JPH1075580A - 太陽光電力変換装置 - Google Patents
太陽光電力変換装置Info
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- JPH1075580A JPH1075580A JP8228537A JP22853796A JPH1075580A JP H1075580 A JPH1075580 A JP H1075580A JP 8228537 A JP8228537 A JP 8228537A JP 22853796 A JP22853796 A JP 22853796A JP H1075580 A JPH1075580 A JP H1075580A
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- Inverter Devices (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入出力間が絶縁されて安全かつ小型の系統連
係用フィルタを使用可能とする、低電圧の太陽電池に対
応できる電力変換装置を提供する。 【解決手段】 太陽電池の発電電力を３相交流電力へ変
換する電力変換装置において、太陽電池１２の直流電力
を交流電力に変換する第１電力変換器１１と、第１電力
変換器の出力を１次側入力とし２次側に絶縁出力をもつ
トランス１０と、トランスからの絶縁された電力を単相
交流電力に変換する３×ｎ組の第２電力変換器１とを備
え、前記第２電力変換器の単相交流出力端子をｎ組直列
接続したものを１ユニットとして３ユニットを構成し、
前記３ユニットは出力線端の何れかの端子を中性点とし
て接続するスター接続とし、他の３個の端子は系統電源
へ接続され、前記３ユニット間の交流出力が電気角で１
２０度ずれるように多重ＰＷＭパルス幅変調を行い、前
記系統電源１９へ回生を行う。
係用フィルタを使用可能とする、低電圧の太陽電池に対
応できる電力変換装置を提供する。 【解決手段】 太陽電池の発電電力を３相交流電力へ変
換する電力変換装置において、太陽電池１２の直流電力
を交流電力に変換する第１電力変換器１１と、第１電力
変換器の出力を１次側入力とし２次側に絶縁出力をもつ
トランス１０と、トランスからの絶縁された電力を単相
交流電力に変換する３×ｎ組の第２電力変換器１とを備
え、前記第２電力変換器の単相交流出力端子をｎ組直列
接続したものを１ユニットとして３ユニットを構成し、
前記３ユニットは出力線端の何れかの端子を中性点とし
て接続するスター接続とし、他の３個の端子は系統電源
へ接続され、前記３ユニット間の交流出力が電気角で１
２０度ずれるように多重ＰＷＭパルス幅変調を行い、前
記系統電源１９へ回生を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池を主電源と
する太陽光発電システムなどの電力変換装置に関する。
する太陽光発電システムなどの電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、太陽光発電装置には、電源として
高電圧の太陽電池を必要としていた。図１０は従来の単
相出力太陽光インバータの回路図である。図１０中符号
１０１は系統電源、１０２はコンデンサ、１０３はリア
クトル、１０４はインバータ、１０５は太陽電池であ
る。インバータ１０４は太陽電池１０５の直流電力を一
般的に図１０のように半導体スイツチを用いて単相交流
電力へ変換し系統電源１０１へ回生する。このインバー
タでは半導体スイッチの接続から系統電源１０１に出力
できる電圧の最大値は太陽電池の電圧と等しくなる。系
統電源１０１として単相２００Ｖをつなぐ場合には、イ
ンバータ１０４の入力電圧として最低でも交流２００Ｖ
の振幅である２８２Ｖ＝２００×√２）より高い直流電
圧が必要となる。従って、２００Ｖの系統電源へ回生す
るには、おおよそ３００Ｖ程度以上の電圧をもつ太陽電
池が必要である。またインバータ１０４は出力電圧とし
て、高圧の直流電圧値を振幅にもつＰＷＭ波形を出力す
るため、正弦波電圧である系統電圧と接続するには系統
連係用フィルタとしてコンデンサ１０２、リアクトル１
０３が必要となる。
高電圧の太陽電池を必要としていた。図１０は従来の単
相出力太陽光インバータの回路図である。図１０中符号
１０１は系統電源、１０２はコンデンサ、１０３はリア
クトル、１０４はインバータ、１０５は太陽電池であ
る。インバータ１０４は太陽電池１０５の直流電力を一
般的に図１０のように半導体スイツチを用いて単相交流
電力へ変換し系統電源１０１へ回生する。このインバー
タでは半導体スイッチの接続から系統電源１０１に出力
できる電圧の最大値は太陽電池の電圧と等しくなる。系
統電源１０１として単相２００Ｖをつなぐ場合には、イ
ンバータ１０４の入力電圧として最低でも交流２００Ｖ
の振幅である２８２Ｖ＝２００×√２）より高い直流電
圧が必要となる。従って、２００Ｖの系統電源へ回生す
るには、おおよそ３００Ｖ程度以上の電圧をもつ太陽電
池が必要である。またインバータ１０４は出力電圧とし
て、高圧の直流電圧値を振幅にもつＰＷＭ波形を出力す
るため、正弦波電圧である系統電圧と接続するには系統
連係用フィルタとしてコンデンサ１０２、リアクトル１
０３が必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、太陽電池で高
電圧を作るためには、１つのセルが数Ｖの太陽電池を百
数十個程度直列接続しなけれぱならない。また、このよ
うな高電圧の太陽電池を利用する場合には高圧に対する
安全性を確保しなければならないため、できるだけ太陽
電池の直列接続数を減らし電圧を低くする方がよい。し
かし太陽電池の電圧を低くすると系統電源へ回生するの
に必要な直流電圧を得ることができないといった問題が
あった。さらに、高圧の直流電圧とほほ同じ振幅をもつ
ＰＷＭ波形をフィルタを介して系統電源と連係するの
で、力率およびノイズ特性を良好なものにするために
は、大形のフィルタを使わなければならないといった問
題があった。
電圧を作るためには、１つのセルが数Ｖの太陽電池を百
数十個程度直列接続しなけれぱならない。また、このよ
うな高電圧の太陽電池を利用する場合には高圧に対する
安全性を確保しなければならないため、できるだけ太陽
電池の直列接続数を減らし電圧を低くする方がよい。し
かし太陽電池の電圧を低くすると系統電源へ回生するの
に必要な直流電圧を得ることができないといった問題が
あった。さらに、高圧の直流電圧とほほ同じ振幅をもつ
ＰＷＭ波形をフィルタを介して系統電源と連係するの
で、力率およびノイズ特性を良好なものにするために
は、大形のフィルタを使わなければならないといった問
題があった。
【０００４】本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、多
重インバータ技術を使用して、安全かつ小型の系統連係
用フィルタを使用可能とする、低電圧の太陽電池に対応
できる電力変換装置を提供することにある。
重インバータ技術を使用して、安全かつ小型の系統連係
用フィルタを使用可能とする、低電圧の太陽電池に対応
できる電力変換装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、太陽電池を入力電源としその発電電力を
３相交流電力へ変換する電力変換装置において、前記太
陽電池の直流電力を交流電力に変換する第１電力変換器
と、前記第１電力変換器の出力を１次側入力とし、２次
側に絶縁出力をもつトランスと、前記トランスからの絶
縁された電力を単相交流電力に変換する３×ｎ組（ｎ≧
１）の第２電力変換器とを備え、前記第２電力変換器の
単相交流出力端子をｎ組直列接続したものを１つのユニ
ットとして３ユニットを構成し、前記３ユニットは出力
線端の何れかの端子を中性点として接続するスター接続
とし、他の３個の端子は負荷または系統電源へ接続さ
れ、前記３ユニット間の交流出力が電気角で１２０度ず
れるように多重ＰＷＭパルス幅変調を行い、前記負荷へ
電力を供給、または前記系統電源へ回生を行う。
成するために、太陽電池を入力電源としその発電電力を
３相交流電力へ変換する電力変換装置において、前記太
陽電池の直流電力を交流電力に変換する第１電力変換器
と、前記第１電力変換器の出力を１次側入力とし、２次
側に絶縁出力をもつトランスと、前記トランスからの絶
縁された電力を単相交流電力に変換する３×ｎ組（ｎ≧
１）の第２電力変換器とを備え、前記第２電力変換器の
単相交流出力端子をｎ組直列接続したものを１つのユニ
ットとして３ユニットを構成し、前記３ユニットは出力
線端の何れかの端子を中性点として接続するスター接続
とし、他の３個の端子は負荷または系統電源へ接続さ
れ、前記３ユニット間の交流出力が電気角で１２０度ず
れるように多重ＰＷＭパルス幅変調を行い、前記負荷へ
電力を供給、または前記系統電源へ回生を行う。
【０００６】また、太陽電池を入力電源としてその発電
電力を単相交流電力へ変換する電力変換装置において、
前記太陽電池の直流電力を交流電力に変換する第１電力
変換器と、前記第１電力変換器の出力を１次側入力と
し、２次側に絶縁出力をもつトランスと、前記トランス
からの絶縁された電力を単相交流電力に変換する複数の
第２電力変換器とを備え、前記複数の第２電力変換器の
各単相交流出力端子を直列接続した出力線端を負荷また
は系統電源に接続し、前記第２電力変換器の出力電圧は
多重パルス幅変調を行い、前記負荷へ電力を供給、また
は前記系統電源へ回生を行う。本発明は、また、太陽電
池の発電電力を３相交流電力へ変換する電力変換装置に
おいて、前記太陽電池の直流電力を交流電力に変換する
第１電力変換器、前記第１電力変換器の出力を絶縁する
トランスおよび前記トランスからの電力を単相交流電力
に変換する第２電力変換器をそれぞれ接続したものを１
モジュールとして３×ｎ組（ｎ≧１）のモジュールを備
え、前記モジュールの単相交続出力端子をｎ組直列接続
したものを１ユニットとして３ユニットを構成し、前記
３ユニットは出力線端の何れかの端子を中性点として接
続するスター接続とし、他の３個の端子は負荷または系
統電源へ接続され、前記３ユニット間の交流出力が電気
角で１２０度ずれるように多重パルス幅変調を行い、前
記負荷へ電力を供給、または前記系統電源へ回生を行
う。
電力を単相交流電力へ変換する電力変換装置において、
前記太陽電池の直流電力を交流電力に変換する第１電力
変換器と、前記第１電力変換器の出力を１次側入力と
し、２次側に絶縁出力をもつトランスと、前記トランス
からの絶縁された電力を単相交流電力に変換する複数の
第２電力変換器とを備え、前記複数の第２電力変換器の
各単相交流出力端子を直列接続した出力線端を負荷また
は系統電源に接続し、前記第２電力変換器の出力電圧は
多重パルス幅変調を行い、前記負荷へ電力を供給、また
は前記系統電源へ回生を行う。本発明は、また、太陽電
池の発電電力を３相交流電力へ変換する電力変換装置に
おいて、前記太陽電池の直流電力を交流電力に変換する
第１電力変換器、前記第１電力変換器の出力を絶縁する
トランスおよび前記トランスからの電力を単相交流電力
に変換する第２電力変換器をそれぞれ接続したものを１
モジュールとして３×ｎ組（ｎ≧１）のモジュールを備
え、前記モジュールの単相交続出力端子をｎ組直列接続
したものを１ユニットとして３ユニットを構成し、前記
３ユニットは出力線端の何れかの端子を中性点として接
続するスター接続とし、他の３個の端子は負荷または系
統電源へ接続され、前記３ユニット間の交流出力が電気
角で１２０度ずれるように多重パルス幅変調を行い、前
記負荷へ電力を供給、または前記系統電源へ回生を行
う。
【０００７】また、太陽電池を入力電源としてその発電
電力を単相交流電力へ変換する電力変換装置において、
前記太陽電池の直流電力を交流電力に変換する第１電力
変換器、前記第１電力変換器の出力を絶縁するトランス
および前記トランスからの電力を単相交流電力に変換す
る第２電力変換器をそれぞれ接続したものを１つのモジ
ュールとして複数のモジュールを備え、前記複数モジュ
ールの各単相交流出力端子を直列接続した出力線端を負
荷または系統電源に接続し、前記モジュールの出力電圧
は多重パルス幅変調を行い、前記負荷へ電力を供給、ま
たは前記系統電源へ回生を行う。前述の構成の電力変換
装置を用いて、太陽電池の出力電力の電力変換を行うに
あたり、太陽電池の電力を一旦交流電力に変換しトラン
スで絶縁した後に多重化するので、低電圧の太陽電池を
利用することが可能となる。また複数のモジュールでそ
れぞれ単相パルス幅変調の波形制御を行うので、低歪み
波形の出力電圧電流が得られ、系統連係用フィルタとし
て小形のものを使用できるようになる。
電力を単相交流電力へ変換する電力変換装置において、
前記太陽電池の直流電力を交流電力に変換する第１電力
変換器、前記第１電力変換器の出力を絶縁するトランス
および前記トランスからの電力を単相交流電力に変換す
る第２電力変換器をそれぞれ接続したものを１つのモジ
ュールとして複数のモジュールを備え、前記複数モジュ
ールの各単相交流出力端子を直列接続した出力線端を負
荷または系統電源に接続し、前記モジュールの出力電圧
は多重パルス幅変調を行い、前記負荷へ電力を供給、ま
たは前記系統電源へ回生を行う。前述の構成の電力変換
装置を用いて、太陽電池の出力電力の電力変換を行うに
あたり、太陽電池の電力を一旦交流電力に変換しトラン
スで絶縁した後に多重化するので、低電圧の太陽電池を
利用することが可能となる。また複数のモジュールでそ
れぞれ単相パルス幅変調の波形制御を行うので、低歪み
波形の出力電圧電流が得られ、系統連係用フィルタとし
て小形のものを使用できるようになる。
【０００８】また、太陽電池がそれぞれ絶縁されている
場合、モジュール内での入出力の絶縁が必要でなくなる
ため、ＤＣ→ＡＣのＰＷＭインバータで多重パルス幅変
調を行なえば、モジュール内の絶縁トランスとＡＣ→Ａ
ＣのＰＷＭインバータを省略することもできる。
場合、モジュール内での入出力の絶縁が必要でなくなる
ため、ＤＣ→ＡＣのＰＷＭインバータで多重パルス幅変
調を行なえば、モジュール内の絶縁トランスとＡＣ→Ａ
ＣのＰＷＭインバータを省略することもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は本発明の太陽光電力変換
装置の第１実施例の回路図、図２は第１実施例の変形例
の回路図である。また、図３は本発明の太陽光電力変換
装置の第２実施例の回路図である。各図において、符号
１〜９、２０１〜２０９、３０１〜３０３はＡＣ→ＡＣ
ＰＷＭインバ−タ、１２、２１６〜２１８、３０６は太
陽電池、１１、２１３〜２１５、３０５はＤＣ→ＡＣ
ＰＷＭインバ−タ、１０、２１０〜２１２、３０４は絶
縁トランス、１３〜１５、２１９〜２２１、３０７はリ
アクトル、１６〜１８、２２２〜２２４、３０８はコン
デンサ、１９、２２５は３相系統電源、３０９は単相系
統電源である。
面を参照して説明する。図１は本発明の太陽光電力変換
装置の第１実施例の回路図、図２は第１実施例の変形例
の回路図である。また、図３は本発明の太陽光電力変換
装置の第２実施例の回路図である。各図において、符号
１〜９、２０１〜２０９、３０１〜３０３はＡＣ→ＡＣ
ＰＷＭインバ−タ、１２、２１６〜２１８、３０６は太
陽電池、１１、２１３〜２１５、３０５はＤＣ→ＡＣ
ＰＷＭインバ−タ、１０、２１０〜２１２、３０４は絶
縁トランス、１３〜１５、２１９〜２２１、３０７はリ
アクトル、１６〜１８、２２２〜２２４、３０８はコン
デンサ、１９、２２５は３相系統電源、３０９は単相系
統電源である。
【００１０】ＤＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータとＡＣ→Ａ
Ｃ ＰＷＭインバータの構成は、一例として図４のよう
なものである。図４において、符号４００は太陽電池、
４０１、４１１はコンデンサ、４０２〜４０５、４１２
〜４１５は半導体スイツチ、４０６は絶縁トランス、４
０７〜４１０は整流素子、４１６がＤＣ→ＡＣ ＰＷＭ
インバータ、４１７、４１８がＡＣ→ＡＣ ＰＷＭイン
バ−タである。図１、図２のＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバ
ータは３×ｎ個の組合せ、図３ではｍ個の組合せとなる
が、図１、図２、図３ではｎ＝ｍ＝３での例を示す。図
１において、９個のＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの入
力端子はトランスへそれぞれ接続される。また３個のＡ
Ｃ→ＡＣ ＰＷＭインバ−タを１つのユニットとして全
体を３ユニットで構成（本例では１〜３、４〜６、７〜
９）し、ユニット内のそれぞれの交流端子ｒｌ、ｒ２は
直列に接続され、両端の何れかの端子は３つのユニット
間でスター接続され、他の３個の端子は系統連係用フィ
ルタを通して３相系統電源１９の３個の端子ｖ、ｖ、ｗ
に接続される。
Ｃ ＰＷＭインバータの構成は、一例として図４のよう
なものである。図４において、符号４００は太陽電池、
４０１、４１１はコンデンサ、４０２〜４０５、４１２
〜４１５は半導体スイツチ、４０６は絶縁トランス、４
０７〜４１０は整流素子、４１６がＤＣ→ＡＣ ＰＷＭ
インバータ、４１７、４１８がＡＣ→ＡＣ ＰＷＭイン
バ−タである。図１、図２のＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバ
ータは３×ｎ個の組合せ、図３ではｍ個の組合せとなる
が、図１、図２、図３ではｎ＝ｍ＝３での例を示す。図
１において、９個のＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの入
力端子はトランスへそれぞれ接続される。また３個のＡ
Ｃ→ＡＣ ＰＷＭインバ−タを１つのユニットとして全
体を３ユニットで構成（本例では１〜３、４〜６、７〜
９）し、ユニット内のそれぞれの交流端子ｒｌ、ｒ２は
直列に接続され、両端の何れかの端子は３つのユニット
間でスター接続され、他の３個の端子は系統連係用フィ
ルタを通して３相系統電源１９の３個の端子ｖ、ｖ、ｗ
に接続される。
【００１１】各ユニットのｎ個のＡＣ→ＡＣ ＰＷＭイ
ンバータの単相交流端子に出力される交流出力の基本波
電圧は同位相になるように制御され、３組のユニット間
は基本波電圧位相の電気角が互いに１２０度位相の異な
る交流出力を発生するように多重パルス幅変調で制御さ
れ、３相系統電源１９へ回生する。図２においても、９
個のＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの入力端子は３つの
トランスへそれぞれ接続される。また３個のＡＣ→ＡＣ
ＰＷＭインバータを１つのユニットとして全体を３ユ
ニットで構成（本例では２０１〜２０３、２０４〜２０
６、２０７〜２０９）し、ユニット内のそれぞれの交流
端子ｒｌ、ｒ２は直列に接続され、両端の何れかの端子
は３つのユニット間でスター接続され、他の３個の端子
は系統連係用フィルタを通して３相系統電源の３個の端
子ｕ、ｖ、ｗに接続される。
ンバータの単相交流端子に出力される交流出力の基本波
電圧は同位相になるように制御され、３組のユニット間
は基本波電圧位相の電気角が互いに１２０度位相の異な
る交流出力を発生するように多重パルス幅変調で制御さ
れ、３相系統電源１９へ回生する。図２においても、９
個のＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの入力端子は３つの
トランスへそれぞれ接続される。また３個のＡＣ→ＡＣ
ＰＷＭインバータを１つのユニットとして全体を３ユ
ニットで構成（本例では２０１〜２０３、２０４〜２０
６、２０７〜２０９）し、ユニット内のそれぞれの交流
端子ｒｌ、ｒ２は直列に接続され、両端の何れかの端子
は３つのユニット間でスター接続され、他の３個の端子
は系統連係用フィルタを通して３相系統電源の３個の端
子ｕ、ｖ、ｗに接続される。
【００１２】図２の３組のユニット間も、図１の実施例
と同様に、基本波電圧位相の電気角がお互いに１２０度
位相の異なる交流出力を発生するように多重パルス幅変
調で制御され、３相系統電源へ回生する。３相系統電源
の３個の端子ｕ、ｖ、ｗ間にかかる相間電圧Ｖｕｖ、Ｖ
ｖｗ、Ｖｗｕと各ユニットの出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ
との関係を電圧ベクトル図として図５に示す。この図５
から各ユニットが出力するのに必要な電圧は相間電圧の
振幅の１／√３で良いことが分かる。また各ユニットが
ｎ個のＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータで構成されている
場合にはＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの出力電圧の最
大値は３相系統電源の相間電圧の振幅の１／ｎ√３でよ
く（本例では１／３√３）ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバー
タのスイツチング素子としては低圧の素子を使用するこ
とが可能となる。
と同様に、基本波電圧位相の電気角がお互いに１２０度
位相の異なる交流出力を発生するように多重パルス幅変
調で制御され、３相系統電源へ回生する。３相系統電源
の３個の端子ｕ、ｖ、ｗ間にかかる相間電圧Ｖｕｖ、Ｖ
ｖｗ、Ｖｗｕと各ユニットの出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ
との関係を電圧ベクトル図として図５に示す。この図５
から各ユニットが出力するのに必要な電圧は相間電圧の
振幅の１／√３で良いことが分かる。また各ユニットが
ｎ個のＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータで構成されている
場合にはＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの出力電圧の最
大値は３相系統電源の相間電圧の振幅の１／ｎ√３でよ
く（本例では１／３√３）ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバー
タのスイツチング素子としては低圧の素子を使用するこ
とが可能となる。
【００１３】図３において、３個のＡＣ→ＡＣ ＰＷＭ
インバータのそれぞれの交流端子ｒｌ、ｒ２は直列に接
続され、両端の端子は単相系統電源に接続される。直流
端子ｐ、ｎは太陽電池に接続される。３個のＡＣ→ＡＣ
ＰＷＭインバータの単相交流端子に出力される交流出
力の基本波電圧は同位相になるように多重パルス幅変調
で制御され、単相系統電源へ回生する。図１、図２、図
３において、ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの出力端子
ｒｌ、ｒ２は入力端子ｐ、ｎと絶縁されているため各イ
ンバータモジュールの入力を一つの太陽電池から取るこ
とが可能である。またトランスの巻数比を変えることで
入力電圧、出力電圧の値を設計時に自由に決定すること
ができる。ＤＣ→ＡＣＰＷＭインバータとトランスで、
昇降圧コンバータの制御構成にすれば、ＡＣ→ＡＣ Ｐ
ＷＭインバータの入力電圧を自由に可変することもでき
る。更にトランスを通る交流電力の周波数を高周波化す
ることによって、小形のトランスを使うことができる。
ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの容量は全体出力をＡＣ
→ＡＣ ＰＷＭインバータの数で割った容量を受け持つ
だけでよいので、各ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータは小
形なものとすることができる。また多重パルス幅変調に
よつて系流電源へ送られる電圧電流の波形が正弦波に近
い低歪みとなるため、リアクトルとコンデンサで構成さ
れる系統連係用フィルタとして小形のものを使うことが
できる。
インバータのそれぞれの交流端子ｒｌ、ｒ２は直列に接
続され、両端の端子は単相系統電源に接続される。直流
端子ｐ、ｎは太陽電池に接続される。３個のＡＣ→ＡＣ
ＰＷＭインバータの単相交流端子に出力される交流出
力の基本波電圧は同位相になるように多重パルス幅変調
で制御され、単相系統電源へ回生する。図１、図２、図
３において、ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの出力端子
ｒｌ、ｒ２は入力端子ｐ、ｎと絶縁されているため各イ
ンバータモジュールの入力を一つの太陽電池から取るこ
とが可能である。またトランスの巻数比を変えることで
入力電圧、出力電圧の値を設計時に自由に決定すること
ができる。ＤＣ→ＡＣＰＷＭインバータとトランスで、
昇降圧コンバータの制御構成にすれば、ＡＣ→ＡＣ Ｐ
ＷＭインバータの入力電圧を自由に可変することもでき
る。更にトランスを通る交流電力の周波数を高周波化す
ることによって、小形のトランスを使うことができる。
ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの容量は全体出力をＡＣ
→ＡＣ ＰＷＭインバータの数で割った容量を受け持つ
だけでよいので、各ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータは小
形なものとすることができる。また多重パルス幅変調に
よつて系流電源へ送られる電圧電流の波形が正弦波に近
い低歪みとなるため、リアクトルとコンデンサで構成さ
れる系統連係用フィルタとして小形のものを使うことが
できる。
【００１４】次に、本発明の一部構成をモジュール化し
た実施例について図面を参照して説明する。モジュール
化は、直列接続する段数を簡単に変更することができ、
また高周波トランスを採用しやすく、小型化に役立つ利
点がある。図６は本発明の太陽光電力変換装置の第３実
施例の回路図である。また図７は本発明の太陽光電力変
換装置の第４実施例の回路図、図８は第４実施例の変形
例の回路図である。各図において、符号６０１〜６０
９、７０１〜７０３、８０１〜８０３はインバータモジ
ュールで、これらモジュールは同一構成である。６１
０、７０７、８０７〜８０９は太陽電池、６１１はＤＣ
→ＡＣのＰＷＭインバータ、６１２は絶縁トランス、６
１３はＡＣ→ＡＣのＰＷＭインバータ、６１４〜６１
６、７０４、８０４はリアクトル、６１７〜６１９、７
０５、８０５はコンデンサ、６２０は３相系統電源、７
０６、８０６は単相系統電源である。
た実施例について図面を参照して説明する。モジュール
化は、直列接続する段数を簡単に変更することができ、
また高周波トランスを採用しやすく、小型化に役立つ利
点がある。図６は本発明の太陽光電力変換装置の第３実
施例の回路図である。また図７は本発明の太陽光電力変
換装置の第４実施例の回路図、図８は第４実施例の変形
例の回路図である。各図において、符号６０１〜６０
９、７０１〜７０３、８０１〜８０３はインバータモジ
ュールで、これらモジュールは同一構成である。６１
０、７０７、８０７〜８０９は太陽電池、６１１はＤＣ
→ＡＣのＰＷＭインバータ、６１２は絶縁トランス、６
１３はＡＣ→ＡＣのＰＷＭインバータ、６１４〜６１
６、７０４、８０４はリアクトル、６１７〜６１９、７
０５、８０５はコンデンサ、６２０は３相系統電源、７
０６、８０６は単相系統電源である。
【００１５】インバータモジュール６０１〜６０９、７
０１〜７０３、８０１〜８０３は同一構成であるので、
代表してインバータモジュール６０１について説明す
る。インバ−タモジュール６０１は、ＤＣ→ＡＣのＰＷ
Ｍインバータ６１１と、絶縁トランス６１２と、ＡＣ→
ＡＣのＰＷＭインバータ６１３、直流端子ｐ、ｎと単相
交流端子ｒ１、ｒ２とを有する。ＤＣ→ＡＣのＰＷＭイ
ンバータとＡＣ→ＡＣのＰＷＭインバータは、具体的に
は一例として図９のようなインバータ構成である。図６
のインバータモジュールは３×ｎ個（ｎ≧１）の組合
せ、図７、図８ではｍ個（ｍ≧２）の組合せとなるが、
図６、図７、図８ではｎ＝ｍ＝３での例を示す。
０１〜７０３、８０１〜８０３は同一構成であるので、
代表してインバータモジュール６０１について説明す
る。インバ−タモジュール６０１は、ＤＣ→ＡＣのＰＷ
Ｍインバータ６１１と、絶縁トランス６１２と、ＡＣ→
ＡＣのＰＷＭインバータ６１３、直流端子ｐ、ｎと単相
交流端子ｒ１、ｒ２とを有する。ＤＣ→ＡＣのＰＷＭイ
ンバータとＡＣ→ＡＣのＰＷＭインバータは、具体的に
は一例として図９のようなインバータ構成である。図６
のインバータモジュールは３×ｎ個（ｎ≧１）の組合
せ、図７、図８ではｍ個（ｍ≧２）の組合せとなるが、
図６、図７、図８ではｎ＝ｍ＝３での例を示す。
【００１６】図６において、９個のインバータモジュー
ルの直流端子ｐ、ｎは太陽電池６１０へそれぞれ並列に
接続される。また３個のインバータモジュールを１ユニ
ットとして全体を３ユニットで構成（本例では６０１〜
６０３、６０４〜６０６、６０７〜６０９）し、ユニッ
ト内のそれぞれの交流端子ｒ１、ｒ２は直列に接続さ
れ．両端の何れかの端子は３つのユニット間でスター接
続され、他の３個の端子は３相系統電源６２０の３個の
端子ｕ、ｖ、ｗに接続される。各ユニットのｎ個のイン
バータモジュールの単相交流端子に出力される交流出力
の基本波電圧は同位相になるように制御され、３組のユ
ニット間は基本波電圧位相の電気角が互いに１２０度位
相の異なる交流出力を発生するように多重ＰＷＭパルス
幅変調で制御され、３相系統電源６２０へ回生する。
ルの直流端子ｐ、ｎは太陽電池６１０へそれぞれ並列に
接続される。また３個のインバータモジュールを１ユニ
ットとして全体を３ユニットで構成（本例では６０１〜
６０３、６０４〜６０６、６０７〜６０９）し、ユニッ
ト内のそれぞれの交流端子ｒ１、ｒ２は直列に接続さ
れ．両端の何れかの端子は３つのユニット間でスター接
続され、他の３個の端子は３相系統電源６２０の３個の
端子ｕ、ｖ、ｗに接続される。各ユニットのｎ個のイン
バータモジュールの単相交流端子に出力される交流出力
の基本波電圧は同位相になるように制御され、３組のユ
ニット間は基本波電圧位相の電気角が互いに１２０度位
相の異なる交流出力を発生するように多重ＰＷＭパルス
幅変調で制御され、３相系統電源６２０へ回生する。
【００１７】３相系統電源６２０の３個の端子ｕ、ｖ、
ｗ間にかかる相間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕと各ユニ
ットの出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとの関係を電圧ベクト
ル図として図５に示す。この図５から各ユニット（６０
１〜６０３、６０４〜６０６、６０７〜６０９）が出力
するのに必要な電圧は相間電圧の振幅の１／√３で良い
ことが分かる。また各ユニットがｎ個のインバータモジ
ュールで構成されている場合にはインバータモジュール
の出力電圧の最大値は３相系統電源６２０の相間電圧の
振幅の１／ｎ√３でよく（本例では１／３√３）、イン
バータモジユールのスイッチング素子としては低圧の素
子を使用することが可能となる。更に特開昭６３ー２８
２７６号公報「３相インバータの制御装置」のように、
ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの正弦波電圧指令に３倍
調波を加えれば、出力電圧をもう少しあげることもでき
る。
ｗ間にかかる相間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕと各ユニ
ットの出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとの関係を電圧ベクト
ル図として図５に示す。この図５から各ユニット（６０
１〜６０３、６０４〜６０６、６０７〜６０９）が出力
するのに必要な電圧は相間電圧の振幅の１／√３で良い
ことが分かる。また各ユニットがｎ個のインバータモジ
ュールで構成されている場合にはインバータモジュール
の出力電圧の最大値は３相系統電源６２０の相間電圧の
振幅の１／ｎ√３でよく（本例では１／３√３）、イン
バータモジユールのスイッチング素子としては低圧の素
子を使用することが可能となる。更に特開昭６３ー２８
２７６号公報「３相インバータの制御装置」のように、
ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの正弦波電圧指令に３倍
調波を加えれば、出力電圧をもう少しあげることもでき
る。
【００１８】図７、図８において、３個のインバータモ
ジュールのそれぞれの交流端子ｒｌ、ｒ２は直列に接続
され、両端の端子は単相系統電源に接続される。図７で
は直流端子ｐ、ｎは太陽電池７０７へそれぞれ並列に接
続される。図８では各インバータモジュールの直流端子
ｐ、ｎはそれぞれ別の太陽電池８０７〜８０９へ繋がれ
る。３個のインバータモジュールの単相交流端子に出力
される交流出力の基本波電圧は同位相になるように多重
パルス幅変調で制御され、単相系統電源へ回生する。図
６、図７、図８において、インバータモジュールの出力
端子ｒ１、ｒ２は入力端子ｐ、ｎと絶縁されているため
各インバータモジュールの入力を一つの太陽電池から取
ることが可能であり、また図８のように１つ以上のモジ
ュールがそれぞれ別の太陽電池を入力源とすることもで
きる。また内部にトランスを持つためトランスの巻数比
を変えることで入力電圧、出力電圧の値を設計時に自由
に決定することができる。ＤＣ→ＡＣ ＰＷＭインバー
タ６１１とトランスで、昇降圧コンバータの制御構成に
すれば、ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの入力電圧を自
由に可変することもできる。更にトランスを通る交流電
力の周波数を高周波化することによって、小形のトラン
スを使うことができる。インバータモジュールの容量は
全体出力をインバータモジュールの数で割った容量を受
け持つだけでよいので、各インバータモジュールは小形
なものとすることができる。
ジュールのそれぞれの交流端子ｒｌ、ｒ２は直列に接続
され、両端の端子は単相系統電源に接続される。図７で
は直流端子ｐ、ｎは太陽電池７０７へそれぞれ並列に接
続される。図８では各インバータモジュールの直流端子
ｐ、ｎはそれぞれ別の太陽電池８０７〜８０９へ繋がれ
る。３個のインバータモジュールの単相交流端子に出力
される交流出力の基本波電圧は同位相になるように多重
パルス幅変調で制御され、単相系統電源へ回生する。図
６、図７、図８において、インバータモジュールの出力
端子ｒ１、ｒ２は入力端子ｐ、ｎと絶縁されているため
各インバータモジュールの入力を一つの太陽電池から取
ることが可能であり、また図８のように１つ以上のモジ
ュールがそれぞれ別の太陽電池を入力源とすることもで
きる。また内部にトランスを持つためトランスの巻数比
を変えることで入力電圧、出力電圧の値を設計時に自由
に決定することができる。ＤＣ→ＡＣ ＰＷＭインバー
タ６１１とトランスで、昇降圧コンバータの制御構成に
すれば、ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータの入力電圧を自
由に可変することもできる。更にトランスを通る交流電
力の周波数を高周波化することによって、小形のトラン
スを使うことができる。インバータモジュールの容量は
全体出力をインバータモジュールの数で割った容量を受
け持つだけでよいので、各インバータモジュールは小形
なものとすることができる。
【００１９】更に、図８において、太陽電池がそれぞれ
絶縁されている場合、モジュール内での入出力の絶縁が
必要でなくなるため、ＤＣ→ＡＣのＰＷＭインバータで
多重パルス幅変調を行なえば、モジュール内の絶縁トラ
ンスとＡＣ→ＡＣのＰＷＭインバータを省略することも
できる。図８は単相系統へ連係する場合の例であるが３
相系統へ連係する場合も同様に、絶縁トランスとＡＣ→
ＡＣのＰＷＭインバータの省略は可能である。また多重
パルス幅変調によって系統電源へ送られる電圧電流の波
形が正弦波に近い低歪みなものとなるため、リアクトル
とコンデンサで構成される系統連係用フィルタとして小
形のものを使うことができる。
絶縁されている場合、モジュール内での入出力の絶縁が
必要でなくなるため、ＤＣ→ＡＣのＰＷＭインバータで
多重パルス幅変調を行なえば、モジュール内の絶縁トラ
ンスとＡＣ→ＡＣのＰＷＭインバータを省略することも
できる。図８は単相系統へ連係する場合の例であるが３
相系統へ連係する場合も同様に、絶縁トランスとＡＣ→
ＡＣのＰＷＭインバータの省略は可能である。また多重
パルス幅変調によって系統電源へ送られる電圧電流の波
形が正弦波に近い低歪みなものとなるため、リアクトル
とコンデンサで構成される系統連係用フィルタとして小
形のものを使うことができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の電力変換装
置を用いれば、太陽電池の電圧は低電圧のものでよく入
出力が絶縁されているため安全性が向上する。さらに多
重パルス幅変調によって出力電圧、出力電流が正弦波に
近づくため、系統連係用フィルタとして小さなものを使
用することができる。
置を用いれば、太陽電池の電圧は低電圧のものでよく入
出力が絶縁されているため安全性が向上する。さらに多
重パルス幅変調によって出力電圧、出力電流が正弦波に
近づくため、系統連係用フィルタとして小さなものを使
用することができる。
【図１】本発明の太陽光電力変換装置の第１実施例の回
路図
路図
【図２】本発明の太陽光電力変換装置の第１実施例の変
形例の回路図
形例の回路図
【図３】本発明の太陽光電力変換装置の第２実施例の回
路図
路図
【図４】本発明のＰＷＭインバータの構成例の回路図
【図５】本電力変換装置の出力電圧と３相系統電源電圧
との関係を示すべクトル図
との関係を示すべクトル図
【図６】本発明の太陽光電力変換装置の第３実施例の回
路図
路図
【図７】本発明の太陽光電力変換装置の第４実施例の回
路図
路図
【図８】本発明の太陽光電力変換装置の第４実施例の変
形例の回路図
形例の回路図
【図９】本発明のインバータモジュールの構成例の回路
図
図
【図１０】従来のインバータを用いた太陽光電力変換装
置の回路図
置の回路図
１〜９ ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバ−タ １０ トランス １１ ＤＣ→ＡＣ ＰＷＭインバ−タ １２ 太陽電池 １３〜１５ リアクトル １６〜１８ コンデンサ １９ ３相系統電源 ３０ 本発明の電力変換装置のｕ相出力電圧ベクトル ３１ 本努明の電力変換装置のｖ相出力電圧ベクトル ３２ 本発明の電力変換装置のｗ相出力電圧ベクトル ３３ 本発明の電力変換装置のｕｖ間電圧ベクトル ３４ 本発明の電力変換装置のｕｗ間電圧ベクトル ３５ 本発明の電力変換装置のｗｕ間電圧ベクトル １０１ 単相系統電源 １０２ コンデンサ １０３ リアクトル １０４ 太陽光電力変換装置 １０５ 太陽電池 ２０１〜２０９ ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバ−タ ２１０〜２１２ 絶縁トランス ２１３〜２１５ ＤＣ→ＡＣ ＰＷＭインバ−タ ２１６〜２１８ 太陽電池 ２１９〜２２１ リアクトル ２２２〜２２４ コンデンサ ２２５ ３相系統電源 ３０１〜３０３ ＤＣ→ＡＣ ＰＷＭインバ−タ ３０４ 絶縁トランス ３０５ ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータ ３０６ 太陽電池 ３０７ リアクトル ３０８ コンデンサ ３０９ 単相系統電源 ４００ 太陽電池 ４０１、４１１ コンデンサ ４０２〜４０５、４１２〜４１５ 半導体スイツチ ４０６ 絶縁トランス ４０７〜４１０ 整流器 ４１６ ＤＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータ ４１７〜４１８ ＡＣ→ＡＣ ＰＷＭインバータ ６０１〜６０９ インバ−タモジュール ６１０ 太陽電池 ６１１ ＤＣ→ＡＣインバ−タ ６１２ 絶縁トランス ６１３ ＡＣ→ＡＣインバ−タ ６１４〜６１６ リアクトル ６１７〜６１９ コンデンサ ６２０ ３相系統電源 ７０１〜７０３ インバ−タモジュール ７０４ リアクトル ７０５ コンデンサ ７０６ 単相系統電源 ７０７ 太陽電池 ８０１〜８０３ インバ−タモジュール ８０４ リアクトル ８０５ コンデンサ ８０６ 単相系統電源 ８０７〜８０９ 太陽電池 ９００ 太陽電池 ９０１、９１１ コンデンサ ９０２〜９０５、９１２〜９１５ 半導体スイッチ ９０６ 絶縁トランス ９０７〜９１０ 整流器 ９１６ ＤＣ→ＡＣインバータ ９１７ ＡＣ→ＡＣインバ−タ ９１８ インバ−タモジュール
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/5387 8110−5Ｈ Ｈ０２Ｍ 7/5387 Ｚ
Claims (6)
- 【請求項１】 太陽電池を入力電源としその発電電力を
３相交流電力へ変換する電力変換装置において、 前記太陽電池の直流電力を交流電力に変換する第１電力
変換器と、 前記第１電力変換器の出力を１次側入力とし、２次側に
絶縁出力をもつトランスと、 前記トランスからの絶縁された電力を単相交流電力に変
換する３×ｎ組（ｎ≧１）の第２電力変換器とを備え、 前記第２電力変換器の単相交流出力端子をｎ組直列接続
したものを１つのユニットとして３ユニットを構成し、 前記３ユニットは出力線端の何れかの端子を中性点とし
て接続するスター接続とし、他の３個の端子は負荷また
は系統電源へ接続され、 前記３ユニット間の交流出力が電気角で１２０度ずれる
ように多重ＰＷＭパルス幅変調を行い、前記負荷へ電力
を供給、または前記系統電源へ回生を行うことを特徴と
する太陽光電力変換装置。 - 【請求項２】 太陽電池を入力電源としてその発電電力
を単相交流電力へ変換する電力変換装置において、 前記太陽電池の直流電力を交流電力に変換する第１電力
変換器と、 前記第１電力変換器の出力を１次側入力とし、２次側に
絶縁出力をもつトランスと、 前記トランスからの絶縁された電力を単相交流電力に変
換する複数の第２電力変換器とを備え、 前記複数の第２電力変換器の各単相交流出力端子を直列
接続した出力線端を負荷または系統電源に接続し、 前記第２電力変換器の出力電圧は多重パルス幅変調を行
い、前記負荷へ電力を供給、または前記系統電源へ回生
を行うことを特徴とする太陽光電力変換装置。 - 【請求項３】 太陽電池の発電電力を３相交流電力へ変
換する電力変換装置において、 前記太陽電池の直流電力を交流電力に変換する第１電力
変換器、前記第１電力変換器の出力を絶縁するトランス
および前記トランスからの電力を単相交流電力に変換す
る第２電力変換器をそれぞれ接続したものを１モジュー
ルとして３×ｎ組（ｎ≧１）のモジュールを備え、 前記モジュールの単相交続出力端子をｎ組直列接続した
ものを１ユニットとして３ユニットを構成し、 前記３ユニットは出力線端の何れかの端子を中性点とし
て接続するスター接続とし、他の３個の端子は負荷また
は系統電源へ接続され、 前記３ユニット間の交流出力の電気角が１２０度ずれる
ように多重パルス幅変調を行い、前記負荷へ電力を供
給、または前記系統電源へ回生を行うことを特徴とする
太陽光電力変換装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の電力変換装置において、 それぞれ絶縁された太陽電池をモジュールと同数備え、
前記絶縁された各太陽電池を前記各モジュールの入力と
してそれぞれ接続し、 第１電力変換器で多重パルス幅変調を行なうことによっ
て、絶縁トランスと第２電力変換器を省くことを特徴と
する太陽光電力変換装置。 - 【請求項５】 太陽電池を入力電源としてその発電電力
を単相交流電力へ変換する電力変換装置において、 前記太陽電池の直流電力を交流電力に変換する第１電力
変換器、前記第１電力変換器の出力を絶縁するトランス
および前記トランスからの電力を単相交流電力に変換す
る第２電力変換器をそれぞれ接続したものを１つのモジ
ュールとして複数のモジュールを備え、 前記複数モジュールの各単相交流出力端子を直列接続し
た出力線端を負荷または系統電源に接続し、 前記モジュールの出力電圧は多重パルス幅変調を行い、
前記負荷へ電力を供給、または前記系統電源へ回生を行
うことを特徴とする太陽光電力変換装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の電力変換装置において、 それぞれ絶縁された太陽電池をモジュールと同数備え、
前記絶縁された各太陽電池を前記各モジュールの入力と
してそれぞれ接続し、 第１電力変換器で多重パルス幅変調を行なうことによっ
て、絶縁トランスと第２電力変換器を省くことを特徴と
する太陽光電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22853796A JP3663455B2 (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 太陽光電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22853796A JP3663455B2 (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 太陽光電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1075580A true JPH1075580A (ja) | 1998-03-17 |
| JP3663455B2 JP3663455B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=16877958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22853796A Expired - Lifetime JP3663455B2 (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 太陽光電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3663455B2 (ja) |
Cited By (70)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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