JPH06343271A - 定電力昇圧形直流交流電力変換装置及びこれを用いた電池発電システム - Google Patents
定電力昇圧形直流交流電力変換装置及びこれを用いた電池発電システムInfo
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- JPH06343271A JPH06343271A JP5165870A JP16587093A JPH06343271A JP H06343271 A JPH06343271 A JP H06343271A JP 5165870 A JP5165870 A JP 5165870A JP 16587093 A JP16587093 A JP 16587093A JP H06343271 A JPH06343271 A JP H06343271A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 出力の電圧、電流などを検出することなく、
本質的に定電力特性を有する昇圧型の直流交流電力変換
装置を得ることと、発電用電池の発電電圧の大小に関わ
らず任意の電力を負荷や系統に伝送でき、連系用装置を
必要としない電池発電システムを得ること。 【構成】 定電力昇圧型直流交流電力変換装置３は定電
力昇圧型チョッパ１と直流交流電力変換装置２とを組み
合せる。この定電力昇圧型直流交流電力変換装置を発電
用電池Ｅｓと系統ｅａｃ間に接続する 【効果】 定電力昇圧型直流交流電力変換装置は、本質
的に定電力特性を有し、発電用電池の発電利用率を高
め、安価で信頼性の高い太陽光発電システムを構築でき
る。
本質的に定電力特性を有する昇圧型の直流交流電力変換
装置を得ることと、発電用電池の発電電圧の大小に関わ
らず任意の電力を負荷や系統に伝送でき、連系用装置を
必要としない電池発電システムを得ること。 【構成】 定電力昇圧型直流交流電力変換装置３は定電
力昇圧型チョッパ１と直流交流電力変換装置２とを組み
合せる。この定電力昇圧型直流交流電力変換装置を発電
用電池Ｅｓと系統ｅａｃ間に接続する 【効果】 定電力昇圧型直流交流電力変換装置は、本質
的に定電力特性を有し、発電用電池の発電利用率を高
め、安価で信頼性の高い太陽光発電システムを構築でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、定電力特性を有する直
流交流電力変換装置、及び蓄電池や燃料電池あるいは太
陽電池等から負荷や交流系統に電力を伝送するための電
池発電システムに関する。
流交流電力変換装置、及び蓄電池や燃料電池あるいは太
陽電池等から負荷や交流系統に電力を伝送するための電
池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】直流交流電力変換装置に定電力特性を持
たせる従来の方法では、直流交流電力変換装置の出力電
圧及び電流を検出し、これらの積が常に一定になるよう
に負帰還制御を行っている。
たせる従来の方法では、直流交流電力変換装置の出力電
圧及び電流を検出し、これらの積が常に一定になるよう
に負帰還制御を行っている。
【０００３】従来の電池発電システムにおいては、その
システムのインタフェース回路として主に電圧型直流交
流電力変換装置が用いられている。
システムのインタフェース回路として主に電圧型直流交
流電力変換装置が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】従来の定電力型直流交
流電力変換装置は出力電圧や出力電流を検出し、乗算器
により電力を求め、これが一定となるように制御して、
見かけ上定電力特性を持たせたものである。このような
定電力型直流交流電力変換装置を電池発電システムに用
いた場合、発電用電池の発電電圧が連系する蓄電池ある
いは交流系統の電圧より高くないと、円滑に電力を負荷
や系統に伝送できず、発電用電池の発電利用率が低い等
の問題があった。また、電圧制御型の直流交流電力変換
装置を系統とのインターフェース回路として用いた場合
連系用リアクトル等の連系装置を必要とし、回路構成の
複雑化、信頼性の低下、装置の体積、重量の増大化、コ
ストの上昇を招く等の問題があった。
流電力変換装置は出力電圧や出力電流を検出し、乗算器
により電力を求め、これが一定となるように制御して、
見かけ上定電力特性を持たせたものである。このような
定電力型直流交流電力変換装置を電池発電システムに用
いた場合、発電用電池の発電電圧が連系する蓄電池ある
いは交流系統の電圧より高くないと、円滑に電力を負荷
や系統に伝送できず、発電用電池の発電利用率が低い等
の問題があった。また、電圧制御型の直流交流電力変換
装置を系統とのインターフェース回路として用いた場合
連系用リアクトル等の連系装置を必要とし、回路構成の
複雑化、信頼性の低下、装置の体積、重量の増大化、コ
ストの上昇を招く等の問題があった。
【０００４】本発明は、本質的に定電力特性を有する昇
圧型直流交流電力変換装置を提供することを目的として
おり、さらに発電用電池の発電電圧の大小にかかわらず
任意の電力を負荷や系統に伝送可能で、発電用電池の発
電利用率が高く、連系用リアクトルを必要としない、回
路構成が簡単で信頼性の高い、電池発電システムを提供
することを目的としている。
圧型直流交流電力変換装置を提供することを目的として
おり、さらに発電用電池の発電電圧の大小にかかわらず
任意の電力を負荷や系統に伝送可能で、発電用電池の発
電利用率が高く、連系用リアクトルを必要としない、回
路構成が簡単で信頼性の高い、電池発電システムを提供
することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、直流昇圧チョッパにおいて、直流昇圧チョッパを構
成しているリアクトルに流れる電流が、前記チョッパの
主スイッチ素子のスイッチング周期内にゼロとなり、ゼ
ロとなった直後に再びゼロより流れ始めるように主スイ
ッチ素子を制御して、即ち、直流昇圧チョッパがリアク
トル電流境界モードで動作するように主スイッチ素子を
制御して、定電力直流昇圧チョッパを得、この定電力直
流昇圧チョッパの出力端子に直流交流電力変換装置を接
続する。この定電力直流昇圧チョッパと直流交流電力変
換装置の二組で構成される直流交流電力変換装置を定電
力昇圧型直流交流電力変換装置としたものである。
に、直流昇圧チョッパにおいて、直流昇圧チョッパを構
成しているリアクトルに流れる電流が、前記チョッパの
主スイッチ素子のスイッチング周期内にゼロとなり、ゼ
ロとなった直後に再びゼロより流れ始めるように主スイ
ッチ素子を制御して、即ち、直流昇圧チョッパがリアク
トル電流境界モードで動作するように主スイッチ素子を
制御して、定電力直流昇圧チョッパを得、この定電力直
流昇圧チョッパの出力端子に直流交流電力変換装置を接
続する。この定電力直流昇圧チョッパと直流交流電力変
換装置の二組で構成される直流交流電力変換装置を定電
力昇圧型直流交流電力変換装置としたものである。
【０００６】さらに上記の定電力直流交流電力変換装置
を発電用電池と系統間のインタフェース回路として用い
る。
を発電用電池と系統間のインタフェース回路として用い
る。
【０００７】
【作用】直流昇圧チョッパをリアクトル電流境界モード
で動作させることにより、前記チョッパの主スイッチ素
子がオンしている期間に、前記チョッパのインダクタに
蓄えられたエネルギーは、前記チョッパの主スイッチ素
子がオフしている期間に、直流交流電力変換装置を通
し、直流から交流の電力に変換され、負荷の大小にかか
わらず全て負荷に転送され、定電力特性が得られる。従
って、この定電力昇圧型直流交流電力変換装置を電池発
電システムのインタフェース回路として用いれば、直流
交流電力変換装置の出力電圧は交流系統電圧にロックさ
れ、連系用リアクトルを接続することなく、電池の発生
電力は全て負荷および交流系統に伝送される。
で動作させることにより、前記チョッパの主スイッチ素
子がオンしている期間に、前記チョッパのインダクタに
蓄えられたエネルギーは、前記チョッパの主スイッチ素
子がオフしている期間に、直流交流電力変換装置を通
し、直流から交流の電力に変換され、負荷の大小にかか
わらず全て負荷に転送され、定電力特性が得られる。従
って、この定電力昇圧型直流交流電力変換装置を電池発
電システムのインタフェース回路として用いれば、直流
交流電力変換装置の出力電圧は交流系統電圧にロックさ
れ、連系用リアクトルを接続することなく、電池の発生
電力は全て負荷および交流系統に伝送される。
【０００８】
【実施例】図１は本発明による定電力昇圧型直流交流電
力変換装置の回路構成図である。図１に示す直流昇圧チ
ョッパ１のインダクタＬに流れる電流ｉＬが、図２の波
形図に示すように、主スイッチ素子Ｑがオンする時間ｔ
１ ｋでゼロより流れ始め、主スイッチ素子Ｑがオフし、
電流ｉＬがゼロとなった直後の時間ｔ１ ｋ＋１で再びゼ
ロより流れ始めるように主スイッチ素子のオンオフを制
御することにより、期間Ｔ１にインダクタＬに蓄積され
たエネルギーが全て、期間Ｔ２ ｋにコンデンサＣおよび
直流交流電力変換装置２を通して一定電力の交流電力が
出力端子ｃ−ｃ’より負荷に供給される。
力変換装置の回路構成図である。図１に示す直流昇圧チ
ョッパ１のインダクタＬに流れる電流ｉＬが、図２の波
形図に示すように、主スイッチ素子Ｑがオンする時間ｔ
１ ｋでゼロより流れ始め、主スイッチ素子Ｑがオフし、
電流ｉＬがゼロとなった直後の時間ｔ１ ｋ＋１で再びゼ
ロより流れ始めるように主スイッチ素子のオンオフを制
御することにより、期間Ｔ１にインダクタＬに蓄積され
たエネルギーが全て、期間Ｔ２ ｋにコンデンサＣおよび
直流交流電力変換装置２を通して一定電力の交流電力が
出力端子ｃ−ｃ’より負荷に供給される。
【０００９】なお、主スイッチ素子Ｑの制御信号ｖＧを
発生する実際の制御回路では、インダクタＬに流れる電
流ｉＬがゼロとなる時間ｔ２ ｋの検出遅れなどにより、
図３に示すように、電流ｉＬがゼロとなる期間Ｔ３ ｋが
発生する場合があるが、期間Ｔ３ ｋと期間Ｔ２ ｋとの間
にＴ３ ｋ＞＞Ｔ２ ｋの関係があれば、昇圧型直流交流電
力変換装置はほぼ定電力特性を示す。
発生する実際の制御回路では、インダクタＬに流れる電
流ｉＬがゼロとなる時間ｔ２ ｋの検出遅れなどにより、
図３に示すように、電流ｉＬがゼロとなる期間Ｔ３ ｋが
発生する場合があるが、期間Ｔ３ ｋと期間Ｔ２ ｋとの間
にＴ３ ｋ＞＞Ｔ２ ｋの関係があれば、昇圧型直流交流電
力変換装置はほぼ定電力特性を示す。
【００１０】図４は、定電力昇圧型直流交流電力変換装
置３を発電用電池Ｅｓと負荷ＺＬを有する単相交流系統
ｅａｃとのインターフェース回路として用いた場合の、
本発明による電池発電システムの回路構成図である。イ
ンダクタＬＦおよびコンデンサＣＦより構成される低域
フイルタは電池Ｅｓの出力電流Ｉｓを平滑するために接
続している。
置３を発電用電池Ｅｓと負荷ＺＬを有する単相交流系統
ｅａｃとのインターフェース回路として用いた場合の、
本発明による電池発電システムの回路構成図である。イ
ンダクタＬＦおよびコンデンサＣＦより構成される低域
フイルタは電池Ｅｓの出力電流Ｉｓを平滑するために接
続している。
【００１１】図４に示す電池発電システムでは、定電力
昇圧型直流交流電力変換装置３を構成する単相直流交流
電力変換装置２の正弦波変調信号の位相を、系統ｅａｃ
と同位相とすることにより定電力昇圧型直流交流電力変
換装置の出力電流ｉｏと系統電圧ｅａｃ間の力率は高力
率となる。
昇圧型直流交流電力変換装置３を構成する単相直流交流
電力変換装置２の正弦波変調信号の位相を、系統ｅａｃ
と同位相とすることにより定電力昇圧型直流交流電力変
換装置の出力電流ｉｏと系統電圧ｅａｃ間の力率は高力
率となる。
【００１２】三相の交流系統と発電用電池を連系する場
合には、図１に示す単相直流交流電力変換装置２の変わ
りに三相直流交流電力変換装置を使用する。
合には、図１に示す単相直流交流電力変換装置２の変わ
りに三相直流交流電力変換装置を使用する。
【００１２】また、直流昇圧チョッパの出力容量を増や
す場合、適当な数の直流昇圧チョッパを並列接続しても
よい。
す場合、適当な数の直流昇圧チョッパを並列接続しても
よい。
【００１３】なお、図１では、スイッチング素子として
ＩＧＢＴを用いているが、バイポーラトランジスタ、電
界効果トランジスタ（ＦＥＴ）あるいはＧＴＯ等の制御
端子を有する半導体スイッチ素子を使用しても本発明は
実現できる。
ＩＧＢＴを用いているが、バイポーラトランジスタ、電
界効果トランジスタ（ＦＥＴ）あるいはＧＴＯ等の制御
端子を有する半導体スイッチ素子を使用しても本発明は
実現できる。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載される効果を奏する。
ているため、以下に記載される効果を奏する。
【００１５】昇圧チョッパと直流交流電力変換装置を組
み合せ、昇圧チョッパをリアクトル電流境界モードで動
作させることにより、本質的に定電力特性を有する直流
交流電力変換装置が得られる。
み合せ、昇圧チョッパをリアクトル電流境界モードで動
作させることにより、本質的に定電力特性を有する直流
交流電力変換装置が得られる。
【００１６】本発明による昇圧型直流交流電力変換装置
を系統とのインターフェース回路として用いることによ
り、発電用電池の発電電圧の大小に関わらず任意の電力
を高力率で負荷や系統に伝送できる。このため発電用電
池の発電利用率が高い。
を系統とのインターフェース回路として用いることによ
り、発電用電池の発電電圧の大小に関わらず任意の電力
を高力率で負荷や系統に伝送できる。このため発電用電
池の発電利用率が高い。
【００１７】さらに、本発明による昇圧型直流交流電力
変換装置が定電力特性を有しているため、交流系統と連
系する際には、連系用リアクトルを必要としない。
変換装置が定電力特性を有しているため、交流系統と連
系する際には、連系用リアクトルを必要としない。
【００１８】以上の結果、従来の太陽光発電システムに
比べ、回路構成が簡単となり、装置の重量、体積が小さ
くなり、コストの低減化が計れる。
比べ、回路構成が簡単となり、装置の重量、体積が小さ
くなり、コストの低減化が計れる。
【図１】定電力昇圧型直流交流電力変換装置の主回路図
である。
である。
【図２】定電力昇圧型直流交流電力変換装置の動作を説
明するための主スイッチ素子の駆動用信号とインダクタ
に流れる電流の波形図である。
明するための主スイッチ素子の駆動用信号とインダクタ
に流れる電流の波形図である。
【図３】ゼロ期間を有する場合の定電力昇圧型直流交流
電力変換装置の動作を説明するための主スイッチ素子の
駆動用信号とインダクタに流れる電流の波形図である。
電力変換装置の動作を説明するための主スイッチ素子の
駆動用信号とインダクタに流れる電流の波形図である。
【図４】定電力昇圧型直流交流電力変換装置を用いた電
池発電システムの主回路の構成図である。
池発電システムの主回路の構成図である。
１：定電力直流昇圧チョッパの主回路 ２：単相直流交流電力変換装置 ３：定電力昇圧型直流交流電力変換装置の主回路 ｋ：スイッチング素子のスイッチング回数 ａ、ａ’：定電力直流昇圧チョッパの入力端子 ｂ、ｂ’：定電力直流昇圧チョッパの出力端子 Ｃ、Ｃ’：定電力昇圧型直流交流電力変換装置の出力端
子 ＥＤ：直流電源 ＥＳ：発電用電池 ｅａｃ：単相交流系統電圧 Ｌ：直流昇圧チョッパのインダクタ ＬＦ：平滑用インダクタ ＣＦ：平滑用コンデンサ ＺＬ：負荷 Ｑ：主スイッチ素子 ｉＬ：インダクタＬに流れる電流 ｖＧ：主スイッチ素子の駆動電圧 Ｔ１：定電力直流昇圧チョッパ１の主スイッチ素子Ｑの
オン状態の期間 Ｔ２ ｋ：定電力直流昇圧チョッパ１の主スイッチＱのオ
フ状態の期間 Ｔ３ ｋ：インダクタＬに流れる電流のゼロ期間 ｔ１ ｋ：主スイッチ素子Ｑがオンする時間 ｔ２ ｋ：主スイッチ素子Ｑがオフする時間 ｔ３ ｋ：インダクタＬに流れる電流ｉＬがゼロとなる時
間
子 ＥＤ：直流電源 ＥＳ：発電用電池 ｅａｃ：単相交流系統電圧 Ｌ：直流昇圧チョッパのインダクタ ＬＦ：平滑用インダクタ ＣＦ：平滑用コンデンサ ＺＬ：負荷 Ｑ：主スイッチ素子 ｉＬ：インダクタＬに流れる電流 ｖＧ：主スイッチ素子の駆動電圧 Ｔ１：定電力直流昇圧チョッパ１の主スイッチ素子Ｑの
オン状態の期間 Ｔ２ ｋ：定電力直流昇圧チョッパ１の主スイッチＱのオ
フ状態の期間 Ｔ３ ｋ：インダクタＬに流れる電流のゼロ期間 ｔ１ ｋ：主スイッチ素子Ｑがオンする時間 ｔ２ ｋ：主スイッチ素子Ｑがオフする時間 ｔ３ ｋ：インダクタＬに流れる電流ｉＬがゼロとなる時
間
Claims (2)
- 【請求項１】 直流昇圧チョッパをリアクトル電流境界
モードで動作させることにより定電力直流昇圧チョッパ
（１）を実現し、この定電力直流昇圧チョッパの出力端
に直流交流電力変換装置（２）を接続し、直流電源から
定電力の交流電力が得られるようにした定電力昇圧型直
流交流電力変換装置（３）。 - 【請求項２】請求項１の定電力昇圧型直流交流電力変換
装置（３）を、燃料電池あるいは太陽電池等の発電用電
池（ＥＳ）と交流系統（ｅａｃ）間を連系するためのイ
ンタフェース回路として用いた電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5165870A JPH06343271A (ja) | 1993-05-29 | 1993-05-29 | 定電力昇圧形直流交流電力変換装置及びこれを用いた電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5165870A JPH06343271A (ja) | 1993-05-29 | 1993-05-29 | 定電力昇圧形直流交流電力変換装置及びこれを用いた電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06343271A true JPH06343271A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=15820551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5165870A Pending JPH06343271A (ja) | 1993-05-29 | 1993-05-29 | 定電力昇圧形直流交流電力変換装置及びこれを用いた電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06343271A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001103768A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Daihen Corp | 太陽光発電用電力変換装置 |
| JP2009545944A (ja) * | 2006-08-04 | 2009-12-24 | セレス インテレクチュアル プラパティ コンパニー リミテッド | 発電機用電源制御 |
-
1993
- 1993-05-29 JP JP5165870A patent/JPH06343271A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001103768A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Daihen Corp | 太陽光発電用電力変換装置 |
| JP4494562B2 (ja) * | 1999-09-28 | 2010-06-30 | 株式会社ダイヘン | 太陽光発電用電力変換装置 |
| JP2009545944A (ja) * | 2006-08-04 | 2009-12-24 | セレス インテレクチュアル プラパティ コンパニー リミテッド | 発電機用電源制御 |
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