JPH0728538A - System interconnection type inverter controller - Google Patents

System interconnection type inverter controller

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JPH0728538A
JPH0728538A JP17414793A JP17414793A JPH0728538A JP H0728538 A JPH0728538 A JP H0728538A JP 17414793 A JP17414793 A JP 17414793A JP 17414793 A JP17414793 A JP 17414793A JP H0728538 A JPH0728538 A JP H0728538A
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reference sine
signal
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JP17414793A
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JP3205762B2 (en )
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Hiroichi Kodama
Hiroshi Nakada
Mitsuhisa Okamoto
Tsukasa Takebayashi
浩史 中田
博一 小玉
光央 岡本
司 竹林
Original Assignee
Sharp Corp
シャープ株式会社
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Abstract

PURPOSE:To always take out a maximum power from a DC power source by satisfactorily performing the maximum power point tracking control regardless of the variance in voltage-current characteristic of the DC power source like a solar battery. CONSTITUTION:A CPU 48 outputs the waveform pattern read out from a ROM 49 to a D/A converter 51 to obtain a reference sine wave signal S11 and switches an FET bridge 36 through a PWM modulation circuit 43 and a gate drive circuit 42 to convert the DC power from a solar battery 32 to an AC power. A detected inverter output current IOUT is converted to a digital value by an A/D converter 47 and stored in a RAM 50. The CPU 48 compares the preceding output current value and the present, output current value with each other to discriminate whether the output current IOUT is increased or not. The amplitude changing direction of the reference sine wave signal S11 is kept if it is increased, but this direction is inverted if it is reduced, and the amplitude of the reference sine wave signal S11 is changed in the determined direction by one stage to perform the maximum power point tracking control of the solar battery 32.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池等の直流電源から出力される直流電力を商用系統電源に連系させるため交流電力に変換し、直流電源からの出力電力を常に最大の状態で一般負荷に供給するようにした系統連系型インバータ制御装置に関する。 The present invention relates converts the DC power outputted from the DC power supply such as a solar cell into AC power order to interconnection to the commercial power grid, the output power from the DC power supply at all times at the maximum state about grid-connected inverter control apparatus is supplied to the common load.

【0002】 [0002]

【従来の技術】図2に従来の系統連系型インバータ制御装置を適用した系統連系型太陽光発電システムの一例を示す。 It shows an example of the Related Art the applied grid-connected photovoltaic systems conventional grid-connected inverter controller in FIG. この従来例の場合、制御方式として、入力電圧一定制御方式が採用されている。 In this conventional example, as the control method, the input voltage constant control method is adopted. このシステムは、太陽電池2の直流電力をPWM(パルス幅変調)制御される系統連系インバータ1で交流電力に変換し、商用系統電源3と連系させて負荷4に電力を供給するものである。 This system includes a DC power PWM (pulse width modulation) of the solar cell 2 is converted into AC power system interconnection inverter 1 is controlled, for supplying power to the load 4 by the commercial system power supply 3 and interconnection is there.

【0003】系統連系インバータ1は、入力コンデンサ5,FETブリッジ6,出力フィルターの機能をもちP [0003] The system interconnection inverter 1, the input capacitor 5, FET bridge 6, has the function of the output filter P
WM変調された矩形波を正弦波に変える出力チョークコイル7および平滑コンデンサ8および制御部9から構成されている。 And it is configured to WM modulated square wave from the output choke coil 7 and the smoothing capacitor 8 and the control unit 9 changes to a sine wave. 制御部9は、入力電圧検出回路10,バンドパスフィルタ(BPF)11,出力電流検出器12, Control unit 9, an input voltage detecting circuit 10, a band pass filter (BPF) 11, an output current detector 12,
直流電圧一定制御回路13,直流電圧基準電圧源14, DC voltage constant control circuit 13, DC voltage reference voltage source 14,
乗算器15,出力電流制御用の誤差増幅器16,PWM Multiplier 15, the error amplifier 16, PWM for output current control
変調回路17およびFETブリッジ6を駆動するゲートドライブ回路18から構成されている。 And a modulation circuit 17 and the gate drive circuit 18 for driving the FET bridge 6.

【0004】以下、制御方法を述べる。 [0004] The following describes the control method.

【0005】インバータ入力電圧V DCを入力電圧検出回路10によって検出し、直流電圧一定制御回路13においてインバータ入力電圧V DCと直流電圧基準電圧源14 [0005] Inverter input voltage detected by the input voltage detection circuit 10 and V DC, the DC voltage constant control circuit 13 inverter input voltage V DC and the DC voltage reference voltage source 14 in
の基準電圧V REFとの誤差信号S1を生成し、この誤差信号S1を乗算器15の一方の入力とする。 It generates an error signal S1 and the reference voltage V REF of the error signal S1 and one input of the multiplier 15. また、商用系統電圧V CSを検出し、バンドパスフィルタ11によって基本波成分のみを抽出しその基準正弦波信号S2を乗算器15の他方の入力とする。 Further, to detect the commercial system voltage V CS, by a band-pass filter 11 extracts only the fundamental wave component of the reference sine wave signal S2 to the other input of the multiplier 15. 乗算器15は入力した誤差信号S1と基準正弦波信号S2とを乗算し、インバータ出力電流基準信号S3を生成する。 The multiplier 15 multiplies the error signal S1 and the reference sine wave signal S2 inputted, generates the inverter output current reference signal S3.

【0006】誤差増幅器16は、乗算器15からのインバータ出力電流基準信号S3と出力電流検出器12で検出したインバータ出力電流I OUTとを入力し、両者の差分を増幅した変調基準誤差信号S4をPWM変調回路1 [0006] The error amplifier 16 inputs the inverter output current I OUT of the inverter output current reference signal S3 detected by the output current detector 12 from the multiplier 15, the modulated reference error signal S4 obtained by amplifying the difference between the two PWM modulation circuit 1
7に出力する。 And outputs it to the 7. PWM変調回路17は入力した変調基準誤差信号S4に基づいてPWM制御を行い、ゲートドライブ回路18を介してFETブリッジ6を駆動することにより、基準電圧V RE Fに一致したインバータ入力電圧V DCが得られるように制御する。 PWM modulation circuit 17 performs PWM control based on the modulation reference error signal S4 inputted by driving the FET bridge 6 via the gate drive circuit 18, the reference voltage V RE F to the matched inverter input voltage V DC is the resulting controlled to be. すなわち、太陽電池2 In other words, the solar cells 2
の動作電圧で系統連系インバータ1の入力特性を制御するようになっている。 And it controls the input characteristics of the system interconnection inverter 1 in the operating voltage.

【0007】なお、FETブリッジ6においては、トランジスタQ1,Q2を同時ONしたときにトランジスタQ3,Q4は同時OFFとなり、逆に、トランジスタQ [0007] Incidentally, in the FET bridge 6, the transistors Q3, Q4 are simultaneously turned OFF when co ON the transistors Q1, Q2, conversely, the transistor Q
3,Q4を同時ONしたときにトランジスタQ1,Q2 3, when the Q4 was co-ON the transistor Q1, Q2
は同時OFFとなるように制御される。 It is controlled in such a way that simultaneous OFF.

【0008】太陽電池2は、その特性上、最大電力を取り出せる動作電圧が日射量などの気象条件や素子温度により刻々と変化する。 [0008] Solar cell 2, on its characteristics, the operating voltage can be extracted maximum power changes every moment by weather conditions and the element temperature, such as solar radiation. ところで、上記した従来方式の特徴は、日射量や素子温度にかかわらず動作電圧を一定電圧で近似できると仮定して、模擬的に太陽電池2の最大出力点で動作させようという点にある。 Incidentally, characteristics of the conventional system described above, assuming that the operating voltage regardless of the amount of solar radiation and the element temperature can be approximated by a constant voltage, simulatively in that attempts to operate at a maximum output point of the solar cell 2.

【0009】しかし、予め設定した一定電圧値が最大電力を取り出せる電圧値と一致しないことが当然に予想される。 [0009] However, the constant voltage value set in advance does not match the voltage value taken out the maximum power is expected course. この場合、最大出力点からずれた点で動作することとなり、最大電力を出力することができない。 In this case, it becomes possible to operate at a point shifted from the maximum output point, it is impossible to output the maximum power. 特に日射量が大きい場合には無駄にしてしまう電力が多くなる。 Especially many power would be wasted if the amount of solar radiation is large. また、素子温度によって最大出力点電圧が大きく変化するため、季節によって、予め設定する一定電圧値を変更する必要があり、煩雑である。 Moreover, since the maximum output point voltage is greatly changed by the element temperature, the season, it is necessary to change the constant voltage value to be set in advance, it is troublesome.

【0010】 [0010]

【発明が解決しようとする課題】太陽電池の大きな特徴として、その出力特性が気象条件により大きく左右され、また、気象条件が同じ場合であっても動作点によりその出力は違ってくるということが挙げられる。 A major feature of the solar cell [0005], the output characteristics are greatly affected by the weather conditions, also be said that weather conditions come its output differs by operating point even when the same and the like.

【0011】そこで、太陽電池の発電電力を有効に利用するためには、最大電力点追尾制御を行うべきことが考えられるが、上記した従来例では入力電圧一定制御方式であるため、太陽電池の特性曲線上の動作点を変化させて出力電力を積極的に制御するといったことができないという根本的な問題がある。 [0011] Therefore, in order to effectively utilize the power generated by the solar cells, it is conceivable to perform the maximum power point tracking control, in the conventional example described above the input voltage stabilization control method, the solar cell there is a fundamental problem that it is impossible such characteristic curves on by changing the operating point to actively control the output power.

【0012】また、太陽電池の出力特性は、周知のように図3に示すようなものであり、気象条件が一定であるとすると、太陽電池の出力側に設けた負荷のインピーダンスに応じて、太陽電池の出力電圧,出力電流の値は出力特性曲線上で変化し、これに伴って太陽電池の出力電力値も変化する。 Further, the output characteristics of the solar cell is such as shown in FIG. 3 as is well known, the weather conditions is constant, depending on the impedance of a load provided on the output side of the solar cell, the output voltage of the solar cell, the value of the output current changes on the output characteristic curve, also changes the output power value of the solar cell accordingly.

【0013】ここで、太陽電池の出力端に設けた負荷のインピーダンスを図示のようにRとすると、このときの太陽電池の出力電圧,出力電流は特性曲線上の点pにおける値となる。 [0013] Here, when R as shown the impedance of the load provided to the output terminal of the solar cell, the output voltage of the solar cell at this time, the output current is the value at point p on the characteristic curve. 負荷のインピーダンスRを変化させることによって太陽電池の動作点pが特性曲線上を移動し、 p operating point of the solar cell by changing the impedance R of the load is moved on the characteristic curve,
太陽電池の出力電圧,出力電流および出力電力の各値が変化する。 The output voltage of the solar cell, the respective values ​​of output current and output power varies. 太陽電池の最大電力を取り出すには、気象条件が変化した場合でも、太陽電池側から見た負荷のインピーダンスRが最適であるように制御すればよい。 To retrieve the maximum power of the solar cell, even when the weather conditions change, the impedance R of the load as viewed from the solar cell side may be controlled to be optimal.

【0014】ところで、出力電流制御型インバータで太陽電池最大電力点追尾制御を行おうとする場合、出力電流基準信号の振幅の操作を行い、出力電流基準信号と検出した出力電流信号との誤差信号をPWM変調し、インバータを駆動する。 By the way, if you try solar cell maximum power point tracking control by the output current controlled inverter, do the amplitude of the output current reference signal, an error signal between the output current signal detected and output current reference signal and PWM modulation to drive the inverter. その操作の結果、入力電力が増加したか減少したかを判断し、次回の出力電流基準信号の振幅を変化させる。 Results of the operation, to determine the input power was decreased or increased, to vary the amplitude of the next output current reference signal.

【0015】太陽電池の開放電圧側から起動し、出力電流基準信号の振幅を徐々に大きくしていく場合、検出した出力電流信号との誤差信号は大きくなり、PWM変調においてスイッチングのデューティ比が大きくなる。 [0015] Start from the open-circuit voltage side of the solar cell, if gradually increasing the amplitude of the output current reference signal, an error signal between the detected output current signal increases, larger the duty ratio of the switching in the PWM modulation Become. すると、インバータ入力インピーダンスすなわち太陽電池からみたインピーダンスが小さくなり、太陽電池出力特性曲線に応じて出力電力が増加する。 Then, the smaller the impedance seen from the inverter input impedance i.e. the solar cell, the output power increases in response to the solar cell output characteristic curve. インバータ出力電圧は商用系統電源3の電圧でほぼ一定と考えられるから、出力電力が増加するとインバータ出力電流も増加する。 Since the inverter output voltage is considered to be almost constant at a voltage of the commercial system power supply 3, the output power also increases the inverter output current with increasing.

【0016】しかし、出力電流基準信号の振幅を徐々に大きくしていき、それに伴って出力電力が増加し続け、 [0016] However, gradually increasing the amplitude of the output current reference signal, it continues to increase the output power with it,
最大電力点に到達したとする。 And it reached the maximum power point. そして、さらに出力電流基準信号の振幅を大きくし最大電力点を超えた場合、今度は、インバータ入力電力が減少し、インバータ出力電流も減少することとなる。 When the further greatly exceeds the maximum power point of the amplitude of the output current reference signal, in turn, inverter input power is reduced, it becomes possible to decrease the inverter output current.

【0017】このとき、フィードバックする出力電流信号は小さくなり、出力電流基準信号との誤差信号が大きくなるため、PWM変調においてスイッチングのデューティ比が大きくなり、入力インピーダンスが小さくなるため、太陽電池特性曲線上において動作点が短絡側に移動しようとする。 [0017] At this time, the output current signal to be fed back is reduced, since the error signal between the output current reference signal increases, the duty ratio of the switching is increased in PWM modulation, since the input impedance is reduced, the solar cell characteristic curve the operating point is to try to move to short-circuit side in the above. すると、出力電力は減少するため、さらに出力電流が減少し、出力電流基準信号との誤差信号はさらに大きくなるという状態が起こることになる。 Then, the output power is to reduce further the output current decreases, the error signal between the output current reference signal will be a state occurs that further increases. その結果、最大電力点を超えると、動作点が短絡側に移動してしまうことになる。 As a result, if it exceeds the maximum power point, so that the operating point will move to the short side. そして、このままでは最大電力点追尾制御はできなくなる。 Then, it becomes impossible maximum power point tracking control in this state.

【0018】このため、最大電力点を超えた時点で、出力電流信号の減少分に合わせて、出力電流基準信号を減少させる必要があるが、そのときの日射量あるいは素子温度によって太陽電池の特性は異なり、また、制御においては、出力電流基準信号の振幅の操作を行った結果の入力電力の増減により、いわばフィードフォワード的に次回の出力電流基準信号の振幅を変化させるため、変化後の太陽電池動作点は予想することができない。 [0018] Therefore, at the time of exceeding the maximum power point, in accordance with the decrease of the output current signal, it is necessary to reduce the output current reference signal, characteristics of the solar cell by insolation or the device temperature at that time Unlike, also in the control, by increasing or decreasing the input power result of the operation of the amplitude of the output current reference signal, so to speak for varying the amplitude of the feedforward manner next output current reference signal, the sun after the change battery operating point can not be predicted.

【0019】すなわち、以上のような制御で、入力電力の増減を検出し、出力電流基準信号の振幅を変化させ、 [0019] That is, in the above-described control, to detect the increase or decrease of the input power, to change the amplitude of the output current reference signal,
最大電力点追尾制御を行うのはきわめて困難である。 Perform maximum power point tracking control is extremely difficult.

【0020】本発明は、このような事情に鑑みて創案されたものであって、太陽電池等の直流電源の電圧−電流特性が変動しても、最大電力点追尾制御を良好に行って、直流電源から常に最大電力を取り出せるようにすることを目的とする。 The present invention, which has been developed in view of such circumstances, the voltage of the DC power supply such as a solar cell - even if current characteristic change, go to good maximum power point tracking control, and an object thereof is to be always taken out the maximum power from the DC power supply.

【0021】 [0021]

【課題を解決するための手段】本発明に係る系統連系型インバータ制御装置は、スイッチングパターン信号に基づいてスイッチング素子のブリッジをON/OFF制御して太陽電池等の直流電源から入力した直流電力を交流電力に変換し、商用系統電源に連系して負荷に供給する手段と、基準正弦波信号に基づいたパルス幅変調により前記スイッチングパターン信号を生成する手段と、前記商用系統電源の電圧を検出しこの商用系統電圧と同位相の状態で前記基準正弦波信号を生成する手段と、前記基準正弦波信号の振幅を周期的に1段階ずつ増加または減少させる方向に変化させる手段と、検出されたインバータ出力電流値を記憶する手段と、前回の出力電流値と今回の出力電流値との比較によって出力電流値の変化の方向を判断する手段 Grid-connected inverter control device according to the present invention SUMMARY OF], the DC power inputted from a DC power source such as a solar cell and ON / OFF control of the bridge switching elements based on the switching pattern signal It converts the AC power, and means for supplying the interconnection with the load on the grid power supply, and means for generating the switching pattern signal by a pulse width modulation based on the reference sine wave signal, the voltage of the utility power supply and detecting means for generating said reference sine wave signal in the state of the commercial system voltage in phase, and means for changing the direction in which the amplitude of the reference sine wave signal is increased or decreased by periodically one step is detected means for storing the inverter output current value, means for determining the direction of change of the output current value by comparing the output current value and the current of the output current value of the previous 、前記出力電流値の変化方向が増加のときは前記基準正弦波信号の振幅の変化方向をそのまま維持し、出力電流値の変化方向が減少のときは基準正弦波信号の振幅の変化方向を反転させる手段とを備えたことを特徴とするものである。 The output when the change direction of the current value is increased to maintain the direction of change of the amplitude of the reference sine wave signal, reverse the direction of change of the amplitude of the reference sine wave signal when the change direction of the decrease of the output current value is characterized in that a means for.

【0022】 [0022]

【作用】商用系統電圧の検出に基づいてそれと同位相状態で基準正弦波信号を生成し、この基準正弦波信号に基づいてパルス幅変調してスイッチングパターン信号を生成し、そのスイッチングパターン信号に基づいてスイッチング素子のブリッジをON/OFF制御して太陽電池等の直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、商用系統電源に連系して負荷に供給する。 [Action] generates a reference sine wave signal at the same in the same phase state on the basis of the detection of the commercial system voltage, it generates a switching pattern signals with pulse width modulation based on the reference sine wave signal, based on the switching pattern signal supplying a bridge switching device converts DC power from the DC power supply such as a solar cell into AC power by oN / OFF control, the load by interconnection to the commercial power grid Te. 周期的に基準正弦波信号の振幅を変化させてはインバータ出力電流値を検出かつ記憶し、前回の出力電流値との比較によって出力電流値が増加しているか減少しているかを判断し、増加しているときは基準正弦波信号の振幅変化方向を維持し(増加方向の場合は増加で、減少方向の場合は減少)、 Periodically is by changing the amplitude of the reference sine wave signal to detect and store the inverter output current value, it is determined whether the output current value by comparison with the previous output current value is decreasing or increasing, increasing and maintaining the amplitude change direction of the reference sine wave signal when are (an increase in the case of increasing direction, in the case of decreasing direction decreases),
減少しているときは基準正弦波信号の振幅変化方向を反転し(増加方向の場合は減少で、減少方向の場合は増加)、その決定された方向で基準正弦波信号の振幅を1 Decreased by reversing the amplitude change direction of the reference sine wave signal when are (in decreasing the case of increasing direction, an increase in the case of decreasing direction), the amplitude of the reference sine wave signal at the determined direction 1
段階分変化させる。 Changing stage minutes. 以上の繰り返しにより、直流電源の出力電力を常に最大電力点とする最大電力点追尾制御が行える。 The more repetitions, always perform the maximum power point tracking control of the maximum power point of output power of the DC power source.

【0023】 [0023]

【実施例】以下、本発明に係る系統連系型インバータ制御装置の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, will be described in detail based on an embodiment of a system interconnection inverter control device according to the present invention with reference to the drawings.

【0024】図1は本発明の実施例に係る制御装置を適用した系統連系型太陽光発電システムの構成図である。 [0024] FIG. 1 is a block diagram of the applied grid-connected photovoltaic power generation system control apparatus according to an embodiment of the present invention.
本システムにおいて、太陽電池32は系統連系インバータ31に接続され、系統連系インバータ31はPWM制御によって太陽電池32が出力する直流電力を商用系統電源33と同位相の交流電力に変換し、商用系統電源3 In this system, the solar cell 32 is connected to the system interconnection inverter 31, system interconnection inverter 31 converts the DC power solar cells 32 is outputted by the PWM control in the AC power of the same phase as the commercial system power source 33, a commercial the system power supply 3
3と連系させて一般家庭用電気製品などの負荷34に電力を供給するものである。 3 is a communication system is a load 34, such as household electrical appliances to supply power.

【0025】系統連系インバータ31は、電圧型電流制御型インバータであり、太陽電池32からの入力電力の変動を抑える入力コンデンサ35,DC−AC変換用のスイッチング素子としてのFETブリッジ36,出力フィルターとして機能しPWM変調された矩形波を正弦波に変える出力チョークコイル37および平滑コンデンサ38,異常発生時などに系統連系インバータ31を商用系統電源33および負荷34から切り離すための連系リレー39および制御部40から構成されている。 The system interconnection inverter 31 is a voltage type current controlled inverter, FET bridge 36 as a switching element of the input capacitor 35, DC-AC conversion to suppress the variation of the input power from the solar battery 32, output filter connector relay 39 and for separating the rectangular waves PWM modulation function output choke coil 37 and smoothing capacitor 38 changes to a sine wave, or the like when abnormality occurs the system interconnection inverter 31 from the commercial system power source 33 and the load 34 as and a control unit 40.

【0026】FETブリッジ36における4つのトランジスタQ1〜Q4のそれぞれにはフライホイールダイオードが逆極性に接続されている。 [0026] Each of the four transistors Q1~Q4 in FET bridge 36 is a flywheel diode are connected in reverse polarity. FETブリッジ36 FET bridge 36
は、後述するゲートドライブ回路42の制御によって、 Is the control of the gate drive circuit 42 to be described later,
トランジスタQ1,Q2を同時ONしたときにトランジスタQ3,Q4は同時OFFとされ、逆に、トランジスタQ3,Q4を同時ONしたときにトランジスタQ1, Transistors Q3, Q4 when co ON the transistors Q1, Q2 is a co-OFF, conversely, the transistor Q1 when co ON the transistors Q3, Q4,
Q2は同時OFFとされるように構成されている。 Q2 is configured to be a co-OFF.

【0027】制御部40は、次の各要素から構成されている。 The control unit 40 is composed of the following elements. すなわち、系統連系インバータ31の最大電力点追尾制御,出力電流制御およびシステム保護を行う制御回路41と、FETブリッジ36を駆動制御するゲートドライブ回路42と、制御回路41から出力される基準正弦波信号S11をPWM変調してスイッチングパターン信号S12を生成しゲートドライブ回路42に出力するPWM変調回路43と、インバータ31の出力を商用系統電源33と同位相の出力にするための同期信号検出器44および正負方向検出器45と、出力電流検出器4 That is, the maximum power point tracking control of the system interconnection inverter 31, a control circuit 41 for controlling output current and system protection, a gate drive circuit 42 for driving and controlling the FET bridge 36, reference sine wave output from the control circuit 41 the PWM circuit 43 outputs a signal S11 to the gate drive circuit 42 generates a switching pattern signal S12 by PWM modulation, the synchronization signal detector 44 to the output of inverter 31 to the output of the commercial system power source 33 in the same phase and the positive and negative directions detector 45, the output current detector 4
6とから構成されている。 And a 6.

【0028】制御回路41は、ディジタル回路であり、 The control circuit 41 is a digital circuit,
出力電流検出器46が検出した信号をディジタル信号に変換するA/Dコンバータ47と、制御に必要な各種の演算を行うCPU48と、PWM制御のための各パルス幅のもとになる基準正弦波信号S11を作り出すための波形パターンデータ等を記憶しているROM49と、一時記憶用のメモリであるRAM50と、ディジタルの波形パターンデータをD/A変換によりアナログの基準正弦波信号S11に変換し、その基準正弦波信号S11をPWM変調回路43に出力するD/Aコンバータ51とから構成されている。 An A / D converter 47 for converting the signal output current detector 46 detects the digital signal, the CPU48 that performs various computations required for the control, reference sine wave underlying each pulse width for the PWM control and ROM49 for storing a waveform pattern data and the like to produce a signal S11, and converts a memory for temporary storage RAM 50, a digital waveform pattern data by the D / a converter to the reference sine wave signal S11 of an analog, and a D / a converter 51 for outputting the reference sine wave signal S11 to the PWM modulation circuit 43.

【0029】以上のように構成されたシステムの動作を次に説明する。 [0029] The operation of the system configured as above will be described.

【0030】系統連系インバータ31は、PWM変調回路43によってPWM制御を施されゲートドライブ回路42から出力されるゲートパルス信号S13に基づいて、FETブリッジ36における一対のスイッチングトランジスタQ1,Q2および一対のスイッチングトランジスタQ3,Q4を交互にON/OFFしてスイッチングすることにより、この系統連系インバータ31の出力電流を制御し、太陽電池32の出力を負荷34に供給する。 The system interconnection inverter 31, based on the gate pulse signal S13 output from the PWM modulation circuit gate drive circuit 42 is subjected to PWM control by 43, a pair of the FET bridge 36 switching transistors Q1, Q2 and a pair of by switching the switching transistors Q3, Q4 and oN / OFF alternately, and controls the output current of the system interconnection inverter 31, and supplies the output of the solar cell 32 to the load 34.

【0031】この場合、PWM変調回路43は、D/A [0031] In this case, PWM modulation circuit 43, D / A
コンバータ51からの基準正弦波信号S11とスイッチング搬送波となる三角波とを比較することによりPWM PWM by comparing the triangular wave used as a reference sine wave signal S11 and the switching carrier from the converter 51
波形としてのスイッチングパターン信号S12を生成し、ゲートドライブ回路42に出力する。 It generates switching pattern signal S12 as a waveform, and outputs a gate drive circuit 42. スイッチングパターン信号S12を入力したゲートドライブ回路42 The gate drive circuit 42 inputs the switching pattern signal S12
は、ゲートパルス信号S13をFETブリッジ36に出力し、トランジスタQ1,Q2およびトランジスタQ Is a gate pulse signal S13 is output to the FET bridge 36, the transistors Q1, Q2 and the transistor Q
3,Q4をON/OFFして矩形波を生成する。 3, Q4 to be ON / OFF generates a square wave. その矩形波は、出力チョークコイル37と平滑コンデンサ38 The rectangular wave is smoothed output choke coil 37 capacitor 38
からなる出力フィルターによって正弦波電流に変換され、連系リレー39を介して負荷34に供給される。 It is converted to a sine wave current by an output filter comprising, supplied to the load 34 via the connector relay 39. 基準正弦波信号S11は商用系統電源33の電圧波形と同位相となるよう制御されており、その振幅の大きさによってPWMパターンのデューティ比が決定される。 Reference sine wave signal S11 is controlled so that a voltage waveform having the same phase of the utility power supply 33, the duty ratio of the PWM pattern is determined by the magnitude of the amplitude.

【0032】次に、基準正弦波信号S11について説明する。 Next, a description will be given of the reference sine wave signal S11. 前述したように基準正弦波信号S11によりPW PW by reference sine wave signal S11 as described above
Mパターンのデューティ比が決定され、太陽電池32の動作点が定まり、それに従った系統連系インバータ31 M pattern duty ratio is determined in, Sadamari operating point of the solar cell 32, the system interconnection inverter 31 in accordance therewith
の出力電流が得られる。 Of the output current can be obtained. ところで、太陽電池最大電力点追尾制御を行うためには、基準正弦波信号S11の振幅が可変できなければならない。 Meanwhile, in order to perform the solar cell maximum power point tracking control, the amplitude of the reference sine wave signal S11 must be variable. 以下に基準正弦波信号S Reference sine wave signal S below
11の振幅を可変する方法を示す。 The amplitude of the 11 shows a method of variably.

【0033】系統連系インバータ31のデューティ比が最大となるときの基準正弦波信号パターンを最大のものとして、その最大基準正弦波信号の1周期分のデータをある時間間隔で分解したときの各振幅値をディジタル値として表す。 [0033] The reference sine wave signal pattern when the duty ratio of the system interconnection inverter 31 is maximized as the largest ones, each when the decomposition in certain time intervals the data for one period of the maximum reference sine wave signal It represents the amplitude value as a digital value. 本実施例の場合、周波数が60Hzで、1 In this embodiment, the frequency is at 60 Hz, 1
周期が1/60秒、これを256等分した約65.1μ Period is 1/60 seconds, about the which 256 were aliquoted 65.1μ
secを単位周期とする。 The sec as a unit period. この場合、基準正弦波信号の1周期分は時間軸方向で256個のディジタル値から構成されることになる。 In this case, one cycle of the reference sine wave signal will be composed of 256 digital values ​​in the time axis direction. この1周期分のディジタル値の集合をひとまとまりとして考える。 Consider the set of digital values ​​of the one period as a human unity. 次に、最大基準正弦波信号の振幅を等間隔(本実施例の場合は200等分)に分割した多数の基準正弦波パターンの1つ1つについてもそれぞれの1周期分を上記と同様に256個のディジタル値の集合として考える。 Then, one cycle may each for one one 1 of a number of reference sine wave pattern is divided into (200 halves in this embodiment) amplitude equidistant maximum reference sine wave signal in the same manner as described above considered as a set of 256 digital values. すなわち、基準正弦波信号とは、256個のディジタル値の集合による波形パターンであり、そのような波形パターンが振幅を異にするものとして合計200種類存在している。 That is, the reference sine wave signal, a waveform pattern by a set of 256 digital values, such waveform pattern is present a total of 200 types as being different in amplitude.

【0034】このような200種類の基準正弦波パターンのデータを制御回路41におけるROM49に予め記憶させておく。 [0034] stored in advance in the ROM49 in such 200 kinds of reference sine wave pattern control circuit 41 and data. それぞれの基準正弦波パターンを番号1 Each of the reference sine wave pattern number 1
〜200で表し、CPU48は、ROM49に対して番号によって基準正弦波パターンを指定すると、指定された番号の基準正弦波パターンについて256個のディジタル値を順次的にROM49から読み出し、D/Aコンバータ51に送出する。 Expressed in to 200 DEG, CPU 48, specifying the reference sine wave pattern by number to ROM 49, sequentially read from the ROM 49 to 256 digital values ​​for the reference sine wave pattern of the specified number, D / A converter 51 and it sends it to. D/Aコンバータ51は、CP D / A converter 51, CP
U48が指定した番号に対応した基準正弦波パターンのアナログの基準正弦波信号S11を生成し、これをPW U48 generates a reference sine wave signal S11 of the analog of the reference sine wave pattern corresponding to the specified number, which PW
M変調回路43に出力する。 And outputs it to the M modulation circuit 43.

【0035】CPU48が基準正弦波パターンのディジタル値を読み出すタイミングは次のとおりである。 The timing of CPU48 reads the digital value of the reference sine wave pattern is as follows. 同期信号検出器44が商用系統電源33による商用系統電圧V CSのゼロクロスポイントを同期信号として読み出すと同時に、CPU48は内蔵のタイマーをスタートさせ最初のデータを読み出し、1周期1/60秒を256等分した65.1μsecの経過を待って2番目のデータを読み出す。 At the same time when the synchronization signal detector 44 reads out the zero-cross point of the commercial system voltage V CS by a commercial system power source 33 as a synchronization signal, CPU 48 reads the first data to start the internal timer, 256 such one cycle of 1/60 sec after waiting for the minute the 65.1μsec read the second of data. すなわち、指定した番号の基準正弦波パターンについてのディジタル値を65.1μsecごとに順次的に読み出し、それらのディジタル値をD/Aコンバータ51によってD/A変換して基準正弦波信号S11 That is, sequentially reads the digital value of the reference sine wave pattern for the specified number for each 65.1Myusec, reference sine wave signal S11 their digital values ​​by D / A conversion by the D / A converter 51
を生成しPWM変調回路43に出力するのである。 It generates is to output to the PWM modulation circuit 43. このとき、同期信号検出器44が商用系統電圧V CSのゼロクロスポイントを検出し、かつ、正負方向検出器45が商用系統電圧V CSの波形について正負の方向を検出し、C At this time, the synchronization signal detector 44 detects a zero-cross point of the commercial system voltage V CS, and the positive and negative direction detector 45 detects the positive and negative directions for the waveform of the commercial system voltage V CS, C
PU48は、その正負の方向に合わせてデータを出力することにより、基準正弦波信号S11を商用系統電圧V PU48 by outputting data in accordance with the direction of the negative, the reference sine wave signal S11 commercial system voltage V
CSと同位相の状態で出力させることができる。 It can be output in the form of CS and the same phase.

【0036】さらに、制御回路41は次の制御を同時進行的に遂行する。 [0036] Furthermore, the control circuit 41 simultaneously to perform the following control. CPU48は、出力電流検出器46が検出したインバータ31の出力電流I OUTをA/Dコンバータ47によって比較的長いある一定の周期でA/D CPU48, the output current I OUT at a constant period longer located by the A / D converter 47 A / D of the inverter 31 the output current detector 46 detects
変換し、一時的にRAM50に記憶する。 Converted, and temporarily stored in the RAM 50. そして、前回記憶させていたインバータ出力電流値と今回入力したインバータ出力電流値とを比較して、インバータ出力電流値が増加したか減少したかを判断する。 Then, by comparing the inverter output current value currently input and the inverter output current value that has been allowed to previously stored to determine whether the inverter output current value has increased or decreased. その判断結果に応じて、次回の基準正弦波パターンの番号を増加するか減少するかの決定を行う。 According to the determination result, performs a determination of whether increases or decreases the number of the next reference sine wave pattern. 具体的には次のとおりである。 More specifically, it is as follows.

【0037】初回においては、前回のインバータ出力電流値として「0」を設定しておき、基準正弦波パターンの番号は最小値の「1」を指定し、基準正弦波パターンの番号変化方向は増加の方向に設定しておく。 [0037] In the first time, may be set to "0" as the last of the inverter output current value, number of the reference sine wave pattern specifying the "1" of the minimum value, number changing direction of the reference sine wave pattern increases It is set in the direction of. 2回目以降の基準正弦波パターンの番号の増加あるいは減少の変化方向の決定については、前回のインバータ出力電流値と今回のインバータ出力電流値とを比較し、インバータ出力電流値が増加した場合には番号の変化方向をそのまま維持し、インバータ出力電流値が減少した場合には番号の変化方向を反転する。 For the determination of the second and subsequent reference sine wave pattern direction changes of increase or decrease in the number, compared with the previous inverter output current value and the current of the inverter output current value, when the inverter output current value is increased It maintains the direction of change of the number, when the inverter output current is decreased to reverse the change direction of numbers. 換言すれば、インバータ出力電流値が増加した場合には、そのとき番号変化方向が増加方向にあればそのまま引き続き増加方向に維持し、番号変化方向が減少方向にあればそのまま引き続き減少方向に維持する。 In other words, when the inverter output current value is increased, then the maintained as it continues increasing direction if there is a number change direction in an increasing direction, maintained as it continues decreasing direction if numbers change direction in the decreasing direction . 逆に、インバータ出力電流値が減少した場合には、そのとき番号変化方向が増加方向にあれば反転して減少方向となし、番号変化方向が減少方向にあれば反転して増加方向にするということである。 Conversely, as the inverter output current value when decreases, then the number change direction decreasing direction and without inverted if in the increasing direction, number changing direction is the increasing direction reversed if in the decreasing direction it is.

【0038】基準正弦波パターンの番号変化方向を増加方向に設定するということは、振幅のより大きい正弦波パターンをもつ基準正弦波信号S11を出力するということであり、逆に、基準正弦波パターンの番号変化方向を減少方向に設定するということは、振幅のより小さい正弦波パターンをもつ基準正弦波信号S11を出力するということである。 The fact that the number changing direction of the reference sine wave pattern set in the increasing direction is that outputs a reference sine wave signal S11 with a larger sinusoidal pattern of amplitude, conversely, the reference sine wave pattern the fact that sets the number change direction of the decreasing direction is that outputs a reference sine wave signal S11 having a smaller sinusoidal pattern amplitude. 基準正弦波パターンの番号は本実施例の場合、1〜200の200個あるが、この番号を増加させたり減少させたりするとき、その番号を1つだけ増加または減少させるものとする。 If the number of the reference sine wave pattern of the present embodiment, there are 200 to 200, when the increase or decrease this number, it is assumed to increase or decrease the number by one.

【0039】本実施例では、以上の制御を、制御回路4 [0039] In the present embodiment, the control, the control circuit 4
1におけるCPU48,ROM49,RAM50からなるマイクロコンピュータを用いたソフトウェア制御によって実現している。 It is realized by software control using a microcomputer comprised of CPU 48, ROM 49, RAM 50 at 1.

【0040】以上のような制御を行うことにより、気象条件が一定の状態では、基準正弦波信号S11の振幅を大きくするごとに太陽電池動作点を開放電圧側から最大電力点に向かって移動させ、最大電力点を超えてインバータ出力電流値が減少するようになると、基準正弦波信号S11の振幅の変化方向を反転させて振幅を減少させることにより再び太陽電池動作点を最大電力点に接近させることができる。 [0040] By performing the control as described above, the weather conditions constant state, is moved toward the maximum power point from the open-circuit voltage side of the solar cell operating point each time to increase the amplitude of the reference sine wave signal S11 When inverter output current exceeds the maximum power point is to reduce, to approach the maximum power point of the solar cell operating point again by a change in direction of the amplitude of the reference sine wave signal S11 is inverted to reduce the amplitude be able to.

【0041】したがって、これ以降は同様の振幅変化方向の制御により、太陽電池32を常に最大電力点付近で動作させることができ、従来例のように短絡側に動作点が移動してしまうといった不都合は生じない。 [0041] Therefore, the subsequent control of the same amplitude change direction, the solar cell 32 can always be operated in the vicinity of the maximum power point, inconvenience operating point will move to the short side as in the prior art It does not occur. 出力電流信号の減少分に合わせて出力電流基準信号を減少させる必要がなく、また、出力電流基準信号の振幅操作を行った結果の入力電力の増減によりフィードフォワード的に次回の出力電流基準信号の振幅を変化させる必要がないからである。 In accordance with the decrease of the output current signal is no need to decrease the output current reference signal, also, the feed forward manner next output current reference signal by increasing or decreasing the input power result of the amplitude operation of the output current reference signal there is no need to change the amplitude.

【0042】また、気象条件の変化によって太陽電池の特性がどのように変化したとしても、インバータ出力電流値の増減の状況に応じて前述した制御を行うことにより、基準正弦波信号S11の振幅を制御することで太陽電池動作点の最大電力点への移動を速やかに行うことができる。 Further, even if changes in how the characteristics of the solar cell by a change in weather conditions, by performing the control described above in accordance with the state of increase or decrease of the inverter output current value, the amplitude of the reference sine wave signal S11 it can be quickly to move to the maximum power point of the solar cell operating point by controlling. すなわち、気象条件や負荷変動にかかわらず、 In other words, regardless of the weather conditions and load variations,
最大電力点追尾制御を常に良好に行うことができる。 It is possible to perform maximum power point tracking control always good.

【0043】 [0043]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、太陽電池等の直流電源の出力特性が変動しても、最大電力点追尾制御を容易に行うことができ、常に直流電源から最大電力を取り出すことができる。 As is evident from the foregoing description, according to the present invention, even if the variation output characteristic of the DC power supply such as a solar cell, it is possible to perform maximum power point tracking control easily, maximum power always from a DC power source it can be taken out.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の一実施例に係る系統連系型インバータ制御装置を適用した系統連系型太陽光発電システムの構成図である。 1 is a configuration diagram of the applied grid-connected photovoltaic systems grid-connected inverter control apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来例に係る系統連系型インバータ制御装置を適用した系統連系型太陽光発電システムの構成図である。 2 is a block diagram of applying a grid-connected inverter control device according to a conventional example grid-connected photovoltaic systems.

【図3】太陽電池の電圧−電流特性図である。 [3] the voltage of the solar cell - current characteristic diagram.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

31……系統連系インバータ 32……太陽電池 33……商用系統電源 34……負荷 35……入力コンデンサ 36……FETブリッジ 37……出力チョークコイル(フィルター) 38……平滑コンデンサ(フィルター) 39……連系リレー 40……制御部 41……制御回路 42……ゲートドライブ回路 43……PWM変調回路 44……同期信号検出器 45……正負方向検出器 46……出力電流検出器 47……A/Dコンバータ 48……CPU 49……ROM 50……RAM 51……D/Aコンバータ S11……基準正弦波信号 S12……スイッチングパターン信号 S13……ゲートパルス信号 V CS ……商用系統電圧 I OUT ……インバータ出力電流 31 ...... interconnection inverter 32 ...... solar cell 33 ...... commercial system power source 34 ...... load 35 ...... input capacitor 36 ...... FET bridge 37 ...... Output choke coil (filter) 38 ...... smoothing capacitor (filter) 39 ...... connector relay 40 ...... controller 41 ...... control circuit 42 ...... gate drive circuit 43 ...... PWM modulation circuit 44 ...... synchronization signal detector 45 ...... negative direction detector 46 ...... output current detector 47 ... ... A / D converter 48 ...... CPU 49 ...... ROM 50 ...... RAM 51 ...... D / A converter S11 ...... reference sine wave signal S12 ...... switching pattern signal S13 ...... gate pulse signal V CS ...... commercial system voltage I OUT ...... inverter output current

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 6識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02M 7/77 9181−5H (72)発明者 中田 浩史 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (51) Int.Cl. 6 identification symbol Agency in the docket number FI technology display location H02M 7/77 9181-5H (72) inventor Hiroshi Nakada Osaka Abeno-ku, Osaka Nagaike-cho, No. 22 No. 22 shea Sharp within Co., Ltd.

Claims (1)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 スイッチングパターン信号に基づいてスイッチング素子のブリッジをON/OFF制御して太陽電池等の直流電源から入力した直流電力を交流電力に変換し、商用系統電源に連系して負荷に供給する手段と、 基準正弦波信号に基づいたパルス幅変調により前記スイッチングパターン信号を生成する手段と、 前記商用系統電源の電圧を検出しこの商用系統電圧と同位相の状態で前記基準正弦波信号を生成する手段と、 前記基準正弦波信号の振幅を周期的に1段階ずつ増加または減少させる方向に変化させる手段と、 検出されたインバータ出力電流値を記憶する手段と、 前回の出力電流値と今回の出力電流値との比較によって出力電流値の変化の方向を判断する手段と、 前記出力電流値の変化方向が増加のときは前記基準正弦波 1. A converts the DC power inputted from a DC power source such as a solar cell bridging the ON / OFF control of the switching element based on the switching pattern signal to AC power, to a load by interconnection to a commercial system power source means for supplying and means for generating the switching pattern signal by a pulse width modulation based on the reference sine wave signal, the commercial system power supply voltage detecting of the reference sine wave signal in the state of the commercial system voltage having the same phase It means for generating and means for changing the direction of the amplitude of the reference sine wave signal is increased or decreased by periodically one step, and means for storing the detected inverter output current, and the previous output current value the reference sine wave when the means for determining the direction of change of the output current value by comparison between the current output current value, the change direction of the output current value increases 信号の振幅の変化方向をそのまま維持し、出力電流値の変化方向が減少のときは基準正弦波信号の振幅の変化方向を反転させる手段とを備えたことを特徴とする系統連系型インバータ制御装置。 Maintains the direction of change of amplitude of the signal, the system interconnection inverter control, characterized in that a means for reversing the direction of change of the amplitude of the reference sine wave signal when the change direction of the output current value is reduced apparatus.
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