JPWO2012153368A1 - 系統連系インバータ装置、および系統連系インバータ装置を備えた分散型電源システム - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1において動作モード切替手段120を使用せず、PWM生成手段106が生成したPWM信号(以後、モード1と称す)でスイッチング素子20〜23をスイッチングした場合の動作波形を図2に示す。Vacは商用系統80の電圧(以下、系統電圧と称す)である。Iiは前記単相ブリッジ回路の出力電流である(Iiは、図2中の上から2番目にある三角波に正弦波が重畳した形の波形)。Ii(ave)はIiの平均電流であり、これはIiが前記フィルタ回路で平滑された電流である系統電流Iacとほぼ等しい。Vg(20)〜Vg(23)はスイッチング素子20〜23のゲート駆動電圧である。以下、図2を参照しながら説明する。
図1において動作モード切替手段120とリップル検出手段111を使用した場合の動作波形を図6に示す。以後、図1と図6を参照しながら説明する。動作モード切替手段120は前述した期間(A)〜(F)を判別し、期間(A)と(D)ではモード2のPWM信号をドライブ手段105に伝達するようにPWM生成手段107と切替手段109とドライブ手段105とをつなぎ、期間(B),(C),(E),(F)ではモード1のPWM信号をドライブ手段105に伝達するようにPWM生成手段106と切替手段109とドライブ手段105とをつなぐ。
10 直流電源
11 太陽電池パネル
20〜23,30〜33 スイッチング素子
40〜43 ダイオード
60 バイパスコンデンサ
61 コンデンサ
70,71 インダクタ
80 商用系統
90,91 電流センサ
100,200 制御手段
101,103 電流検出手段
102,104 電圧検出手段
105 ドライブ手段
106,107 PWM生成手段
108 系統連系制御手段
109 切替手段
110 比較手段
111,112 リップル検出手段
120 動作モード切替手段
300 分散電源システム
Claims (10)
- ブリッジ回路とフィルタ回路と前記ブリッジ回路を制御する制御手段とを有し、直流電源から得た電力を前記ブリッジ回路、前記フィルタ回路の順に介して商用系統に供給するための系統連系インバータ装置において、
前記ブリッジ回路は複数のスイッチからなり、
前記制御手段は、前記商用系統の電圧のゼロクロス点を基点として所定の期間前から所定期間経過後までの期間で前記商用系統を流れる電流の歪みが抑えられるように前記スイッチを制御するモード1と、所定期間経過後から次の所定期間前までの期間で前記スイッチの損失を低減するように前記スイッチを制御するモード2とを有することを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 請求項1に記載の系統連系インバータ装置において、
前記ブリッジ回路は、直列接続された第1のスイッチと第2のスイッチの両端と、直列接続された第3のスイッチと第4のスイッチの両端を直流電源の両端に接続して構成され、
前記制御手段は、前記モード1において、前記商用系統の電圧が正のときに、前記第1のスイッチをオンすると共に前記第2のスイッチをオフかつ前記第3と前記第4のスイッチを相補PWMし、前記商用系統の電圧が負のときに、前記第3のスイッチをオンすると共に前記第4のスイッチをオフかつ前記第1と前記第2のスイッチを相補PWMし、
前記制御手段は、前記モード2において、前記商用系統の電圧が正のときに、前記第1のスイッチをオンすると共に前記第2のスイッチと前記第3のスイッチをオフかつ前記第4のスイッチをPWMし、前記商用系統の電圧が負のときに、前記第3のスイッチをオンすると共に前記第4のスイッチと前記第1のスイッチをオフかつ前記第2のスイッチをPWMすることを特徴とする系統連系インバータ装置。 - ブリッジ回路とフィルタ回路と前記ブリッジ回路を制御する制御手段とを有し、直流電源から得た電力を前記ブリッジ回路、前記フィルタ回路の順に介して商用系統に供給するための系統連系インバータ装置において、
前記ブリッジ回路は、第1のスイッチと第2のスイッチと第3のスイッチと第4のスイッチとからなり、
前記直流電源の両端は、直列接続された第1のスイッチと第2のスイッチの両端と、直列接続された第3のスイッチと第4のスイッチの両端とに接続され、
前記第1のスイッチと前記第2のスイッチの接続点と、前記第3のスイッチと前記第4のスイッチの接続点は前記フィルタ回路に接続され、
前記フィルタ回路は前記商用系統に接続され、
前記制御手段は、前記商用系統の電圧のゼロクロス点を基点として所定の期間前から所定期間経過後までの期間において、前記商用系統の電圧が正のときに、前記第1のスイッチをオンすると共に前記第2のスイッチをオフかつ前記第3と前記第4のスイッチを相補PWMし、前記商用系統の電圧が負のときに、前記第3のスイッチをオンすると共に前記第4のスイッチをオフかつ前記第1と前記第2のスイッチを相補PWMするモード1と、所定期間経過後から次の所定期間前までの期間において、前記商用系統の電圧が正のときに、前記第1のスイッチをオンすると共に前記第2のスイッチと前記第3のスイッチをオフかつ前記第4のスイッチをPWMし、前記商用系統の電圧が負のときに、前記第3のスイッチをオンすると共に前記第4のスイッチと前記第1のスイッチをオフかつ前記第2のスイッチをPWMするモード2とを有することを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 請求項1乃至3の何れかに記載の系統連系インバータ装置において、
前記モード1と前記モード2を切り替える動作モード切替手段と、前記ブリッジ回路の出力電流のリップルの振幅値を検出するリップル検出手段を備え、
前記ブリッジ回路の平均出力電流振幅値よりも前記ブリッジ回路の出力電流のリップルの振幅値が大きい期間を、前記商用系統の電圧のゼロクロス点を基点とした所定の期間前から所定期間経過後までの期間とし、
前記ブリッジ回路の平均出力電流振幅値よりも前記ブリッジ回路の出力電流のリップルの振幅値が小さい期間を、前記所定期間経過後から次の所定期間前までの期間とすることを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 請求項4に記載の系統連系インバータ装置において、前記リップル検出手段は、前記直流電源の電圧と、前記商用系統の電圧と、前記第2のスイッチあるいは前記第4のスイッチのオン時間を基に、前記ブリッジ回路における出力電流のリップルの振幅値を演算する機能を備えたことを特徴とする系統連系インバータ装置。
- 請求項4に記載の系統連系インバータ装置において、前記リップル検出手段は、前記商用系統の周波数をカットするハイパスフィルタと砲絡線検波回路を備えたことを特徴とする系統連系インバータ装置。
- 請求項2又は3に記載の系統連系インバータ装置において、
前記第1および第3のスイッチはIGBTとダイオードで構成され、前記第2および第4のスイッチはMOSFETとダイオードで構成されたことを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 請求項2又は3に記載の系統連系インバータ装置において、
前記第1〜第4のスイッチをIGBTとMOSFETとダイオードで構成し、
前記制御装置は、前記商用系統の電圧のゼロクロス点を基点として所定の期間前から所定期間経過後までの期間では、前記第1のスイッチのMOSFETを前記第2のスイッチと相補PWMさせ、前記第3のスイッチのMOSFETを前記第4のスイッチと相補PWMさせると共に、
前記第2および第4のスイッチのIGBTを、前記第2および第4のスイッチのMOSFETよりも10n〜1u秒先にオフさせることを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の系統連系インバータ装置を備えたことを特徴とする分散型電源システム。
- 請求項9に記載の分散型電源システムにおいて、前記系統連系インバータ装置の前記直流電源が太陽電池パネルであることを特徴とする分散型電源システム。
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