JPH09285014A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JPH09285014A
JPH09285014A JP8122206A JP12220696A JPH09285014A JP H09285014 A JPH09285014 A JP H09285014A JP 8122206 A JP8122206 A JP 8122206A JP 12220696 A JP12220696 A JP 12220696A JP H09285014 A JPH09285014 A JP H09285014A
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JP
Japan
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phase
wire
voltage
output
inverter
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JP8122206A
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English (en)
Inventor
Takeshi Kobayashi
猛 小林
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配電線からインバータ装置への電流の流入を
阻止し、インバータ装置から常に歪の少ない高品質の電
流を出力する。 【解決手段】 入力側が直流電源(太陽電池21)に並
列に接続され,直流電源をそれぞれ単相2線の交流電源
に変換する2個のインバータ部22,23と、インバー
タ部22,23の単相2線出力が1次巻線32,33そ
れぞれに供給され、2次巻線34の中間タップ35及び
両端34a,34bが配電線11の中性線12及び残り
の2線13,14に接続され,両インバータ部22,2
3の単相2線出力により中間タップ35と両端34a,
34bとの間の電源を分担して単相3線の交流電源を形
成する出力トランス29と、中性線13と2線14,1
5との間の電圧に追従してインバータ部22,23の単
相2線出力の電圧を個別に可変制御し,配電線11の電
圧不平衡による出力トランス29への電流の流入を阻止
する制御部40とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、系統電源に連系し
て単相3線の交流電源を配電線に給電するインバータ装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、需要家への交流給電は、多くの場
合、単相3線式の配電線により行われ、このとき、その
中性線と残りの2線(条線)それぞれとの間の電圧(線
間電圧)は100Vであり、前記残りの2線間の電圧は
200Vである。
【0003】また、自立運転機能付きの需家電力設備等
においては、太陽電池,燃料電池等の直流電源を入力電
源とするインバータ装置を系統電源に連系して運転し、
その単相3線の交流電源を配電線に給電することが行わ
れている。
【0004】そして、従来の単相3線式のこの種インバ
ータ装置は図4に示すように構成され、インバータ装置
1の直流電源2は平滑用のコンデンサ(電解コンデン
サ)3を介して単相フルブリッジインバータ構成の1個
のインバータ部4に給電される。
【0005】このインバータ部4はFET,IGBT,
サイリスタ等の半導体スイッチからなるスイッチング素
子4a,4b,4c,4dの動作により直流電源2を単
相2線の交流電源に変換し、この単相2線の交流電源を
高調波除去フィルタ用のリアクトル5,コンデンサ6を
介して絶縁トランスからなる出力トランス7の1次巻線
8に供給する。
【0006】この出力トランス7は2次巻線9に中間タ
ツプ10が設けられ、中間タップ10が単相3線式の配
電線11の中性線12に接続され、2次巻線9の両端9
a,9bが配電線11の残りの2線13,14に接続さ
れている。
【0007】そして、出力トランス7はインバータ部3
から給電された単相2線の交流電源に基づき、2次巻線
9の中間タップ10と両端9a,9bそれぞれとの間の
100Vの電圧(線間電圧)を形成し、2次巻線9から
配電線11に単相3線の交流電源を供給する。
【0008】ところで、配電線11の各線12〜14は
連動する解列スイッチ15a,15b,15cを介して
上流の系統等に接続され、通常(連系運転時)は、解列
スイッチ15a〜15cが閉成されて単相3線の系統電
源16が配電線11に供給され、この系統電源16に連
系してインバータ装置1が運転される。
【0009】このとき、配電線11の中性線12と2線
13,14それぞれとの間に等価的に単相100Vの電
源16a,16bが接続され、中性線12と2線13,
14それぞれとの間は100V,2線13,14間は2
00Vになる。
【0010】そして、中性線12と2線13,14それ
ぞれとの間の100Vの負荷17,18及び2線13,
14間の200Vの負荷19に100V,200Vの単
相電源が給電される。
【0011】つぎに、上流の系統の停電等が発生し、解
列スイッチ15a〜15cが開放されると、インバータ
装置1の運転が一旦停止し、その後、手動操作でインバ
ータ装置1が自立運転に切換えられ、インバータ装置1
から負荷給電される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】前記図4の従来装置の
場合、1個のインバータ部4の単相2線出力に基づいて
出力トランス7の単相3線の交流電源が形成され、イン
バータ部4の出力制御により出力トランス7の2次巻線
9の中間タップ10と両端9a,9bそれぞれとの間の
電圧が同時に連動して変化する。
【0013】一方、配電線11の負荷不平衡や系統電源
16の変動等により、配電線11の中性線12と2線1
3,14それぞれとの間の電圧(系統電圧)は不平衡に
なり易い。
【0014】そして、連系運転中に前記の系統電圧の不
平衡が発生すると、配電線11の中性線12と2線1
3,14との間の電圧と、出力トランス7の2次巻線9
の中間タップ10と両端9a,9bとの間の電圧とに差
が生じ、この電圧差に基づき、配電線11から出力トラ
ンス7に無制御に電流が流入してインバータ装置1の出
力電流が歪む問題点がある。
【0015】本発明は、配電線の電圧不平衡に基づくイ
ンバータ装置への電流の無制御な流入を阻止し、常に高
品質の電流を出力し得るようにすることを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明のインバータ装置の場合、入力側が直流電
源に並列に接続され,直流電源をそれぞれ単相2線の交
流電源に変換する2個のインバータ部と、両インバータ
部の単相2線出力が2個の1次巻線それぞれに供給さ
れ、2次巻線の中間タップ及び両端が配電線の中性線及
び残りの2線それぞれに接続され,両インバータ部の単
相2線出力により中間タップと両端それぞれとの間の電
源を分担して単相3線の交流電源を形成する出力トラン
スと、中性線と前記残りの2線それぞれとの間の電圧に
追従して両インバータ部の単相2線出力の電圧を個別に
可変制御し,配電線の電圧不平衡による出力トランスへ
の電流の流入を阻止する制御部とを備える。
【0017】したがって、単相3線の配電線の中性線と
残りの2線それぞれとの間に供給される出力トランスの
2次巻線の中間タップと両端それぞれとの間の電源が、
2個のインバータ部の単相2線出力により個別に形成さ
れる。
【0018】そして、両インバータ部の単相2線出力の
電圧は、制御部により配電線の中性線と残りの2線それ
ぞれとの間の電圧に追従して個別に可変制御され、配電
線の電圧不平衡が生じ、中性線と残りの2線それぞれと
の間の電圧が不平衡になると、この不平衡に追従して出
力トランスの2次巻線の中間タップと両端それぞれとの
間の電圧が可変される。
【0019】そのため、出力トランスの2次巻線の中間
タップと両端それぞれとの間の電圧が、常に、配電線の
中性線と残りの2線それぞれとの間の電圧に近づくよう
に調整され、配電線の電圧不平衡が生じても配電線から
インバータ装置への電流の無制御な流入が発生せず、イ
ンバータ装置から常に高品質の電流が出力される。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の実施の1形態について、
図1ないし図3を参照して説明する。図1において、図
4と同一符号は同一のものを示し、図4と異なる点は同
図のインバータ装置1の代わりにインバータ装置20を
配電線11に接続した点である。
【0021】そして、インバータ装置20は直流電源と
しての太陽電池21にコンデンサ3及び単相フルブリッ
ジインバータ構成の2台のインバータ部22,23の入
力側(直流側)を並列に接続して形成され、太陽電池2
1の直流出力がコンデンサ3を介して両インバータ部2
2,23に並列に供給される。
【0022】この両インバータ部22,23は図4のス
イッチング素子4a〜4dと同様のFET,IGBT,
サイリスタ等からなるそれぞれ4個のスイッチング素子
22a,22b,22c,22d,23a,23b,2
3c,23dの動作により、太陽電池21の直流出力
(直流電源)をそれぞれ単相2線の同相の交流電源に変
換する。
【0023】そして、両インバータ部22,23の単相
2線出力は高調波除去フィルタ部24のフィルタ用のリ
アクトル25,26,コンデンサ27,28を介して出
力トランス29に供給される。
【0024】この出力トランス29は2個の絶縁トラン
ス30,31からなり、それぞれの1次側が形成する2
個の1次巻線32,33にフィルタ部24を介したイン
バータ部22,23の単相2線出力が与えられる。
【0025】さらに、絶縁トランス30,31の2次側
を縦列に接続して出力トランス29の2次巻線34が形
成され、この2次巻線34の中間タップ35が配電線1
1の中性線12に接続され、その両端34a,34bが
配電線11の残りの2線13,14に接続されている。
【0026】したがって、2次巻線34の中間タップ3
5と両端34a,34bそれぞれとの間の電源をインバ
ータ部22,23の単相2線出力により分担した単相3
線の交流電源が2次巻線34から配電線11に供給され
る。
【0027】さらに、配電線11の中性線12と2線1
3,14との間の電圧それぞれに追従して電圧形の電流
制御型インバータ部22,23の出力電流を調整するた
め、出力トランス19の直後の中性線12と2線13,
14それぞれとの間の電圧が計器用変圧器36,37に
より検出され、2線13,14それぞれの電流が計器用
変流器38,39により検出される。
【0028】このとき、出力トランス29の2次巻線3
4の中間タップ35と例えば一端34aとの間のインバ
ータ装置20の出力電圧(ベクトル)をVI ,この出力
電圧VI に対応する中性線12と一方の条線13との間
の電源16aの電圧(系統電圧)をVS (ベクトル)と
すると、電源16aとインバータ装置20との連系は図
2の等価回路で示される。
【0029】同図において、Xはインバータ装置20内
のリアクトル25と出力トランス29のリアクタンス、
L ,IL はその電圧降下、通流電流であり、いずれも
ベクトル量である。
【0030】さらに、図2の等価回路は図3のベクトル
図に置換えることができ、図中のφは系統電圧VS を基
準にした出力電圧VI の位相である。
【0031】そして、計器用変圧器36が電圧VS を検
出し、計器用変流器38が電流ILを検出する。
【0032】同様に、計器用変圧器37が出力トランス
29の2次巻線34の中間タップ35と他端34bとの
間の系統電圧を検出し、計器用変流器39が配電線11
の他方の条線14の通流電流を検出する。
【0033】そして、計器用変圧器36,37の電圧検
出信号はインバータ装置20に設けられた制御部40の
同期基準正弦波作成回路41,42及び加算器43,4
4に供給され、同期基準正弦波作成回路41,42は電
圧検出信号に含まれた電圧位相を検出し、検出位相の基
準振幅の正弦波信号をそれぞれ作成して乗算器47,4
8に供給する。
【0034】また、計器用変流器38,39の電流検出
信号は減算器45,46に供給される。
【0035】一方、太陽電池21の起電力(出力電圧)
が変圧器等からなる直流電圧検出器49により検出さ
れ、この検出器49の直流検出信号と直流電圧設定器
(出力設定器)50の直流設定信号との誤差が減算器5
1により検出される。
【0036】そして、減算器51の誤差信号が増幅器5
2を介して乗算器47,48に供給され、この乗算器4
7,48により電圧VS を基準にした位相を有し、前記
誤差信号の振幅に設定された信号が形成される。
【0037】さらに、減算器45,46により乗算器4
7,48の出力信号から計器用変流器38,39の電流
検出信号が減算され、減算器45,46の出力信号が増
幅器53,54を介して加算器43,44に供給され
る。
【0038】また、乗算器47,48の出力信号が微分
器57,58により微分され、電圧降下VL の信号が形
成される。
【0039】そして、加算器43,44により増幅器5
3,54の出力信号,微分器57,58の出力信号及び
計器用変圧器36,37の電圧VS の検出信号がベクト
ル的に加算され、インバータ部22,23の出力制御信
号が形成される。
【0040】この信号に基づき、PWMパルス作成回路
55,56がPWM制御のスイッチング信号(駆動パル
ス)を作成し、このスイッチング信号によりインバータ
部22,23が駆動される。
【0041】このとき、加算器43,44の出力信号に
より、2次巻線34の中間タップ35と両端34a,3
4bそれぞれとの間の電圧,すなわちインバータ部2
2,23の出力電圧の振幅,位相が電源16a,16b
の電圧(系統電圧)それぞれに追従して個別に可変制御
され、インバータ部22,23は出力トランス29の2
次巻線34の中間タップ15と両端34a,34bそれ
ぞれとの間の電圧が、常に、電源16a,16bの電圧
それぞれに近づくように、出力電力の力率,すなわち出
力電流が個別に制御される。
【0042】この制御により、中性線11からみた系統
電圧の不平衡に起因する出力トランス29への無制御な
電流の流れ込みが阻止され、インバータ装置20の出力
電流の歪みが防止される。
【0043】ところで、図1の場合はインバータ部2
2,23が出力電圧の1/2ずつを分担し、その直列合
成電圧によって所期の交流電圧を発生するため、図4の
インバータ部4を一個だけ設けた従来装置に比し、イン
バータ部22,23の入力の直流電圧が半分になり、イ
ンバータ装置20の入力絶縁対耐圧及びスイッチング素
子22a〜22d,23a〜23dの耐圧を半分にする
ことができる利点もある。
【0044】また、インバータ部22,23の出力電圧
を個別に制御できるため、例えば系統停電等により解列
スイッチ15a〜15cが開放されてインバータ装置2
0の単独運転に移行したときに、インバータ部22,2
3の出力電力を自在に可変設定し、負荷消費電力とのバ
ランスを容易に崩すことができ、インバータ装置20の
出力電力と負荷消費電力が等しくなるときにも、単独運
転への移行を確実に検出してインバータ装置20の運転
を自動停止することができる。
【0045】そして、太陽電池21の代わりに燃料電池
等の種々の直流電源を用いることができるのは勿論であ
る。
【0046】
【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。単相3線式の配電線11の中性線13と残りの2線
12,13それぞれとの間に供給される出力トランス2
9の2次巻線34の中間タップ35と両端34a,34
bそれぞれとの間の電源を、2個のインバータ部22,
23の単相2線出力により個別に形成することができ
る。
【0047】そして、両インバータ部22,23の単相
2線出力の電圧を、制御部40により配電線11の中性
線12と残りの2線13,14それぞれとの間の電圧に
追従して個別に可変制御し、配電線11の電圧不平衡が
生じ、中性線12と残りの2線13,14それぞれとの
間の電圧が不平衡になると、この不平衡に追従して出力
トランス24の2次巻線34の中間タップ35と両端3
4a,34bそれぞれとの間の電圧を可変することがで
きる。
【0048】そのため、出力トランス29の2次巻線3
4の中間タップ35と両端34a,34bそれぞれとの
間の電圧を、常に、配電線11の中性線12と残りの2
線13,14それぞれとの間の電圧に近づくように調整
し、配電線11の電圧不平衡が生じたときの配電線から
インバータ装置への無制御な電流の流入を阻止し、イン
バータ装置から常に歪の少ない高品質の電流を出力する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の1形態の結線図である。
【図2】図1の一部の等価回路図である。
【図3】図2のベクトル図である。
【図4】従来装置の結線図である。
【符号の説明】
11 単相3線式の配電線 12 中性線 13,14 残りの2線 21 直流電源としての太陽電池 22,23 インバータ部 29 出力トランス 32,33 1次巻線 34 2次巻線 35 中間タップ 40 制御部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池,燃料電池等の直流電源を単相
    3線の交流電源に変換し、該交流電源を単相3線式の配
    電線に給電するインバータ装置において、 入力側が前記直流電源に並列に接続され,前記直流電源
    をそれぞれ単相2線の交流電源に変換する2個のインバ
    ータ部と、 前記両インバータ部の単相2線出力が2個の1次巻線そ
    れぞれに供給され、2次巻線の中間タップ及び両端が前
    記配電線の中性線及び残りの2線それぞれに接続され,
    前記両インバータ部の単相2線出力により前記中間タッ
    プと前記両端それぞれとの間の電源を分担して前記単相
    3線の交流電源を形成する出力トランスと、 前記中性線と前記残りの2線それぞれとの間の電圧に追
    従して前記両インバータ部の単相2線出力の電圧を個別
    に可変制御し,前記配電線の電圧不平衡による前記出力
    トランスへの電流の流入を阻止する制御部とを備えたこ
    とを特徴とするインバータ装置。
JP8122206A 1996-04-18 1996-04-18 インバータ装置 Pending JPH09285014A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021145537A (ja) * 2020-03-13 2021-09-24 オムロン株式会社 分散型電源システム及び有効電力推定方法

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