JPH0728538A - System interconnection type inverter controller - Google Patents
System interconnection type inverter controllerInfo
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- JPH0728538A JPH0728538A JP5174147A JP17414793A JPH0728538A JP H0728538 A JPH0728538 A JP H0728538A JP 5174147 A JP5174147 A JP 5174147A JP 17414793 A JP17414793 A JP 17414793A JP H0728538 A JPH0728538 A JP H0728538A
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
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Abstract
Description
【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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention converts DC power output from a DC power source such as a solar cell into AC power in order to connect it to a commercial power source, so that the output power from the DC power source is always in the maximum state. The present invention relates to a grid-connected inverter control device that supplies a general 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。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。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。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows an example of a grid-connected photovoltaic power generation system to which a conventional grid-connected inverter control device is applied. In the case of this conventional example, a constant input voltage control method is adopted as the control method. In this system, the DC power of the solar cell 2 is converted into AC power by a system interconnection inverter 1 that is PWM (pulse width modulation) controlled, and is connected to a commercial system power source 3 to supply power to a load 4. 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
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。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,
直流電圧一定制御回路13,直流電圧基準電圧源14,
乗算器15,出力電流制御用の誤差増幅器16,PWM
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。The grid-connected inverter 1 has the functions of an input capacitor 5, an FET bridge 6, and an output filter P
It is composed of an output choke coil 7 for changing a WM-modulated rectangular wave into a sine wave, a smoothing capacitor 8 and a control section 9. The control unit 9 includes an input voltage detection circuit 10, a bandpass filter (BPF) 11, an output current detector 12,
DC voltage constant control circuit 13, DC voltage reference voltage source 14,
Multiplier 15, error amplifier 16 for controlling output current, PWM
It is composed of a modulation circuit 17 and a gate drive circuit 18 for driving the FET bridge 6.
【0004】以下、制御方法を述べる。The control method will be described below.
【0005】インバータ入力電圧VDC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VDCと直流電圧基準電圧源14
の基準電圧VREF 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。また、商用
系統電圧VCS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。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 inverter input voltage V DC is detected by the input voltage detection circuit 10, and the DC voltage constant control circuit 13 outputs the inverter input voltage V DC and the DC voltage reference voltage source 14.
Error signal S1 with respect to the reference voltage V REF is generated, and this error signal S1 is used as one input of the multiplier 15. Further, the commercial system voltage V CS is detected, only the fundamental wave component is extracted by the bandpass filter 11, and the reference sine wave signal S2 is used as the other input of the multiplier 15. The multiplier 15 multiplies the input error signal S1 and the reference sine wave signal S2 to generate an 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IOUT 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
7に出力する。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VRE F に一致したインバータ入力電圧
VDCが得られるように制御する。すなわち、太陽電池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。The error amplifier 16 receives the inverter output current reference signal S3 from the multiplier 15 and the inverter output current I OUT detected by the output current detector 12, and a modulation reference error signal S4 obtained by amplifying the difference between the two. PWM modulation circuit 1
Output to 7. 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 Control to obtain. That is, the solar cell 2
The input characteristic of the grid interconnection inverter 1 is controlled by the operating voltage of.
【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
3,Q4を同時ONしたときにトランジスタQ1,Q2
は同時OFFとなるように制御される。In the FET bridge 6, when the transistors Q1 and Q2 are simultaneously turned on, the transistors Q3 and Q4 are simultaneously turned off, and conversely, the transistor Q1 is turned off.
Transistors Q1 and Q2 when 3 and Q4 are turned on simultaneously
Are controlled so that they are simultaneously turned 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。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。Due to the characteristics of the solar cell 2, the operating voltage at which the maximum power can be taken out changes every moment depending on weather conditions such as the amount of solar radiation and the element temperature. By the way, the characteristic of the above-mentioned conventional method is that it is operated at a maximum output point of the solar cell 2 on the assumption that the operating voltage can be approximated by a constant voltage regardless of the amount of solar radiation and the element temperature.
【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。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。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。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。However, it is naturally expected that the preset constant voltage value does not match the voltage value at which the maximum power can be taken out. In this case, the operation is performed at a point deviating from the maximum output point, and maximum power cannot be output. Especially, when the amount of solar radiation is large, a large amount of power is wasted. Further, since the maximum output point voltage greatly changes depending on the element temperature, it is necessary to change a preset constant voltage value depending on the season, which is complicated.
【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 a solar cell is that its output characteristics are greatly affected by weather conditions, and even if the weather conditions are the same, its output varies depending on the operating point. Can be mentioned.
【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。Therefore, in order to effectively use the generated power of the solar cell, it is conceivable that maximum power point tracking control should be performed. There is a fundamental problem that it is impossible to positively control the output power by changing the operating point on the characteristic curve.
【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。As is well known, the output characteristic of the solar cell is as shown in FIG. 3, and if the weather conditions are constant, the output characteristic of the solar cell is changed according to the impedance of the load. The values of the output voltage and output current of the solar cell change on the output characteristic curve, and the output power value of the solar cell also changes 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。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、
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。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。Here, when the impedance of the load provided at the output end of the solar cell is R as shown in the figure, the output voltage and output current of the solar cell at this time are the values at point p on the characteristic curve. By changing the load impedance R, the operating point p of the solar cell moves on the characteristic curve,
The output voltage, output current, and output power of the solar cell change. In order to extract the maximum electric power of the solar cell, it is sufficient to control so that the impedance R of the load viewed from the solar cell side is optimum even when the weather conditions change.
【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。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。By the way, when the solar cell maximum power point tracking control is performed by the output current control type inverter, the amplitude of the output current reference signal is manipulated and the error signal between the output current reference signal and the detected output current signal is calculated. PWM-modulates and drives the inverter. As a result of the operation, it is determined whether the input power has increased or decreased, and the amplitude of the next output current reference signal is changed.
【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。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。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。When starting from the open circuit voltage side of the solar cell and gradually increasing the amplitude of the output current reference signal, the error signal with the detected output current signal becomes large, and the switching duty ratio becomes large in PWM modulation. Become. Then, the input impedance of the inverter, that is, the impedance viewed from the solar cell is reduced, and the output power is increased according to the solar cell output characteristic curve. Since the inverter output voltage is considered to be almost constant at the voltage of the commercial system power supply 3, the inverter output current also increases as the output power increases.
【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、
最大電力点に到達したとする。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。However, the amplitude of the output current reference signal is gradually increased, and the output power continues to increase accordingly,
It is assumed that the maximum power point has been reached. Then, when the amplitude of the output current reference signal is further increased to exceed the maximum power point, the inverter input power is reduced this time, and the inverter output current is also reduced.
【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。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。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。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。At this time, the output current signal to be fed back becomes small and the error signal with respect to the output current reference signal becomes large, so that the switching duty ratio becomes large in PWM modulation and the input impedance becomes small. Above, the operating point tries to move to the short circuit side. Then, since the output power is reduced, the output current is further reduced, and the error signal from the output current reference signal is further increased. As a result, if the maximum power point is exceeded, the operating point will move to the short-circuit side. Then, the maximum power point tracking control cannot be performed as it is.
【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。For this reason, when the maximum power point is exceeded, it is necessary to reduce the output current reference signal in accordance with the decrease in the output current signal. However, the characteristics of the solar cell depend on the amount of solar radiation or the element temperature at that time. In addition, in the control, the amplitude of the next output current reference signal is changed in a feed-forward manner by changing the input power as a result of the operation of the amplitude of the output current reference signal. The battery operating point cannot 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、
最大電力点追尾制御を行うのはきわめて困難である。That is, with the control as described above, an increase / decrease in the input power is detected, the amplitude of the output current reference signal is changed,
It is extremely difficult to perform maximum power point tracking control.
【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 was devised in view of such circumstances, and even if the voltage-current characteristics of a DC power source such as a solar cell fluctuates, the maximum power point tracking control is performed well, The purpose is to always be able to extract 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。DISCLOSURE OF THE INVENTION A system interconnection type inverter control device according to the present invention is a DC power input from a DC power source such as a solar cell by ON / OFF controlling a bridge of a switching element based on a switching pattern signal. To AC power and supply the load to the commercial system power supply by linking it, a means for generating the switching pattern signal by pulse width modulation based on a reference sine wave signal, and a voltage of the commercial system power supply. A means for detecting and generating the reference sine wave signal in the same phase as the commercial system voltage; and a means for changing the amplitude of the reference sine wave signal in a direction to increase or decrease by one step periodically. Means for storing the inverter output current value and means for determining the direction of change in the output current value by comparing the previous output current value and the current output current value , When the changing direction of the output current value increases, the changing direction of the amplitude of the reference sine wave signal is maintained as it is, and when the changing direction of the output current value decreases, the changing direction of the amplitude of the reference sine wave signal is inverted. It is characterized in that it is provided with a means for making it.
【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。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)、
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
段階分変化させる。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。[Operation] Based on the detection of the commercial system voltage, a reference sine wave signal is generated in the same phase as that, a pulse width modulation is performed based on this reference sine wave signal to generate a switching pattern signal, and the switching pattern signal is generated based on the switching pattern signal. ON / OFF control of the bridge of the switching element is performed to convert DC power from a DC power supply such as a solar cell into AC power, which is connected to a commercial power supply and supplied to a load. By periodically changing the amplitude of the reference sine wave signal, the inverter output current value is detected and stored, and by comparing it with the previous output current value, it is judged whether the output current value is increasing or decreasing, and it is increased. Maintain the amplitude change direction of the reference sine wave signal (increase in increasing direction, decrease in decreasing direction),
When decreasing, the amplitude change direction of the reference sine wave signal is reversed (decreasing in the increasing direction and increasing in the decreasing direction), and the amplitude of the reference sine wave signal is set to 1 in the determined direction.
Change in steps. By repeating the above, the maximum power point tracking control in which the output power of the DC power source is always the maximum power point can be performed.
【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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a grid interconnection type inverter control device according to the present invention will be described below in detail 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。
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
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。FIG. 1 is a configuration diagram of a grid interconnection type photovoltaic power generation system to which a control device according to an embodiment of the present invention is applied.
In this system, the solar cell 32 is connected to the grid interconnection inverter 31, and the grid interconnection inverter 31 converts the DC power output by the solar cell 32 into AC power having the same phase as the commercial grid power supply 33 by PWM control, and System power supply 3
The electric power is supplied to the load 34 such as a general household electric appliance by connecting the electric power to the load 3 with the electric power source 3.
【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 control type inverter, and includes an input capacitor 35 for suppressing fluctuations in input power from the solar cell 32, a FET bridge 36 as a switching element for DC-AC conversion, and an output filter. Functioning as an output choke coil 37 and a smoothing capacitor 38 for converting a PWM-modulated rectangular wave into a sine wave, an interconnection relay 39 for disconnecting the grid interconnection inverter 31 from the commercial grid power supply 33 and the load 34 when an abnormality occurs, and It is composed of 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。FETブリッジ36
は、後述するゲートドライブ回路42の制御によって、
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,
Q2は同時OFFとされるように構成されている。A flywheel diode is connected in reverse polarity to each of the four transistors Q1 to Q4 in the FET bridge 36. FET bridge 36
Is controlled by the gate drive circuit 42 described later.
When the transistors Q1 and Q2 are simultaneously turned on, the transistors Q3 and Q4 are simultaneously turned off. Conversely, when the transistors Q3 and Q4 are simultaneously turned on, the transistor Q1,
Q2 is configured to be turned off at the same time.
【0027】制御部40は、次の各要素から構成されて
いる。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
6とから構成されている。The control section 40 is composed of the following elements. That is, a control circuit 41 that performs maximum power point tracking control of the grid interconnection inverter 31, output current control, and system protection, a gate drive circuit 42 that drives and controls the FET bridge 36, and a reference sine wave output from the control circuit 41. The PWM modulation circuit 43 that PWM-modulates the signal S11 to generate the switching pattern signal S12 and outputs it to the gate drive circuit 42, and the synchronization signal detector 44 that makes the output of the inverter 31 the same phase as the commercial system power supply 33. And the positive / negative direction detector 45 and the output current detector 4
6 and 6.
【0028】制御回路41は、ディジタル回路であり、
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。The control circuit 41 is a digital circuit,
An A / D converter 47 that converts the signal detected by the output current detector 46 into a digital signal, a CPU 48 that performs various calculations necessary for control, and a reference sine wave that is the basis of each pulse width for PWM control. A ROM 49 that stores waveform pattern data for producing the signal S11, a RAM 50 that is a memory for temporary storage, and digital waveform pattern data is converted into an analog reference sine wave signal S11 by D / A conversion. The D / A converter 51 outputs 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。The operation of the system configured as above will be described below.
【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 is subjected to PWM control by the PWM modulation circuit 43 and based on the gate pulse signal S13 output from the gate drive circuit 42, the pair of switching transistors Q1 and Q2 in the FET bridge 36 and the pair of switching transistors Q1 and Q2. By alternately turning ON / OFF the switching transistors Q3 and Q4 for switching, the output current of the grid interconnection inverter 31 is controlled, and the output of the solar cell 32 is supplied to the load 34.
【0031】この場合、PWM変調回路43は、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
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。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
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
3,Q4をON/OFFして矩形波を生成する。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
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。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。In this case, the PWM modulation circuit 43 is
PWM is performed by comparing the reference sine wave signal S11 from the converter 51 and the triangular wave serving as the switching carrier wave.
The switching pattern signal S12 as a waveform is generated and output to the gate drive circuit 42. Gate drive circuit 42 to which switching pattern signal S12 is input
Outputs the gate pulse signal S13 to the FET bridge 36, and the transistors Q1 and Q2 and the transistor Q
A rectangular wave is generated by turning ON / OFF Q3 and Q4. The rectangular wave has an output choke coil 37 and a smoothing capacitor 38.
Is converted into a sine wave current by the output filter and is supplied to the load 34 via the interconnection relay 39. The reference sine wave signal S11 is controlled to have the same phase as the voltage waveform of the commercial system power supply 33, and the duty ratio of the PWM pattern is determined by the magnitude of its amplitude.
【0032】次に、基準正弦波信号S11について説明
する。前述したように基準正弦波信号S11によりPW
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
の出力電流が得られる。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。以下に基準正弦波信号S
11の振幅を可変する方法を示す。Next, the reference sine wave signal S11 will be described. As described above, the reference sine wave signal S11 causes the PW
The duty ratio of the M pattern is determined, the operating point of the solar cell 32 is determined, and the grid interconnection inverter 31 according to the operating point is determined.
Output current is obtained. By the way, in order to perform the solar cell maximum power point tracking control, the amplitude of the reference sine wave signal S11 must be variable. Below is the reference sine wave signal S
11 shows a method of varying the amplitude of 11.
【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。本実施例の場合、周波数が60Hzで、1
周期が1/60秒、これを256等分した約65.1μ
secを単位周期とする。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。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。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。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。When the maximum reference sine wave signal pattern when the duty ratio of the grid interconnection inverter 31 is maximum is set to the maximum, the data of one cycle of the maximum reference sine wave signal is decomposed at certain time intervals. The amplitude value is represented as a digital value. In the case of this embodiment, the frequency is 60 Hz and 1
The cycle is 1/60 seconds, which is divided into 256 equal to about 65.1μ.
Let sec be the unit cycle. In this case, one cycle of the reference sine wave signal is composed of 256 digital values in the time axis direction. Consider this set of digital values for one cycle as a group. Next, with respect to each of a large number of reference sine wave patterns obtained by dividing the amplitude of the maximum reference sine wave signal at equal intervals (200 equally divided in this embodiment), one cycle of each of them is the same as above. Consider as a set of 256 digital values. That is, the reference sine wave signal is a waveform pattern formed of a set of 256 digital values, and there are a total of 200 types of such waveform patterns having different amplitudes.
【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。それぞれの基準正弦波パターンを番号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。D/Aコンバータ51は、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
M変調回路43に出力する。Data of such 200 kinds of reference sine wave patterns are stored in the ROM 49 of the control circuit 41 in advance. Number 1 for each reference sine wave pattern
When the reference sine wave pattern is designated to the ROM 49 by numbers, the CPU 48 sequentially reads out 256 digital values from the ROM 49 for the reference sine wave pattern of the designated number, and the D / A converter 51 Send to. The D / A converter 51 is a CP
An analog reference sine wave signal S11 having a reference sine wave pattern corresponding to the number designated by U48 is generated, and PW is generated.
Output 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。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
VCS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。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
を生成しPWM変調回路43に出力するのである。この
とき、同期信号検出器44が商用系統電圧VCS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VCSの波形について正負の方向を検出し、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
CSと同位相の状態で出力させることができる。The timing at which the CPU 48 reads the digital value of the reference sine wave pattern is as follows. At the same time that the synchronization signal detector 44 reads the zero cross point of the commercial system voltage V CS from the commercial system power supply 33 as a synchronization signal, the CPU 48 starts a built-in timer to read the first data and read 1 cycle of 1/60 seconds to 256, etc. The second data is read after waiting 65.1 μsec. That is, the digital values for the reference sine wave pattern of the designated number are sequentially read out every 65.1 μsec, and the digital values are D / A converted by the D / A converter 51 to generate the reference sine wave signal S11.
Is generated and output to the PWM modulation circuit 43. At this time, the synchronization signal detector 44 detects the zero cross point of the commercial system voltage V CS , and the positive / negative direction detector 45 detects the positive / negative direction of the waveform of the commercial system voltage V CS , and C
The PU 48 outputs the data in the positive and negative directions to output the reference sine wave signal S11 to the commercial system voltage V.
It can be output in the same phase as CS .
【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。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IOUT 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
変換し、一時的にRAM50に記憶する。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。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。具体的には次のとおりであ
る。Further, the control circuit 41 simultaneously executes the following controls. The CPU 48 uses the A / D converter 47 to output the output current I OUT of the inverter 31 detected by the output current detector 46 to the A / D in a relatively long fixed cycle.
It is converted and temporarily stored in the RAM 50. Then, the previously stored inverter output current value and the inverter input current value input this time are compared to determine whether the inverter output current value has increased or decreased. Depending on the result of the determination, it is determined whether to increase or decrease the number of the next reference sine wave pattern. 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。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。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。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。At the first time, "0" is set as the previous inverter output current value, the minimum value "1" is designated as the reference sine wave pattern number, and the reference sine wave pattern number changing direction increases. Set in the direction of. To determine the changing direction of the increase or decrease of the reference sine wave pattern number after the second time, compare the previous inverter output current value with the current inverter output current value, and if the inverter output current value increases, The changing direction of the number is maintained as it is, and when the output current value of the inverter decreases, the changing direction of the number is reversed. In other words, when the inverter output current value increases, if the number changing direction at that time is in the increasing direction, it is continuously maintained in the increasing direction, and if the number changing direction is in the decreasing direction, it is continuously maintained in the decreasing direction. . On the contrary, when the inverter output current value decreases, if the number changing direction is in the increasing direction at that time, it is inverted and becomes the decreasing direction, and if the number changing direction is the decreasing direction, it is inverted and becomes the increasing direction. That 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。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。Setting the changing direction of the reference sine wave pattern number to the increasing direction means outputting the reference sine wave signal S11 having a sine wave pattern having a larger amplitude, and conversely, the reference sine wave pattern. Setting the direction in which the number is changed to the decreasing direction means that the reference sine wave signal S11 having a sine wave pattern having a smaller amplitude is output. In this embodiment, there are 200 reference sinusoidal pattern numbers, but when the number is increased or decreased, the number is increased or decreased by one.
【0039】本実施例では、以上の制御を、制御回路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。In this embodiment, the above control is performed by the control circuit 4
It is realized by software control using a microcomputer including the CPU 48, the ROM 49, and the RAM 50 in the first embodiment.
【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。By performing the control as described above, under constant weather conditions, the solar cell operating point is moved from the open voltage side toward the maximum power point each time the amplitude of the reference sine wave signal S11 is increased. When the inverter output current value decreases beyond the maximum power point, the direction of change of the amplitude of the reference sine wave signal S11 is inverted to decrease the amplitude, thereby bringing the solar cell operating point closer to the maximum power point again. 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。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。Therefore, after that, the solar cell 32 can always be operated in the vicinity of the maximum power point by the same control of the amplitude changing direction, and the operating point moves to the short circuit side as in the conventional example. Does not occur. It is not necessary to reduce the output current reference signal in accordance with the decrease in the output current signal, and the input power increases or decreases as a result of the amplitude operation of the output current reference signal. This is because it is not necessary 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。すなわち、気象条件や負荷変動にかかわらず、
最大電力点追尾制御を常に良好に行うことができる。Further, no matter how the characteristics of the solar cell change due to changes in weather conditions, the amplitude of the reference sine wave signal S11 can be adjusted by performing the above-described control according to the increase / decrease of the inverter output current value. By controlling, the solar cell operating point can be quickly moved to the maximum power point. That is, regardless of weather conditions and load fluctuations,
The maximum power point tracking control can always be performed well.
【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 described above, according to the present invention, the maximum power point tracking control can be easily performed even if the output characteristics of the DC power source such as a solar cell fluctuates, and the maximum power is always supplied from the DC power source. Can be taken out.
【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。FIG. 1 is a configuration diagram of a grid-connected photovoltaic power generation system to which a grid-connected inverter control device according to an embodiment of the present invention is applied.
【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。FIG. 2 is a configuration diagram of a system interconnection solar power generation system to which a system interconnection inverter control device according to a conventional example is applied.
【図3】太陽電池の電圧−電流特性図である。FIG. 3 is a voltage-current characteristic diagram of a solar cell.
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 VCS……商用系統電圧 IOUT ……インバータ出力電流31 ... Grid interconnection inverter 32 ... Solar cell 33 ... Commercial grid power supply 34 ... Load 35 ... Input capacitor 36 ... FET bridge 37 ... Output choke coil (filter) 38 ... Smoothing capacitor (filter) 39 ...... Interconnection relay 40 ...... Control unit 41 ...... Control circuit 42 ...... Gate drive circuit 43 ...... PWM modulation circuit 44 ...... Sync signal detector 45 ...... Positive and 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 VCS ... 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─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number in the agency FI Technical indication location H02M 7/77 9181-5H (72) Inventor Hiroshi Nakata 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Within Sharp Corporation
Claims (1)
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。1. A bridge of a switching element is ON / OFF controlled based on a switching pattern signal to convert DC power input from a DC power source such as a solar cell into AC power, which is connected to a commercial power source to form a load. A means for supplying, a means for generating the switching pattern signal by pulse width modulation based on a reference sine wave signal, a voltage for the commercial system power supply, and the reference sine wave signal in the same phase as the commercial system voltage. Means, a means for periodically changing the amplitude of the reference sine wave signal in a direction of increasing or decreasing by one step, a means for storing the detected inverter output current value, and a previous output current value. Means for determining the direction of change in the output current value by comparison with the current output current value, and the reference sine wave when the direction of change in the output current value increases A system interconnection type inverter control, characterized in that the system is provided with means for maintaining the changing direction of the signal amplitude as it is and inverting the changing direction of the amplitude of the reference sine wave signal when the changing direction of the output current value decreases. apparatus.
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ID=15973500
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