そこでコンバータ制御部16は、ダイオードが短絡故障したコンバータ回路に接続される太陽電池ストリングに逆電流を流さないために、複数のコンバータ回路4のそれぞれを構成する全てのスイッチング素子10a,10b,10c,10dを短絡させることにより、複数の太陽電池ストリング1を全て短絡状態にさせる。これによりダイオードが短絡故障したコンバータ回路に接続される太陽電池ストリングに逆電流が流れることを防止できる。
When the diode has a short circuit failure, the reverse current to the solar cell string can not be stopped even when the operation of all the
以上に説明したコンバータ制御部16の動作を図3を用いて説明する。
The operation of
図3は本発明の実施の形態1に係る系統連系インバータ装置のコンバータ制御部によるダイオード短絡故障判定時の動作に係わるフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart relating to an operation at the time of determination of a diode short circuit failure by the converter control unit of the grid-connected inverter device according to Embodiment 1 of the present invention.
(S1)短絡故障検出部20は、複数の電流検出器12a,12b,12c,12dにより検出された電流値Isa,Isb,Isc,Isdを入力する。
(S1) The short circuit
(S2)短絡故障検出部20は下記(3)式によりコンバータ回路4aのダイオード11aが短絡故障しているか否かを判定する。
(S2) The short circuit
Isa≧0[A]・・・(3) Isa 0 0 [A] (3)
(S3)電流値Isaが上記(3)式の条件を満たす場合(S2,Yes)、短絡故障検出部20はコンバータ回路4aのダイオード11aが正常であると判定し、判定結果20aをゲートパルス指令生成部22へ出力する。
(S3) When the current value Isa satisfies the condition of the above equation (3) (S2, Yes), the short circuit
(S4)電流値Isaが上記(3)式の条件を満たさない場合(S2,No)、短絡故障検出部20はコンバータ回路4aのダイオード11aが短絡故障していると判定し、判定結果20aをゲートパルス指令生成部22へ出力する。
(S4) When the current value Isa does not satisfy the condition of the above equation (3) (S2, No), the short circuit
(S5)短絡故障検出部20は下記(4)式によりコンバータ回路4bのダイオード11bが短絡故障しているか否かを判定する。
Isb≧0[A]・・・(4)(S5) The short circuit
Isb 0 0 [A] (4)
(S6)電流値Isbが上記(4)式の条件を満たす場合(S5,Yes)、短絡故障検出部20はコンバータ回路4bのダイオード11bが正常であると判定し、判定結果20aをゲートパルス指令生成部22へ出力する。
(S6) When the current value Isb satisfies the condition of the above equation (4) (S5, Yes), the short-circuit
(S7)電流値Isbが上記(4)式の条件を満たさない場合(S5,No)、短絡故障検出部20はコンバータ回路4bのダイオード11bが短絡故障していると判定し、判定結果20aをゲートパルス指令生成部22へ出力する。
(S7) If the current value Isb does not satisfy the condition of the above equation (4) (S5, No), the short circuit
(S8)短絡故障検出部20は下記(5)式によりコンバータ回路4cのダイオード11cが短絡故障しているか否かを判定する。
(S8) The short circuit
Isc≧0[A]・・・(5) Isc 0 0 [A] (5)
(S9)電流値Iscが上記(5)式の条件を満たす場合(S8,Yes)、短絡故障検出部20はコンバータ回路4cのダイオード11cが正常であると判定し、判定結果20aをゲートパルス指令生成部22へ出力する。
(S9) If the current value Isc satisfies the condition of the above equation (5) (S8, Yes), the short circuit
(S10)電流値Iscが上記(5)式の条件を満たさない場合(S8,No)、短絡故障検出部20はコンバータ回路4cのダイオード11cが短絡故障していると判定し、判定結果20aをゲートパルス指令生成部22へ出力する。
(S10) If the current value Isc does not satisfy the condition of the above equation (5) (S8, No), the short circuit
(S11)短絡故障検出部20は下記(6)式によりコンバータ回路4dのダイオード11dが短絡故障しているか否かを判定する。
(S11) The short circuit
Isd≧0[A]・・・(6) Isd 0 0 [A] (6)
(S12)電流値Isdが上記(6)式の条件を満たす場合(S11,Yes)、短絡故障検出部20はコンバータ回路4dのダイオード11dが正常であると判定し、判定結果20aをゲートパルス指令生成部22へ出力する。
(S12) When the current value Isd satisfies the condition of the above equation (6) (S11, Yes), the short-circuit
(S13)電流値Isdが上記(6)式の条件を満たさない場合(S11,No)、短絡故障検出部20はコンバータ回路4dのダイオード11dが短絡故障していると判定し、判定結果20aをゲートパルス指令生成部22へ出力する。
(S13) When the current value Isd does not satisfy the condition of the above equation (6) (S11, No), the short circuit
(S14)MPPT制御部21はMPPT制御により決定された第1のゲートパルス指令21aを演算する。
(S14) The
(S15)ゲートパルス指令生成部22は、S2からS12で短絡故障検出部20から出力された判定結果20aにより、ダイオードの短絡故障の有無を判定する。
(S15) The gate pulse command generation unit 22 determines the presence or absence of a short circuit failure of the diode based on the
(S16)ダイオードに短絡故障が有る場合(S15,Yes)、ゲートパルス指令生成部22は、全てのスイッチング素子10a,10b,10c,10dを短絡させるスイッチング素子短絡指令である第2のゲートパルス指令22aを生成し、ゲートパルス指令Gsとして複数のゲートパルス発生器17a,17b,17c,17dのそれぞれに対して出力する。
(S16) If there is a short circuit failure in the diode (S15, Yes), gate pulse command generation unit 22 generates a second gate pulse command that is a switching element short circuit command to short all switching
(S17)ダイオードに短絡故障がない場合(S15,No)、ゲートパルス指令生成部22は、S14で演算された第1のゲートパルス指令21aを選択し、ゲートパルス指令Gsとして複数のゲートパルス発生器17a,17b,17c,17dのそれぞれに対して出力する。
(S17) If the diode does not have a short circuit failure (S15, No), the gate pulse command generation unit 22 selects the first
(S18)複数のゲートパルス発生器17a,17b,17c,17dは、受信したゲートパルス指令Gsの種類に対応するゲートパルス信号17a1,17b1,17c1,17d1を発生する。すなわち、第1のゲートパルス指令21aに対応するゲートパルス指令Gsである場合、太陽電池ストリング1aから出力された電圧を昇圧させるゲートパルス信号17a1,17b1,17c1,17d1が発生する。第2のゲートパルス指令22aに対応するゲートパルス指令Gsである場合、全てのスイッチング素子10a,10b,10c,10dを短絡させるゲートパルス信号17a1,17b1,17c1,17d1が発生する。
(S18) The plurality of
以下では系統連系インバータ装置3の動作を具体的な数値を用いて説明する。なお以下で説明する数値は一例であり、系統連系インバータ装置3の動作で用いられる数値はこれらに限定されるものではない。
In the following, the operation of the grid-connected
本実施の形態においては、コンバータ回路4dのダイオード11dが故障したときを例として説明する。具体的な数値は下記(7)式から(11)式の通りである。
Vsa、Vsb、Vsc=300[V]・・・(7)
Vsd=100[V]・・・(8)
Isa、Isb、Isc=5[A]・・・(9)
Isd=−30[A]・・・(10)
太陽電池ストリングの短絡電流=10[A]・・・(11)In the present embodiment, a case where the
Vsa, Vsb, Vsc = 300 [V] (7)
Vsd = 100 [V] (8)
Isa, Isb, Isc = 5 [A] (9)
Isd = −30 [A] (10)
Short-circuit current of solar cell string = 10 [A] (11)
図3に示すフローチャートに従いコンバータ制御部16の動作を説明する。
The operation of
S1からS13において、入力された電流値がIsa≧0、Isb≧0、Isc≧0、Isd<0という関係性を有するため、S14においてMPPT制御部21では第1のゲートパルス指令21aが演算されるが、S15においてゲートパルス指令生成部22は、複数のコンバータ回路4の全てのスイッチング素子10a,10b,10c,10dを短絡する第2のゲートパルス指令22aをゲートパルス指令Gsとして出力する。
In S1 to S13, the input current value has a relationship of Isa ≧ 0, Isb ≧ 0, Isc ≧ 0, Isd <0, and in S14, the
以上に説明したように実施の形態1の系統連系インバータ装置3は、コンバータ回路4a,4b,4c,4dのそれぞれのダイオード11a,11b,11c,11dが短絡故障しているか否かを判定し、ダイオードが短絡故障してないときはMPPT制御部21の制御指令に応じたコンバータ回路のゲートパルス指令を出力し、ダイオードが短絡故障しているときにはコンバータ回路のスイッチング素子を短絡させるゲートパルス指令を出力するように構成されている。特許文献1に示す従来技術のようにコンバータ回路の動作停止だけでは太陽電池への逆電流を防ぐことができず、太陽電池の性能劣化や破損を引き起こす可能性があった。実施の形態1の系統連系インバータ装置3によれば、ダイオードの短絡故障を検出し、コンバータ回路の全てのスイッチング素子を短絡させることで、太陽電池への逆電流を防ぎ、太陽電池の性能劣化または破損を防ぐことができる。
As described above, the grid-connected
実施の形態2.
実施の形態1に係る系統連系インバータ装置3は、ダイオードが短絡故障を検出したときにコンバータ回路の全てのスイッチング素子を短絡させ、複数の太陽電池ストリング1を全て短絡状態とし、ダイオードが短絡故障したコンバータ回路に接続される太陽電池ストリングに逆電流が流れないように構成されている。実施の形態2に係る系統連系インバータ装置3は、短絡故障したダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子を短絡させることにより、当該コンバータ回路に接続される太陽電池ストリングを短絡状態とし、短絡故障していないダイオードを備えるコンバータ回路に接続される太陽電池ストリングには逆電流が流れないように構成されている。本実施の形態2に係る系統連系インバータ装置3の構成は、コンバータ制御部16における動作を除き、実施の形態1に係る系統連系インバータ装置3と同様であるため説明を省略する。Second Embodiment
The grid-connected
図4は本発明の実施の形態2に係る系統連系インバータ装置のコンバータ制御部によるダイオード短絡故障判定時の動作に係わるフローチャートである。図3に示すフローチャートと異なる点はS16,S18の処理がS26,S28の処理に置き換わる点である。実施の形態2では、複数のコンバータ回路4a,4b,4c,4dの内、コンバータ回路4aを構成するダイオード11aに短絡故障が発生し、コンバータ回路4b,4c,4dを構成するダイオード11b,11c,11dには短絡故障が発生していないと仮定する。
FIG. 4 is a flowchart relating to an operation at the time of determination of a diode short circuit failure by the converter control unit of the grid-connected inverter device according to Embodiment 2 of the present invention. The difference from the flowchart shown in FIG. 3 is that the processes of S16 and S18 are replaced with the processes of S26 and S28. In the second embodiment, among the plurality of
(S26)ダイオード11aに短絡故障が有る場合(S15,Yes)、ゲートパルス指令生成部22は、スイッチング素子10aを短絡させるスイッチング素子短絡指令である第2のゲートパルス指令22aを生成し、ゲートパルス指令Gsとしてゲートパルス発生器17aに対して出力する。
(S26) If there is a short circuit failure in the
(S28)当該ゲートパルス指令Gsを受信したゲートパルス発生器17aは、スイッチング素子10aを短絡させるゲートパルス信号17a1を発生する。
(S28) The
当該ゲートパルス信号17a1が発生することにより、短絡故障したダイオード11aを備えるコンバータ回路4aに接続される太陽電池ストリング1aは短絡状態となる。さらに正常なダイオードを備えるコンバータ回路4b,4c,4dに接続される太陽電池ストリング1b,1c,1dから出力される電流は、短絡故障したダイオード11aを備えるコンバータ回路4aを構成するスイッチング素子10aに流れるため、太陽電池ストリング1b,1c,1dには逆電流が流れない。そのため太陽電池の性能劣化または破損を防ぐことができる。また実施の形態2に係る系統連系インバータ装置3によれば、少なくとも、短絡故障したダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子のみ短絡させる構成であるため、実施の形態1に比べてコンバータ制御部16によるゲートパルス指令Gsの生成動作を簡略化できる。
Due to the generation of the gate pulse signal 17a1, the solar cell string 1a connected to the
なお実施の形態2に係る系統連系インバータ装置3は、短絡故障したダイオードを備えるコンバータ回路のスイッチング素子のみ短絡させる構成としているが、短絡させるスイッチング素子は、短絡故障したダイオードを備えるコンバータ回路のスイッチング素子を含めればよく、短絡故障していないダイオードを備えるコンバータ回路のスイッチング素子を1つ以上含めても同様の効果を得ることができる。
In addition, although it is set as the structure which shorts only the switching element of the converter circuit provided with the short circuit failure diode according to the grid
実施の形態3.
実施の形態1に係る系統連系インバータ装置3では、系統連系インバータ装置3を構成する機器の駆動電力が商用電力系統2から供給される電力により生成される。しかしながら系統連系インバータ装置3に接続される直流電源が太陽電池ストリング1である場合、太陽電池ストリング1から供給される電力により、系統連系インバータ装置3を構成する機器の駆動電力を生成するのが一般的である。実施の形態1に係る系統連系インバータ装置3が、太陽電池ストリング1から供給される電力により当該駆動電力を生成するように構成されている場合、実施の形態1に係る系統連系インバータ装置3では、複数のコンバータ回路4の全てのスイッチング素子10a,10b,10c,10dを短絡させたときに、複数の太陽電池ストリング1のそれぞれが短絡状態となる。そのため複数の太陽電池ストリング1で発電された電力を系統連系インバータ装置3に供給することができず、複数のコンバータ回路4のそれぞれのスイッチング素子10a,10b,10c,10dがOFFしてしまう。このため実施の形態3に係る系統連系インバータ装置3は、複数の太陽電池ストリング1で発電された電力により当該駆動電力を生成する構成において、以下に説明する動作により逆電流を防止する。なお本実施の形態3に係る系統連系インバータ装置3の構成は、コンバータ制御部16における動作を除き、実施の形態1に係る系統連系インバータ装置3と同様であるため説明を省略する。Third Embodiment
In the grid-connected
図5は本発明の実施の形態3に係る系統連系インバータ装置のコンバータ制御部によるダイオード短絡故障判定時の動作に係わるフローチャートである。図3に示すフローチャートと異なる点はS16,S18の処理がS36,S28の処理に置き換わる点である。実施の形態3では、複数のコンバータ回路4a,4b,4c,4dの内、コンバータ回路4aを構成するダイオード11aに短絡故障が発生し、コンバータ回路4b,4c,4dを構成するダイオード11b,11c,11dには短絡故障が発生していないと仮定する。
FIG. 5 is a flowchart relating to an operation at the time of determination of a diode short circuit failure by a converter control unit of a grid-connected inverter device according to a third embodiment of the present invention. The difference from the flowchart shown in FIG. 3 is that the processes of S16 and S18 are replaced with the processes of S36 and S28. In the third embodiment, among the plurality of
(S36)ダイオード11aに短絡故障が有る場合(S15,Yes)、ゲートパルス指令生成部22は、短絡故障していないダイオード11b,11c,11dを備えるコンバータ回路4b,4c,4dを構成するスイッチング素子10b,10c,10dを短絡させるスイッチング素子短絡指令である第2のゲートパルス指令22aを生成し、ゲートパルス指令Gsとしてゲートパルス発生器17b,17c,17dのそれぞれに対して出力する。
(S36) When
(S38)当該ゲートパルス指令Gsを受信したゲートパルス発生器17b,17c,17dのそれぞれは、受信したゲートパルス指令Gsの種類に対応するゲートパルス信号を生成して出力する。すなわち、第1のゲートパルス指令21aに対応するゲートパルス指令Gsである場合、太陽電池ストリング1b,1c,1dから出力された電圧を昇圧させるゲートパルス信号17b1,17c1,17d1が出力される。第2のゲートパルス指令22aに対応するゲートパルス指令Gsである場合、スイッチング素子10b,10c,10dを短絡させるゲートパルス信号17a1が発生する。
(S38) Each of the
スイッチング素子10b,10c,10dを短絡することにより、短絡故障していないダイオード11b,11c,11dを備えるコンバータ回路4b,4c,4dに接続される太陽電池ストリング1b,1c,1dから出力される電流は、短絡故障していないダイオード11b,11c,11dを備えるコンバータ回路4b,4c,4dを構成するスイッチング素子10b,10c,10dに流れるが、短絡故障したダイオード11aを備えるコンバータ回路4aに接続された太陽電池ストリング1aには逆電流が流れない。
The current output from the
ダイオード11aが短絡故障することにより太陽電池ストリング1aは短絡状態となるため、太陽電池ストリング1aの出力電圧は低下するが、ダイオード11aは正常であるため、太陽電池ストリング1aから出力される電流がブロックされる。そのため太陽電池ストリング1aへの逆電流は発生せず、太陽電池ストリング1aから供給される電力により上記の駆動電力を生成することができる。
Since the solar cell string 1a is short-circuited by the short circuit failure of the
実施の形態3に係る系統連系インバータ装置3によれば、系統連系インバータ装置3の構成機器を太陽電池ストリングの電力で駆動する場合においても、スイッチング素子の短絡状態を保持し続けることができ、太陽電池の性能劣化または破損を防ぐことができる。
According to the grid-connected
なお実施の形態1から3に係る系統連系インバータ装置3が備えるスイッチング素子10a,10b,10c,10dとして、炭化珪素(Silicon Carbide:SiC)を用いて構成されたMOSFETを用いることにより、以下の効果を得ることができる。ダイオードの短絡故障が検出されて短絡制御されたスイッチング素子には電流が流れるため、スイッチング素子のON抵抗による損失に起因した熱が発生する。スイッチング素子10a,10b,10c,10dとして、炭化珪素を用いて構成されたMOSFETを用いることにより、ON抵抗を下げることができ、発熱を抑えることができる。またダイオードの短絡故障検出時における発熱を抑えることができるため、コンバータ回路4a,4b,4c,4dのそれぞれに接続される不図示の放熱器を小型化でき、系統連系インバータ装置3の重量を軽くすることができる。
By using a MOSFET configured using silicon carbide (SiC) as switching
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and one of the configurations is possible within the scope of the present invention. Parts can be omitted or changed.
1a,1b,1c,1d 太陽電池ストリング、2 商用電力系統、3 系統連系インバータ装置、4a,4b,4c,4d コンバータ回路、5 インバータ回路、6 出力リレー、7a,7b,7c,7d,8 平滑用コンデンサ、9a,9b,9c,9d リアクトル、10a,10b,10c,10d スイッチング素子、11a,11b,11c,11d ダイオード、12a,12b,12c,12d 電流検出器、13a,13b,13c,13d 電圧検出器、16 コンバータ制御部、17a,17b,17c,17d ゲートパルス発生器、17a1,17b1,17c1,17d1 ゲートパルス信号、20 短絡故障検出部、20a 判定結果、21 MPPT制御部、21a 第1のゲートパルス指令、22 ゲートパルス指令生成部、22a 第2のゲートパルス指令、30a,30b,30c,30d 電流検出素子、100 太陽光発電システム、101a,101b,101c,101d 正極入力端子、102a,102b,102c,102d 負極入力端子、103,104 系統出力端子、200 制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記短絡故障検出部がダイオード短絡故障を検知したとき、
前記ゲートパルス指令生成部は、短絡故障した前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子の動作を停止させ、かつ、短絡故障していない前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子を短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする系統連系インバータ装置。 A plurality of converter circuits into which electric power output from each of a plurality of solar cells is input; an inverter circuit converting a DC voltage output from each of the plurality of converter circuits into an AC voltage; A short circuit fault detection unit for detecting a short circuit fault of a diode constituting each, and for controlling a switching element constituting each of the plurality of converter circuits when the short circuit fault detection unit detects a short circuit fault of the diode A gate pulse command generation unit for outputting a gate pulse command, wherein each of the plurality of converter circuits boosts a direct current voltage input from each of the plurality of solar cells by a reactor, a switching element, and a diode Converter circuit that forms the The power a system interconnection inverter device for generating a driving power of the devices constituting the system interconnection inverter device,
When the short circuit fault detection unit detects a diode short circuit fault,
The gate pulse command generation unit is configured to stop the operation of the switching element forming the converter circuit including the shorted diode and to short the switching element forming the converter circuit including the diode not shorted. A grid interconnection inverter device characterized by outputting a gate pulse command of
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