JPH06165513A - インバータの高効率運転装置 - Google Patents

インバータの高効率運転装置

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JPH06165513A JP4307436A JP30743692A JPH06165513A JP H06165513 A JPH06165513 A JP H06165513A JP 4307436 A JP4307436 A JP 4307436A JP 30743692 A JP30743692 A JP 30743692A JP H06165513 A JPH06165513 A JP H06165513A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、太陽電池や燃料電池等の直
流電源から交流電源への連系を行う並列運転されるイン
バータを高効率で運転出来るインバータの高効率運転装
置を提供することにある。 【構成】 複数台の電流制御形のインバータを交流電源
に接続して並列運転を行い、インバータの入力又は出力
の電流または電力を検出する回路と、この出力をレベル
検出器により判定し、前記インバータの台数を切換えて
最も効率が良くなる台数を選定して運転するインバータ
の高効率運転装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池や燃料電池など
の直流電源から交流電源への連系を行うインバータに関
する。
【0002】
【従来の技術】太陽電池の直流電源をインバータで交流
に変換して系統に連系するインバータ方式について説明
する。
【0003】従来のインバータ方式も2種類ある。第1
の方式は直流電源からブリッジ形インバータをPWM
(パルス幅変調)制御して交流電源に同期した交流電流
を出力し、商用周波変圧器で絶縁する方式である。この
方式の出力に対する効率曲線を図5の(2)に示す。商
用周波変圧器の励磁損のため低出力範囲で効率が低下し
ている。
【0004】太陽電池の場合、特に日本では曇りの日が
多く年間の平均的な日照を考えると30%程度の太陽電池
出力となり、さらに曇天の日などは10〜20%の出力で運
転されることが多い。
【0005】そこで低出力時高効率が期待できる高周波
絶縁変圧器を使用した図6の方式が研究されている。こ
の方式の効率を図5の(1)に示す。変圧器が小形化さ
れ励磁損が減少する反面、半導体素子が多く銅損分が増
加する。この結果軽負荷時の効率が向上し定格負荷時は
やや効率が低下する。図6の構成を説明する。
【0006】太陽電池1からMOSFETのインバータ
ブリッジ2で数十KHzの高周波の交流を得てそのパル
ス幅を制御し、高周波変圧器3で絶縁する。変圧器出力
をダイオードブリッジ4で整流し、リアクトル5とコン
デンサ6でフィルタ効果を持たせ復調しトランジスタブ
リッジ7で商用周波に変換して交流電源8に電力を供給
する。ダイオードブリッジ4の出力電流は電流検出器9
で検出する。太陽電池1の出力が最大点で動作するため
簡易形として定電圧制御方式が採用される。
【0007】電圧基準VR 11と太陽電池電圧を電圧検出
器10で検出し、両者を比較して増幅器12で増幅した出力
12と交流電源8を両波整流回路13を通した波形V13
掛算器14で掛算した出力V14をダイオードブリッジ4の
電流基準とし、電流検出器9の出力i9 とを比較して増
幅器15で増幅した出力をPWM回路16でPWM信号を作
りMOSFETブリッジ2を駆動する。交流電源8に同
期した信号を作る同期駆動回路17でトランジスタブリッ
ジ7を駆動して交流電流に変換する。この時の動作波形
を図3(a)に示す。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図5(1)に示した方
法でも、曇天日の太陽電池出力10〜20%ではインバータ
効率が悪く更なる改良が望まれていた。本発明の目的は
太陽電池出力が10〜20%でも高効率で高出力の範囲でも
高効率で運転出来るインバータの高効率運転装置を提供
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数台のイン
バータを並列運転し、全出力電流を検出する手段と全出
力電流から運転台数を決定する手段を設けて効率が最高
となるインバータの運転台数切換を行う。
【0010】
【作用】全出力電流(電力)から最も効率が高くなるイ
ンバータ台数を決定し、即ち全出力電流が少なくなるに
従ってインバータ台数を減少させ、1台のインバータか
らみると効率が高い範囲で常に動作させる。
【0011】
【実施例】本発明の実施例の構成を図1に示し、説明す
る。図6と同一部分は同一番号を記し説明を省略する。
図1では2台のインバータを並列運転している様子を示
す。インバータ主回路7〜17部品をインバータ回路19A
とインバータ回路19Bで示し、太陽電池1を共通直流電
源とし、交流電源8を共通として並列に接続してある。
【0012】増幅器12の出力は抵抗23,24により1/2
に分圧された出力と両波整流回路13Aの出力を掛算器14
Aで掛算してダイオードブリッジ4Aの電流基準として
出力しインバータ出力をこの基準に合致するよう制御す
る。
【0013】一方、インバータ回路19Bの電流基準は接
点25bを介して出力した値と両波整流回路13Bとを掛算
器14Bを通して掛算し、電流基準としている。15A,15
B,16A,16BはA号器、B号器用で図6と同様な回路
である。
【0014】インバータ回路Aの電流基準(直流)とイ
ンバータ回路Bの電流基準(直流)とを加算器20で加算
し全出力電流を求め、レベル検出器21で出力電流のレベ
ルを判断して同期切換回路22により交流電源のゼロクロ
ス点に同期して接点25aと25bを切換える。A号器のみ
運転中は25aは閉となっている。次に、実施例の作用を
図2と図3(b)に従って説明する。図2の(c)はイ
ンバータ1台で全出力範囲を運転した場合で出力電流40
%以下で効率が低下する。
【0015】(b)の曲線はインバータ2台を切換運転
した場合である。出力電力(電流)を加算器20で求め切
換点を45%としてレベル検出器21で検出し出力電流が45
%以上を2台運転それ以下を1台運転にすることにより
見かけ上の効率を(b)の様にして低出力の効率を向上
させている。(a)は3台運転の場合で、3台、2台、
1台運転の切換を行うことで更に低出力範囲まで高効率
運転できる。接点25a,25bの作用は図3(b)に従っ
て説明する。
【0016】インバータ1台運転の場合は接点25aは閉
となっているので掛算器14Aの出力V14A (ダイオード
ブリッジ電流基準)は時刻t1 より左の波形となってい
る。次にインバータ2台に切換える場合は電流がゼロ点
のt0 ,t1 などの点に同期して接点25aを開とし25b
を閉とすると、電流基準V14A は1/2の大きさ(抵抗
23,24で分圧されるので)となり電流基準V14B も1/
2の大きさとなりインバータ2台での電流合計は変化せ
ず、しかも電流がゼロの点で切換えるので系統へのショ
ックは無いことになる。
【0017】以上説明したように本発明によれば複数台
のインバータをショックなしで切換え、連続的に制御し
ているように見せながらインバータ効率の高効率部分を
使うことにより見かけ上出力の広い範囲を高効率化でき
るので日本のように曇天が多く太陽電池の出力が小さい
範囲でも高効率な運転が可能となる。
【0018】また、図1のような主回路方式では変圧器
の励磁損はインバータ側から供給されるのでインバータ
の運転切換のみで、スタティクに変圧器の台数切換が行
われることになる利点がある。
【0019】また、インバータの制御電源をインバータ
毎に設ける方式では、インバータ台数切換時に制御電源
も切換えることが望ましい。この場合の例を図4に示
す。インバータ回路19Bの制御電源は接点28を介してD
C/DCコンバータ29に太陽電池1から供給し、レベル
検出器21で台数切換判定をしたら駆動回路27により接点
28をオンする。次にオンデイレイ回路26を介して制御電
源が確立した時間を見はからって同期切換回路22により
インバータBの運転を行う。
【0020】なおインバータ台数は2台に限定すること
なく3台以上でも同様であり、切換判別やインバータの
制御はマイコンを利用したり、シリアル通信などを利用
して行うことは応用面で当然考えられる。
【0021】さらにインバータは高周波絶縁方式以外の
変圧器無し方式でもそのまま応用が可能であり、商用変
圧器方式でも変圧器のオンオフを行えば可能であること
は説明するまでもない。また最大電力制御は他の方式で
も全く同様に応用できる。なお、切換の判別はDC側又
はAC側の電力や電流の平均値を利用しても作用は同じ
である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によればイン
バータを複数台並列にして、出力電流レベルに応じ最も
効率が高くなるよう台数を選ぶことにより見かけ上広い
範囲で高効率なインバータが実現でき日本のように曇天
が多く太陽電池の出力が低い範囲で動作する場合には極
めて経済的に有効となる。台数切換はゼロ電流点で行う
ので全くショックはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図。
【図2】本発明の動作を説明するための特性図。
【図3】本発明の動作を説明するための波形図。
【図4】本発明の他の実施例の要部の構成図。
【図5】従来装置の効率を説明するための特性図。
【図6】従来装置の構成図。
【符号の説明】
1…太陽電池、2…MOSFETブリッジ、3…変圧
器、4…ダイオードブリッジ、5…リアクトル、6…コ
ンデンサ、7…トランジスタブリッジ、8…交流電源、
9…電流検出器、10…電圧検出器、11…電圧基準、12,
15…増幅器、13…両波整流回路、14…掛算器、16…PW
M回路、17…同期駆動回路、19…インバータ回路、20…
加算器、21…レベル検出器、22…同期切換回路、23,24
…抵抗器、25…切換接点、26…オンディレイ回路、27…
駆動回路、28…a接点、29…DC/DCコンバータ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数台の電流制御形のインバータを交流
    電源に接続して並列運転を行い、インバータの入力又は
    出力の電流または電力を検出する回路と、この出力をレ
    ベル検出器により判定し、前記インバータの台数を切換
    えて最も効率が良くなる台数を選定して運転するインバ
    ータの高効率運転装置。
  2. 【請求項2】 インバータ運転台数の切換指令に先行し
    てインバータ制御電源のオン切換が行われることを特徴
    とする請求項1に記載のインバータの高効率運転装置。
  3. 【請求項3】 インバータ運転台数の切換時点をインバ
    ータ出力電流のゼロ位相にほぼ同期して行うことを特徴
    とする請求項1に記載のインバータの高効率運転装置。
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