JPH11332218A - フィルタ回路 - Google Patents

フィルタ回路

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JPH11332218A
JPH11332218A JP10148356A JP14835698A JPH11332218A JP H11332218 A JPH11332218 A JP H11332218A JP 10148356 A JP10148356 A JP 10148356A JP 14835698 A JP14835698 A JP 14835698A JP H11332218 A JPH11332218 A JP H11332218A
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JP
Japan
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power supply
insulating transformer
commercial power
filter circuit
inverter device
Prior art date
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Pending
Application number
JP10148356A
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English (en)
Inventor
Motoyasu Sato
元保 佐藤
Shiyoukin Tei
紹鈞 鄭
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Ebara Densan Ltd
Original Assignee
Ebara Densan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 商用電源系統に連系するインバータ装置の出
力側の回路を簡素な構成とし、これにより系統連系シス
テムの小型軽量化及びその製造コストを低減することの
できるフィルタ回路を提供する。 【解決手段】 商用電源の周波数・電圧・位相を出力す
るインバータ装置11の出力が商用電源系統16に接続
される系統連系システムにおいて、インバータ装置11
側と商用電源系統16側との間にこれらを絶縁分離する
絶縁トランス17が挿入され、該絶縁トランス17のイ
ンダクタンス分と、該絶縁トランスに並列に接続された
コンデンサCとから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、商用電源の周波数
・電圧・位相を出力するインバータ装置の出力を商用電
源系統に接続する系統連系システムに係り、特にインバ
ータ装置の出力の高周波成分を除去するために用いるフ
ィルタ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、省エネルギー化の要請から、太陽
電池を用いた太陽光発電システムが普及しつつある。係
る太陽光発電システムにおいては、直流電力が太陽電池
に生成されるが、その負荷となる電力の供給を受ける装
置は、商用交流電源にも接続された電灯、或いはモータ
等である場合が多い。このため、係る太陽電池で生成さ
れた直流電力は、商用電源系統と同じ周波数及び電圧の
交流電力に変換される必要がある。
【0003】また、このような太陽光発電システムは、
夜間は発電が不能であり、昼間の日照時には負荷装置の
需要電力をオーバする場合もある。発電電力が負荷装置
の需要電力をオーバする場合には、そのオーバした分の
電力を商用交流電源側に供給できることが好ましい。こ
のような観点から、太陽光発電システムは商用交流電源
と連系したシステムとすることが必要な場合が多い。
【0004】このように、太陽光発電システムと商用交
流電源とを連系するためには、太陽電池の直流電力から
商用交流電源の周波数・電圧・位相に合わせた交流電力
に変換する必要がある。このような太陽光発電システム
における直流電力から交流電力の変換に、商用交流電源
の周波数・電圧・位相を生成するインバータ装置が用い
られている。この系統連系システムは、商用交流電源の
周波数・電圧・位相を検出して、太陽電池の直流電力出
力から、インバータ装置のパワートランジスタ等をスイ
ッチングすることで、商用交流電源の所要の周波数・電
圧・位相に合わせた交流電力を形成する必要がある。
【0005】図4は、従来の太陽光発電システムにおけ
るインバータ装置と商用交流電源系統とを接続する系統
連系システムの概要を示す。太陽電池10の直流電力を
交流電力に変換するインバータ装置11の出力は、絶縁
トランス12とフィルタ回路13を介して主接点14に
接続され、更に負荷15及び商用電源系統16に接続さ
れている。即ち、この負荷15は商用電源系統16に接
続され、太陽光発電が不能な夜間等においては、商用電
源系統側から電力の供給を受ける。又、日中等の太陽光
発電出力が高まり負荷の需要電力をオーバした場合に
は、インバータ装置の出力電力は負荷の需要電力をオー
バする分は商用電源系統側に供給される。
【0006】ここで絶縁トランス12は、インバータ装
置側と商用電源系統側とを絶縁分離するために設けられ
ている。又、フィルタ回路13はリアクトルLとコンデ
ンサCとから構成され、インバータ装置の出力のうち低
周波数成分のみを通過させるローパスフィルタである。
インバータ装置は、パルス幅変調(PWM)を用いて商
用交流電源の周波数・電圧・位相を形成するため、必然
的に多量の高調波成分を含む。しかしながら、商用電源
系統側にインバータ装置の発生する多量の高調波成分が
混入すると、種々の障害が発生するので、このため商用
電源系統側に高調波成分が入らないように除去する必要
がある。
【0007】このため、このフィルタ回路は、50〜6
0Hzの商用電源系統の基本周波数成分を通過させ、そ
れ以上の周波数成分を除去することができるローパスフ
ィルタでなければならない。このため、このような低い
周波数のローパスフィルタを構成するためには、リアク
トルL及びコンデンサCは、比較的大きなインダクタン
ス値及びキャパシタンス値を有するものが必要となり、
その形状及び寸法が大きくならざるを得ないという問題
があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の事情に
鑑みて為されたもので、商用電源系統に連系するインバ
ータ装置の出力側の回路を簡素な構成とし、これにより
系統連系システムの小型軽量化及びその製造コストを低
減することのできるフィルタ回路を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、商用電源の周波数・電圧・位相を出力するインバー
タ装置の出力が商用電源系統に接続される系統連系シス
テムにおいて、前記インバータ装置側と商用電源系統側
との間にこれらを絶縁分離する絶縁トランスが挿入さ
れ、該絶縁トランスのインダクタンス分と、該絶縁トラ
ンスに並列に接続されたコンデンサとから構成されたこ
とを特徴とするフィルタ回路である。
【0010】上述した本発明によれば、フィルタ回路に
必要なインダクタンス分を、絶縁トランスの漏洩磁束を
用いて形成しているので、独立にフィルタ回路を形成す
るためのリアクトルが必要なくなる。これにより従来の
フィルタ回路のリアクトルが必要なくなるので、絶縁ト
ランスとコンデンサのみでフィルタ回路を構成すること
ができ、これにより従来のフィルタ回路のリアクトル部
分の設置面積が不要となり、機器を小型軽量化すること
ができる。又、フィルタ回路のための大容量のリアクト
ルが不要となることから、その製造コストを低減するこ
とができる。
【0011】請求項2に記載の発明は、前記絶縁トラン
スは、その一次側の巻線と二次側の巻線とを異なる鉄心
に巻回し、一次側の巻線による磁束が、全て二次側の巻
線の鉄心に流れることなく、その一部が漏洩磁束となる
ように磁気回路を構成したことを特徴とする請求項1に
記載のフィルタ回路である。
【0012】上記本発明によれば、絶縁トランスの一次
側巻線を巻回した鉄心と二次側巻線を巻回した鉄心とを
異なる鉄心とし、一次側巻線の鉄心に形成される磁束が
漏洩磁束を形成するように磁気回路を構成することで、
絶縁トランスに漏れインダクタンス分を形成することが
できる。この漏れインダクタンス分は、磁気回路の磁束
の漏洩量を調整することで容易にその大きさを調整で
き、これにより出力フィルタ構成用の大きなインダクタ
ンス値のリアクトルを絶縁トランス内にいわば内蔵する
ことができる。従って、このリアクトルは絶縁トランス
と一体的に構成できるので、僅かな絶縁トランスの寸法
の増大によりフィルタ回路のリアクトルとして動作させ
ることができる。
【0013】請求項3に記載の発明は、商用電源の周波
数・電圧・位相を出力するインバータ装置の出力が商用
電源系統に接続される系統連系システムにおいて、前記
インバータ装置側と商用電源系統側との間にこれらを絶
縁分離する絶縁トランスが挿入され、該絶縁トランスの
漏れインダクタンス分と、該絶縁トランスに並列に接続
されたコンデンサとから構成されたフィルタ回路を備え
たことを特徴とするインバータ装置の系統連系システム
である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0015】図1は、本発明の一実施の形態の系統連系
システムの概要を示す。太陽電池10は、昼間に太陽光
を受けて直流電力を生成する。太陽電池10の出力端子
(+,−)は、インバータ装置11の直流電源部に接続
され、その直流電源部の直流電力から商用交流電源の周
波数、位相及び電圧の交流電力に逆変換される。このイ
ンバータ部は、パワートランジスタ、IGBT等の電力
素子が用いられ、そのベース(ゲート)にドライブ回路
からCPU素子で形成されたパルス幅変調(PWM)信
号を入力し、その信号によりスイッチングすることで、
その出力端子に交流出力波形が形成される。
【0016】インバータ装置の出力側には、インダクタ
ンス分を有する絶縁トランス17が接続されている。こ
の絶縁トランス17は、インバータ装置11の出力電圧
を商用電源系統と絶縁分離すると共に、フィルタ回路1
3を構成するためのインダクタンス分を提供する。即
ち、トランス17の出力は、コンデンサCに接続され、
絶縁トランス17の漏れインダクタンス分と合わせて低
域通過フィルタ13を構成している。その出力は、主接
点14を介して負荷15及び商用電源系統16に接続さ
れている。
【0017】この絶縁トランス17は、1次巻線と2次
巻線とが同一の鉄心に巻回されている普通のトランスと
異なり、1次巻線と2次巻線とが別個の鉄心に巻回さ
れ、それぞれの鉄心の間に漏洩磁束が生じるように磁気
回路が構成されている。このため、この絶縁トランス
は、漏れインダクタンス分を有することになる。
【0018】そして、コンデンサCと、この絶縁トラン
ス17の漏れインダクタンス分とが低域通過(ローパ
ス)フィルタ回路を構成する。即ち、この等価回路は、
図2(a)に示すようになり、そのフィルタの通過特性
は、図2(b)に示すようになる。ここで遮断周波数f
cは、次式に示す通りである。ここでインダクタンスL
は、絶縁トランス17の漏洩磁束ににより形成される漏
れインダクタンス分である。
【数1】
【0019】このフィルタ回路の場合は、50〜60H
zの商用電源系統周波数を通過させ、その高調波成分を
遮断する必要があるので、遮断周波数fcは、100H
z程度に選定するのが好適である。尚、コンデンサC
は、従来のリアクトルを用いたフィルタ回路と同じもの
でよく、例えば4500μF、又は2200μF等の市
販品で十分である。
【0020】図3は、本発明の一実施の形態の絶縁トラ
ンスの構造を示す。トランス17は、積層珪素鋼板等か
らなる鉄心23に、一次側の巻線21及び二次側の巻線
22を巻回したものである。一次側の巻線21は鉄心2
3aに巻回され、二次側の巻線22は鉄心23bに巻回
され、これらは全体としての鉄心23の磁気回路の一部
を成している。鉄心23aと鉄心23bとの間には、水
平方向に延びる鉄心23cが存在しており、これらの鉄
心23a,23b,23cは、それぞれ外周部の鉄心2
3dに共通に接続される磁気回路が形成されている。
【0021】従って、一次側の巻線21に流れる電流に
よって形成される磁束Φ1は、鉄心23bに流れる磁束
Φ2を形成すると共に、鉄心23cに流れる磁束Φ3を形
成する。即ち、磁束Φ1の内、一部が鉄心22bに流れ
ると共に、他の一部は鉄心22cに流れ、それぞれ閉ル
ープを形成する。そして、磁束Φ2は二次側の巻線22
に鎖交することにより、誘起電圧を発生して、これがト
ランス二次側の電圧となる。また、磁束Φ3は、二次側
の巻線に鎖交しない漏洩磁束となり、これにより自己イ
ンダクタンスが形成される。
【0022】この漏れインダクタンスの大きさは、1次
磁束Φに対する漏洩磁束Φ3の大きさによって決まって
くるので、鉄心23a,23b,23cの磁気抵抗を調
整することにより、この漏れインダクタンスの大きさの
調整が可能である。例えば、図示するように鉄心23c
に、ギャップ25を調整することによって磁気抵抗が増
減し、これにより、漏れインダクタンスの大きさの調整
が可能である。
【0023】尚、上述した絶縁トランスは、単相の場合
の例を示したが、三相の場合にも周知の三相トランス構
造を用いることにより、同様に構成することが可能であ
る。
【0024】尚、上述した実施の形態は、太陽光発電シ
ステムに本発明のフィルタ回路を備えた系統連系システ
ムを適用した例を示したが、各種のインバータ装置の出
力を商用電源系統に接続する用途に、本発明の趣旨を同
様に適用できることは勿論である。また、インバータ装
置の出力を絶縁トランスを介して負荷に供給すると共
に、負荷側に対してインバータ装置の発生する高調波成
分を抑制しなければならない用途にも、本発明の趣旨を
同様に広く適用できる。
【0025】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
系統連系システムにおいて、絶縁トランスの漏れインダ
クタンスと外付けのコンデンサとを用いてフィルタ回路
を構成できる。これにより、インバータ出力に含まれる
高調波成分をリアクトルを用いることなく抑制すること
ができ、機器の小型軽量化、及びコスト低減に有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のフィルタ回路を備えた系
統連系システムの概要を示す図である。
【図2】図1のフィルタ回路の(a)等価回路図、及び
(b)フィルタ特性を示す図である。
【図3】図1における絶縁トランスの構成例を示す図で
ある。
【図4】従来のフィルタ回路を備えた系統連系システム
の概要を示す図である。
【符号の説明】
10 太陽電池 11 インバータ装置 12,17 絶縁トランス 13 フィルタ回路 15 負荷 16 商用電源系統 20 絶縁トランス 21 1次巻線 22 2次巻線 23,23a,23b,24c 鉄心 25 切込み

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用電源の周波数・電圧・位相を出力す
    るインバータ装置の出力が商用電源系統に接続される系
    統連系システムにおいて、前記インバータ装置側と商用
    電源系統側との間にこれらを絶縁分離する絶縁トランス
    が挿入され、該絶縁トランスのインダクタンス分と、該
    絶縁トランスに並列に接続されたコンデンサとから構成
    されたことを特徴とするフィルタ回路。
  2. 【請求項2】 前記絶縁トランスは、その一次側の巻線
    と二次側の巻線とを異なる鉄心に巻回し、一次側の巻線
    による磁束が、全て二次側の巻線の鉄心に流れることな
    く、その一部が漏洩磁束となるように磁気回路を構成し
    たことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ回路。
  3. 【請求項3】 商用電源の周波数・電圧・位相を出力す
    るインバータ装置の出力が商用電源系統に接続される系
    統連系システムにおいて、前記インバータ装置側と商用
    電源系統側との間にこれらを絶縁分離する絶縁トランス
    が挿入され、該絶縁トランスのインダクタンス分と、該
    絶縁トランスに並列に接続されたコンデンサとから構成
    されたフィルタ回路を備えたことを特徴とするインバー
    タ装置の系統連系システム。
JP10148356A 1998-05-13 1998-05-13 フィルタ回路 Pending JPH11332218A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013162671A (ja) * 2012-02-07 2013-08-19 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd パワーコンディショナ
DE102012106382A1 (de) * 2012-07-16 2014-01-16 Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg Ausgangsstufe

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