KR101357445B1

KR101357445B1 - 계통 연계 인버터

Info

Publication number: KR101357445B1
Application number: KR1020127020157A
Authority: KR
Inventors: 유시 고야마; 준이치 츠다; 히로시 모치카와
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2014-02-03
Also published as: KR20120099513A; US8472215B2; CN102714469B; EP2525482A4; TWI454028B; TW201212499A; CN102714469A; EP2525482A1; WO2011087045A1; US20120275201A1

Abstract

실시 형태에 관한 계통 연계 인버터는, 직류 전원(5)으로부터 공급된 직류 전압을 펄스폭 변조하는 단상 또는 3상의 인버터(1)와, 인버터(1)의 입력측에 중성점(c)을 형성하도록 접속된 제1 콘덴서 회로(41)와, 인버터(1)의 출력측에 중성점(f)을 형성하도록 접속된 제2 콘덴서 회로(42)와, 제1 콘덴서 회로(41)의 중성점(c)과 제2 콘덴서 회로(42)의 중성점(f)을 접속함으로써 형성된 커먼 모드 전류의 바이패스로(g)와, 바이패스로(g)와 어스 사이에 설치된 접지 콘덴서(11)와, 제1 콘덴서 회로(41)와 인버터(1) 사이 또는 인버터(1)와 제2 콘덴서 회로(42) 사이 중 적어도 한쪽에 커먼 모드 초크 코일(31, 32)을 구비함과 함께 인버터(1)에서 발생한 커먼 모드 전류를 억제하는 제1 커먼 모드 초크 코일부(31, 32)와, 인버터(1)로부터 출력되는 펄스폭 변조된 전압 파형을 정현파 형상의 단상 또는 3상의 교류 전압으로 변환하는 출력 필터(2)를 구비한다.

Description

계통 연계 인버터{GRID-TIE INVERTER}

실시 형태는, 직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 전기 사업자의 전력 계통과 연계시키는 계통 연계 인버터에 관한 것이다.

최근, 태양광 발전 시스템이나 연료 전지 등과 같은 직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 전력 계통에 연계시키는 계통 연계 인버터에서는, 고주파 스위칭화가 진행되고 있고, 그것에 수반하여, 고조파 누설 전류나 전자기 노이즈(EMI : Electro-Magnetic Interference)가 문제로 되고 있다. 누설 전류나 EMI는 인버터의 제어나 다른 기기에 영향을 주거나, 누전 차단기를 오동작시키거나 할 우려가 있다. 일본 내에서는, 누설 전류의 허용량은 전기 용품 안전법에 의해 규정되어 있고, EMI는 VCCI(Voluntary Control Council for Information Technology Equipment : 정보 처리 장치 등 전파 장해 자주 규제 협의회) 등에 의해 규제되고 있지만, 특히 EMI에 관해서는, 최근, 규제 강화의 움직임이 가속되고 있다.

태양광 발전 시스템에 있어서는, 태양 전지 패널과 어스에 접속된 태양 전지 패널의 프레임 사이에 부유 용량이 존재하여, 고주파의 커먼 모드 노이즈의 경로로 될 수 있다. 일반적으로, 태양 전지 패널의 표면에는 유리판으로 이루어지는 절연층이 형성되어 있고, 이 유리판은 큰 평면을 갖기 때문에, 비에 젖으면 태양 전지 패널과 프레임간의 부유 용량이 증대되고, 고주파 커먼 모드 전류도 증대된다. 고주파 전압의 변동은, 인버터가 반도체 소자의 스위칭에 의해 직류 전압을 교류 전압으로 변환할 때에 발생한다. 이 때문에, 인버터에 있어서는, 누설 전류나 고주파 노이즈는 피할 수 없는 문제이다.

누설 전류나 고주파 노이즈를 억제하는 일반적인 방법으로서는, 계통 연계 인버터와 전력 계통 사이를 절연 트랜스포머를 사용하여 절연하는 방법, 커먼 모드 전류를 억제하는 커먼 모드 초크 코일을 사용하는 방법, 필터로 커먼 모드 전류를 입력측 또는 어스로 바이패스시키는 방법, 인버터의 제어 방식을 2레벨 펄스폭 변조(PWM)로 하여 상하 아암에 역극성의 전압을 출력하는 방법, 고주파 커먼 모드 전류에 있어서 저임피던스로 되는 바이패스로를 인버터 내에 구성하여 누설 전류나 고주파 노이즈를 외부로 유출시키지 않는 방법 또는 이들을 조합한 방법 등이 알려져 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2002-218656호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 제3805953호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 제2010-119188호 공보

비특허문헌 1 : 전기 학회ㆍ반도체 전력 변환 시스템 조사 전문 위원회편, 「파워 일렉트로닉스 회로」, 옴사, 2000년 11월 30일, 206페이지

그러나, 종래의 태양광 발전 계통 연계 인버터에서는 이하와 같은 문제가 있었다. 즉, 누설 전류가 바이패스되는 어스 주변에의 영향을 고려할 필요가 있다. 2레벨 PWM 제어 방식으로 구동되는 인버터의 출력은 진폭이 크므로, 출력 필터를 구성하는 리액터가 커진다. 2레벨 PWM 제어 방식에 의한 커먼 모드 전압의 억제는 3상 인버터에서는 사용할 수 없다. 절연 트랜스포머를 사용하여 태양광 발전 계통 연계 인버터와 전력 계통 사이를 절연하는 방법에서는, 누설 전류를 근본적으로 없앨 수 있지만, 절연 트랜스포머에 의해 시스템의 효율이 저하되고, 절연 트랜스포머의 분만큼 비용도 높아진다. 인버터를 3레벨 PWM 제어 방식으로 구동하는 방법에서는, PWM 제어의 1주기에 있어서의 주파수는 2레벨 PWM 제어 방식의 경우의 2배로 되고, 전압의 진폭은 절반으로 된다. 따라서, 전류의 리플은 4분의 1로 되어, 출력 필터의 리액터를 소형화할 수 있다. 그러나, 인버터를 3레벨 PWM 제어 방식으로 구동하면, 인버터가 제로 전압을 출력할 때에 커먼 모드 전압이 발생하여, 누설 전류나 노이즈의 원인으로 된다. 또한, 3상 인버터의 경우에는, 2레벨 PWM 제어를 사용할 수는 없으므로, 커먼 모드 전압의 발생은 피할 수 없다.

본 발명의 과제는, 누설 전류와 고주파 노이즈를 억제할 수 있는 저렴하고 소형의 계통 연계 인버터를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 실시 형태에 관한 계통 연계 인버터는, 직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 단상 또는 3상의 교류 전압으로 변환하여 계통 트랜스포머에 공급하기 위한 계통 연계 인버터로서, 상기 직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 펄스폭 변조하는 단상 또는 3상의 인버터와, 상기 인버터의 입력측에 중성점을 형성하도록 접속된 제1 콘덴서 회로와, 상기 인버터의 출력측에 중성점을 형성하도록 접속된 제2 콘덴서 회로와, 상기 제1 콘덴서 회로의 중성점과 상기 제2 콘덴서 회로의 중성점을 접속함으로써 형성된 커먼 모드 전류의 바이패스로와, 상기 바이패스로와 어스 사이에 설치된 접지 콘덴서와, 상기 제1 콘덴서 회로와 상기 인버터 사이 또는 상기 인버터와 상기 제2 콘덴서 회로 사이 중 적어도 한쪽에 커먼 모드 초크 코일을 구비한, 상기 인버터에서 발생한 커먼 모드 전류를 억제하는 제1 커먼 모드 초크 코일부와, 상기 인버터와 상기 제2 콘덴서 회로 사이에 위치하고, 상기 인버터로부터 출력되는 펄스폭 변조된 전압 파형을 정현파 형상의 단상 또는 3상의 교류 전압으로 변환하는 출력 필터를 구비하고, 상기 인버터의 스위칭 주파수에서는, 상기 바이패스로의 임피던스가, 상기 제2 콘덴서 회로의 출력측에 접속된 상기 계통 트랜스포머의 중성점으로부터 어스를 거쳐 상기 직류 전원의 부유 용량과 같은 경로로 누설 전류를 흘리는 누설 전류로의 임피던스보다 작다.

도 1은 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 각 실시예에 관한 계통 연계 인버터의 구성 요소인 인버터를 3레벨 PWM 제어 방식으로 구동한 경우에 출력되는 PWM파를 도시하는 도면이다.
도 3은 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터를 변형한 3상의 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 실시예 2에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 실시예 2에 관한 계통 연계 인버터의 변형예의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 6은 실시예 3에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 7은 실시예 4에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 8은 실시예 5에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 부분적으로 도시하는 블록도이다.
도 9는 실시예 5에 관한 계통 연계 인버터의 동작을 도시하는 타이밍차트로서, 도 9의 (a)가 승압 회로, 도 9의 (b)가 인버터의 타이밍차트이다.
도 10은 실시예 5에 관한 계통 연계 인버터의 제어 회로의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 11은 실시예 5에 관한 계통 연계 인버터의 승압 회로 및 인버터에서 발생하는 중성점 전위의 변동을 억제하는 동작을 도시하는 타이밍차트로서, 도 10의 (a)는 반송파 딜레이가 0도일 때, 도 10의 (b)는 반송파 딜레이가 180도일 때의 타이밍차트이다.
도 12는 실시예 6에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 13은 커먼 모드 초크 코일과 인버터와 출력 필터와 콘덴서쌍을 커먼 모드로부터 본 등가 회로이다.
도 14는 출력 필터의 다른 구성을 도시하는 블록도이다.
도 15는 3상의 계통 연계 인버터로서 태양광 발전 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 16은 실시예 7에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 17은 실시예 8에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 18은 실시예 9에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 19는 실시예 10에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 20은 실시예 11에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 도시하는 블록도이다.

이하, 실시 형태의 계통 연계 인버터를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

실시예 1

실시예 1에 관한 계통 연계 인버터는, 도 1에 도시한 바와 같이, 단상의 계통 연계 인버터이며, 태양광 발전 계통 연계 인버터로서 구성된다. 또한, 이하의 각 실시예에 있어서는, 도 1을 참조하면서 설명하는 실시예 1의 계통 연계 인버터의 구성 요소와 동일 또는 상당하는 구성 요소에는, 도 1에서 사용한 부호와 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

실시예 1에 관한 계통 연계 인버터는, 인버터(1), 출력 필터(2), 제1 커먼 모드 초크 코일(31), 제2 커먼 모드 초크 코일(32), 제3 커먼 모드 초크 코일(33), 제4 커먼 모드 초크 코일(34), 제1 콘덴서쌍(41), 제2 콘덴서쌍(42), 태양 전지(5), 계통 트랜스포머(7), 승압 회로(8), 직류 라인 콘덴서(9), 노멀 모드 리액터(10), 접지 콘덴서(11), 제1 저항(12), 제2 저항(13)을 구비한다. 제1 커먼 모드 초크 코일(31)과 제2 커먼 모드 초크 코일(32)이 제1 커먼 모드 초크 코일부를 구성한다. 제3 커먼 모드 초크 코일(33)과 제4 커먼 모드 초크 코일(34)이 제2 커먼 모드 초크 코일부를 구성한다. 도 1에 있어서는, 태양 전지(5)와 어스 사이에 존재하는 부유 용량(6)을 콘덴서(6a) 및 콘덴서(6b)로서 나타내고 있다.

직류 전원으로서의 태양 전지(5)는, 직류 전압을 발생하고, 제3 커먼 모드 초크 코일(33), 제1 콘덴서쌍(41), 제2 커먼 모드 초크 코일(32), 승압 회로(8) 및 직류 라인 콘덴서(9)를 경유하여 인버터(1)에 전력을 공급한다. 또한, 각 실시예에 관한 계통 연계 인버터에서 사용되는 직류 전원으로서는, 태양 전지에 한하지 않고, 연료 전지, 그 밖의 직류 전압을 발생하는 장치를 사용할 수 있다.

제3 커먼 모드 초크 코일(33)은, 태양 전지(5)의 출력측이며, 또한, 제1 콘덴서쌍(41)의 전단에 설치되어 있고, 태양 전지(5)의 부유 용량(6)을 흐르는 커먼 모드 전류를 억제한다.

제2 커먼 모드 초크 코일(32)은, 제1 콘덴서쌍(41)의 출력측이며, 또한, 승압 회로(8)의 전단에 설치된다. 제2 커먼 모드 초크 코일(32)은, 인버터(1)에 포함되는 스위칭 소자의 스위칭에 기인하여 발생하는 커먼 모드 전압이 원인으로 계통 트랜스포머(7)의 중성점 접지선 i나 태양 전지(5)의 부유 용량(6)을 흐르는 커먼 모드 전류를 억제한다.

승압 회로(8)는, 리액터(81)와 스위칭 소자(82)와 다이오드(83)를 구비한다. 리액터(81)의 일단은 제2 커먼 모드 초크 코일(32)의 정극측의 출력 단자에 접속된다. 또한, 리액터(81)의 타단은 다이오드(83)의 애노드에 접속된다. 다이오드(83)의 캐소드는, 인버터(1)의 정극측의 입력 단자에 접속된다. 스위칭 소자(82)는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(FET) 등으로 구성된다. 스위칭 소자(82)의 드레인은 리액터(81)와 다이오드(83)의 접속점에 접속된다. 스위칭 소자(82)의 소스는, 제2 커먼 모드 초크 코일(32)의 부극측의 출력 단자와 인버터(1)의 부극측의 입력 단자에 접속된다. 승압 회로(8)는, 태양 전지(5)의 출력 전압을 승압하고, 직류 라인 콘덴서(9)를 경유하여 인버터(1)에 보낸다. 또한, 태양 전지(5)의 출력 전압을 승압할 필요가 없는 경우는, 이 승압 회로(8)는 제거할 수 있다.

인버터(1)는, FET 또는 IGBT 등과 같은 반도체 소자에 의한 브리지 회로로 구성되어 있다. 인버터(1)는, 3레벨 PWM 제어 방식으로 구동되어, 태양 전지(5)로부터 승압 회로(8)를 통하여 공급되는 직류 전압을 PWM 전압 파형으로 변환하여 출력한다. PWM 전압 파형은, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같은, +1부터 0까지, 또는, 0부터 -1까지 변화하는 진폭을 갖고, 펄스폭이 정현파 형상으로 변화하는 펄스 파형을 갖는다. 인버터(1)로부터 출력된 PWM 전압 파형은, 제1 커먼 모드 초크 코일(31)을 경유하여 출력 필터(2)에 보내어진다.

제1 커먼 모드 초크 코일(31)은, 인버터(1)의 출력측이며, 또한, 제2 콘덴서쌍(42)보다 전단에 설치된다. 제1 커먼 모드 초크 코일(31)은, 인버터(1)의 스위칭에 기인하여 발생하는 커먼 모드 전압이 원인으로 계통 트랜스포머(7)의 중성점 접지선 i나 태양 전지(5)의 부유 용량(6)을 흐르는 커먼 모드 전류를 억제한다.

출력 필터(2)는, 제1 커먼 모드 초크 코일(31)의 각 출력 단자에 입력단이 접속된 제1 리액터(21(21a, 21b))와, 제1 리액터(21(21a, 21b))의 각 출력단의 사이에 접속된 상간 콘덴서(22)로 구성되어 있다. 출력 필터(2)는, 인버터(1)로부터 제1 커먼 모드 초크 코일(31)을 통하여 보내어져 오는 PWM파를, 도 2 중에 파선으로 나타내는 바와 같은 정현파 전압 파형으로 변환하여 출력한다.

노멀 모드 리액터(10)는, 출력 필터(2)의 정극측의 출력 단자, 보다 상세하게는 출력 필터(2)를 구성하는 상간 콘덴서(22)와 제1 리액터(21a)의 접속점과 제2 콘덴서쌍(42) 사이에 배치된다. 노멀 모드 리액터(10)는, 상간 콘덴서(22) 및 제2 콘덴서쌍(42)과 함께 LC 필터를 구성한다.

제4 커먼 모드 초크 코일(34)은, 계통 트랜스포머(7)의 입력측이며, 또한, 제2 콘덴서쌍(42)의 후단에 설치되어 있고, 계통 트랜스포머(7)에 흐르는 커먼 모드 전류를 억제한다.

제1 콘덴서쌍(41)은, 콘덴서(41a)와 콘덴서(41b)가 직렬로 접속되어 구성된다. 제1 콘덴서쌍(41)은, 제3 커먼 모드 초크 코일(33)과 제2 커먼 모드 초크 코일(32) 사이이며, 또한, 제3 커먼 모드 초크 코일(33)의 정극측의 출력 단자(a점)와 부극측의 출력 단자(b점) 사이에 배치된다. a점에는, 직류 라인 플러스 전압이 나타난다. b점에는, 직류 라인 마이너스 전압이 나타난다. 콘덴서(41a)와 콘덴서(41b)의 접속점에는, 직류 라인 중성점 c가 형성된다. 직류 라인 중성점 c는, 중성점 접속선 g에 의해, 제2 저항(13)을 경유하여 제2 콘덴서쌍(42)의 교류 출력 중성점 f에 접속된다.

제2 콘덴서쌍(42)은, 콘덴서(42a)와 콘덴서(42b)가 직렬로 접속되어 구성된다. 제2 콘덴서쌍(42)은, 제4 커먼 모드 초크 코일(34)의 정극측의 입력 단자(d점)와 부극측의 입력 단자(e점) 사이에 배치된다. d점과 e점 사이에는, 정현파 교류 전압(교류 출력 전압)이 나타난다. 콘덴서(42a)와 콘덴서(42b)의 접속점에는, 교류 출력 중성점 f가 형성된다. 교류 출력 중성점 f는, 상술한 바와 같이, 중성점 접속선 g에 의해, 제2 저항(13)을 경유하여 직류 라인 중성점 c에 접속된다.

중성점 접속선 g의 도중의 j점은, 접지 콘덴서(11)와 제1 저항(12)으로 이루어지는 직렬 회로를 통하여 접지되어 있다. 또한, 중성점 접속선 g의 j점과 교류 출력 중성점 f 사이에는, 제2 저항(13)이 삽입되어 있다. 중성점 접속선 g는, 커먼 모드 전류(누설 전류)의 바이패스로로 된다.

콘덴서(14)는, 제4 커먼 모드 초크 코일(34)의 출력 단자 사이에 설치되며, 제4 커먼 모드 초크 코일(34)의 노멀 모드 리액턴스 성분과 함께 노멀 모드의 LC 필터를 구성한다.

계통 트랜스포머(7)는, 제4 커먼 모드 초크 코일(34)을 통하여 계통 연계 인버터로부터 출력되는 정현파 교류 전압을 변압하고, 전력 계통에 접속하기 위한 전력 계통단 h로부터 출력한다. 계통 트랜스포머(7)의 중성점은, 중성점 접지선 i에 의해 어스에 접속된다.

상기와 같이 구성된 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터에서는, 계통 트랜스포머(7)의 중성점 접지선 i→어스→태양 전지(5)의 부유 용량(6)이라고 하는 경로로 누설 전류가 흐르는 「누설 전류로」가 형성된다. 또한, 인버터(1)의 출력→제2 콘덴서쌍(42)→중성점 접속선 g→제1 콘덴서쌍(41)→인버터(1)의 입력이라고 하는 선로로 누설 전류가 흐르는 「바이패스로」도 형성된다. 바이패스로의 임피던스는, 누설 전류의 주된 주파수[인버터(1)의 스위칭 주파수와 동일함]에 있어서, 누설 전류로의 임피던스보다도 충분히 작다. 제1 커먼 모드 초크 코일(31)과 제2 커먼 모드 초크 코일(32)을 합한 임피던스는, 누설 전류로 및 바이패스로의 임피던스보다도 크다.

따라서, 누설 전류의 대부분은 임피던스가 낮은 바이패스로를 흐르게 되고, 그 크기는 제1 커먼 모드 초크 코일(31)과 제2 커먼 모드 초크 코일(32)에 의해 억제된다. 그 결과, 계통 연계 인버터의 밖으로 유출되는 누설 전류는 억제된다. 누설 전류가 억제된다고 하는 것은, 누설 전류의 주파수대의 커먼 모드 노이즈는 억제되는 것을 의미한다.

또한, 상기와 같이 구성된 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터에 있어서는, 제3 커먼 모드 초크 코일(33)이 전원측의 고주파의 커먼 모드 노이즈를 억제하고, 제4 커먼 모드 초크 코일(34)이 계통측의 고주파의 커먼 모드 노이즈를 억제한다. 또한, 인버터(1)의 입출력 라인의 중성점은, 제1 콘덴서쌍(41) 및 제2 콘덴서쌍(42), 중성점 접속선 g, 접지 콘덴서(11) 및 제1 저항(12)을 통과하여, 안정 전위인 어스에 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 계통 연계 인버터 밖으로의 고주파 노이즈의 유출은 억제된다. 제1 저항(12)은, 중성점 접속선 g의 접지로를 통과하는 공진을 억제한다. 제2 저항(13)의 저항값은 어스를 통과하는 누설 전류로의 임피던스보다도 작아지도록 설정되어, 중성점 접속선 g를 통과하는 공진을 억제한다. 제3 커먼 모드 초크 코일(33) 및 제4 커먼 모드 초크 코일(34)에 인가되는 전압은 작으므로, 이들의 부품 크기는 작아도 된다. 또한, 전원측 또는 계통측의 노이즈가 문제로 되지 않는 경우에는, 문제로 되지 않는 측의 제3 커먼 모드 초크 코일(33) 또는 제4 커먼 모드 초크 코일(34)을 생략할 수 있다.

상간 콘덴서(22), 노멀 모드 리액터(10) 및 제2 콘덴서쌍(42)에 의해 구성되는 LC 필터는, 상간 콘덴서(22) 및 제2 콘덴서쌍(42)의 용량이 비교적 크기 때문에, 작은 노멀 모드 리액터(10)의 추가라도 노멀 모드의 고조파 노이즈를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 노멀 모드의 고조파가 문제로 되지 않는 경우에는, 노멀 모드 리액터(10)를 생략할 수도 있다.

콘덴서(14)는, 제4 커먼 모드 초크 코일(34)의 노멀 모드 리액턴스 성분과 함께 LC 필터를 구성하고 있다. 이와 같이, 콘덴서(14)를 추가하는 것만으로 LC 필터를 구성할 수 있고, 이 LC 필터는, 노멀 모드의 고주파 노이즈를 억제한다. 또한, 노멀 모드의 고조파가 문제로 되지 않는 경우에는, 콘덴서(14)를 생략할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터에 의하면, 제1 내지 제4 커먼 모드 초크 코일(31, 32, 33, 34)을 배치하고, 인버터(1)의 출력측의 교류 출력 중성점 f와 입력측의 직류 라인 중성점 c를 접속하고, 접지 콘덴서(11)에 의해 고주파 성분을 접지로 유도하도록 구성한다. 이와 같은 구성에 의해, 누설 전류 및 노이즈가 계통 연계 인버터 밖으로 유출되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 상술한 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터에서는, 단상의 계통 연계 인버터에 적용한 예를 나타냈지만, 3상의 계통 연계 인버터에도 적용할 수 있다. 3상의 계통 연계 인버터는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상술한 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터가 이하와 같이 변경되어 구성되어 있다. 단상용의 인버터(1)는, 3상용의 인버터(1)로 치환된다. 제1 커먼 모드 초크 코일(31) 및 제4 커먼 모드 초크 코일(34)은, 3상용의 커먼 모드 초크 코일로 치환된다. 출력 필터(2)의 제1 리액터(21(21a, 21b))는, 각 상에 삽입된 제1 리액터(21(21u, 21v, 21w))로 치환된다. 상간 콘덴서(22)는, 3상의 각 상간을 연결하는 3개의 상간 콘덴서(22(22a, 22b, 22c))로 치환된다. 노멀 모드 리액터(10)는, 각 상에 삽입된 노멀 모드 리액터(10(10u, 10v, 10w))로 치환된다. 콘덴서(14)는, 각 상간을 연결하는 3개의 콘덴서(14(14a, 14b, 14c))로 치환된다. 제2 콘덴서쌍(42(42a, 42b))은, 3개의 제2 콘덴서(42(42u, 42v, 42w))로 치환되어, 각 상의 중성점을 형성하도록 구성된다.

또한, 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터는, 다음과 같이 변형할 수도 있다. 즉, 도 1에 기재된 제1 저항(12) 및 제2 저항(13)을 제거하여, 바이패스로를 접지 콘덴서(11)만으로 구성할 수도 있다.

접지 콘덴서(11)는, 고주파 노이즈를 접지로 유도하는 역할을 갖지만, 중성점 접속선 g와 접지 콘덴서(11)를 통과하는 공진이 발생하지 않거나 문제로 되지 않는 경우에는, 공진 억제용의 제1 저항(12)은 제거할 수 있다. 이와 같은 구성에 있어서도, 계통 연계 인버터의 밖으로 유출되는 고주파 노이즈와 누설 전류를 억제할 수 있다.

마찬가지로, 중성점 접속선 g에 삽입된 제2 저항(13)은, 바이패스로를 통과하는 공진의 억제용이지만, 공진이 발생하지 않거나 문제로 되지 않는 경우에는 제거할 수 있다. 또한, 제2 저항(13)은, 중성점 접속선 g의 j점과 교류 출력 중성점 f 사이에 설치하였지만, 중성점 접속선 g의 j점과 직류 라인 중성점 c 사이에 설치할 수도 있다.

또한, 고주파 노이즈가 문제로 되지 않는 경우에는, 바이패스로의 접지 콘덴서(11)와 제1 저항(12)의 양방을 제거하여, 바이패스로를 접지하지 않도록 구성할 수도 있다. 이 구성의 경우도, 상술한 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지 효과가 얻어진다.

실시예 2

실시예 2에 관한 계통 연계 인버터에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터의 제1 콘덴서쌍(41)이 1개의 제1 콘덴서(41c)로 치환되고, 제2 콘덴서쌍(42)이 1개의 제2 콘덴서(42c)로 치환된다. 콘덴서(41c)와 제3 커먼 모드 초크 코일(33)의 부극측의 출력 단자[제2 커먼 모드 초크 코일(32)의 부극측의 입력 단자]의 접속점(b점)으로부터 중성점 접속선 g 상의 j점에 이르는 경로에는, 콘덴서(43a)가 삽입된다. 출력 필터(2)의 부극측의 출력 단자와 제4 커먼 모드 초크 코일(34)의 부극측의 입력 단자의 접속점(e점)으로부터 제2 저항(13)에 이르는 경로에는, 콘덴서(43b)가 삽입된다.

상술한 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터에서는, 인버터(1)의 입력측에 형성된 직류 라인 중성점 c와 출력측에 형성된 교류 출력 중성점 f를 제2 저항(13)을 통하여 접속함으로써, 누설 전류의 바이패스로가 형성되어 있다. 이에 반해, 실시예 2에 관한 계통 연계 인버터에서는, b점과 e점을 제2 저항(13)을 통하여 접속하는 중성점 접속선 g의 도중에 콘덴서(43a) 및 콘덴서(43b)를 삽입하여 바이패스로가 형성된다. 그리고, 중성점 접속선 g 상의 j점은, 접지 콘덴서(11)와 제1 저항(12)을 순차적으로 통하여 접지된다.

실시예 2에 관한 계통 연계 인버터에 의하면, 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 누설 전류의 대부분은 임피던스가 낮은 바이패스로를 흐른다. 바이패스로를 흐르는 누설 전류의 크기는, 제2 커먼 모드 초크 코일(32) 및 제1 커먼 모드 초크 코일(31)에 의해 억제된다. 그 결과, 계통 연계 인버터의 밖으로 유출되는 누설 전류는 억제된다. 또한, 고주파 노이즈는, 제3 커먼 모드 초크 코일(33) 및 제4 커먼 모드 초크 코일(34)과 바이패스로의 접지 콘덴서(11)의 작용에 의해, 외부로의 유출이 억제된다.

또한, 상술한 실시예 2에 관한 계통 연계 인버터에서는, e점과 b점을 제2 저항(13)을 통하여 접속하는 중성점 접속선 g의 도중에 콘덴서(43a)와 콘덴서(43b)를 개재시켜 바이패스로를 형성하였다. 이에 대하여, 출력 필터(2)의 출력측의 d점[노멀 모드 리액터(10)와 제4 커먼 모드 초크 코일(34)의 정극측의 입력 단자의 접속점] 또는 e점과 인버터(1)의 정극측의 입력 단자에 접속되는 a점 사이에 콘덴서(43a)와 콘덴서(43b)를 개재시켜 바이패스로를 형성하도록 구성할 수도 있다.

또한, 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 인버터(1)의 입력측에 제1 콘덴서쌍(41)에 의한 직류 라인 중성점 c를 형성하고, 직류 라인 중성점 c와 바이패스로의 접지 콘덴서(11)가 접속된 j점을 접속하고, j점과 출력 필터(2)의 출력측의 d점 또는 e점을 콘덴서(43b)를 개재시켜 접속함으로써 바이패스로를 형성하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 제2 콘덴서쌍(42) 대신에 1개의 제2 콘덴서(42c)를 사용하도록 구성할 수도 있다.

마찬가지로, 인버터(1)의 출력측에 교류 출력 중성점 f를 형성하고, 인버터(1)의 입력측은 제1 콘덴서쌍(41) 대신에 1개의 콘덴서(41c)를 사용하고, 교류 출력 중성점 f와 바이패스로의 접지 콘덴서(11)가 접속된 j점을 접속하고, j점과 인버터(1)의 입력측의 a점 또는 b점을, 콘덴서(43a)를 개재시켜 접속함으로써 바이패스로를 형성하도록 구성할 수도 있다. 또한, 접지 콘덴서(11)를 통과하는 공진이 발생하지 않거나 문제로 되지 않는 경우에는 제1 저항(12)은 제거할 수 있고, 또한, 바이패스로를 통과하는 공진이 발생하지 않거나 문제로 되지 않는 경우에는 제2 저항(13)을 제거할 수 있다.

또한, 제1 콘덴서쌍(41) 및 제2 콘덴서쌍(42)을 각각 1개의 제1 콘덴서(41c) 및 제2 콘덴서(42c)로 한 경우이면서, 또한 바이패스로를 접지하지 않는 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이, b점과 e점을 1개의 콘덴서(43)만으로 접속하도록 변형할 수 있다. 이 구성의 경우도, 제1 콘덴서쌍(41)과 제2 콘덴서쌍(42)을 사용하는 경우와 마찬가지 효과가 얻어진다. 또한, 바이패스로를 통과하는 공진이 발생하지 않거나 문제로 되지 않는 경우에는, 제2 저항(13)을 제거할 수 있다.

또한, 실시예 2에 관한 계통 연계 인버터도, 3상의 계통 연계 인버터로 변형할 수 있다. 이 경우, 단상용의 인버터(1)는, 3상용의 인버터(1)로 치환된다. 제1 커먼 모드 초크 코일(31) 및 제4 커먼 모드 초크 코일(34)은, 3상용의 커먼 모드 초크 코일로 치환된다. 출력 필터(2)의 제1 리액터(21(21a, 21b))는, 각 상에 삽입된 제1 리액터(21u, 21v, 21w)로 치환된다. 상간 콘덴서(22)는, 각 상간을 연결하는 3개의 상간 콘덴서(22(22a, 22b, 22c))로 치환된다. 노멀 모드 리액터(10)는, 3상의 각 상에 삽입된 노멀 모드 리액터(10(10u, 10v, 10w))로 치환된다. 콘덴서(14)는, 각 상간을 연결하는 3개의 콘덴서(14(14a, 14b, 14c))로 치환된다. 콘덴서(42c)는, 3개의 콘덴서(42(42u, 42v, 42w))로 각 상간을 접속하고, 그 중 1상에 바이패스로의 한쪽 끝이 접속된다.

실시예 3

실시예 3에 관한 계통 연계 인버터는, 도 6에 도시한 바와 같이, 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터의 출력 필터(2)로부터 제1 리액터(21(21a, 21b))가 제거되어, 상간 콘덴서(22)만이 남겨져서 구성된다.

실시예 1에 관한 계통 연계 인버터에서는, 출력 필터(2)가 제1 리액터(21(21a, 21b))와 상간 콘덴서(22)로 구성되어 있지만, 제1 커먼 모드 초크 코일(31)에 포함되는 노멀 모드 인덕턴스 성분은 출력 필터(2)의 제1 리액터(21(21a, 21b))와 마찬가지의 기능을 한다. 이 때문에, 실시예 3에 관한 계통 연계 인버터에서는, 출력 필터(2)의 제1 리액터(21(21a, 21b))를, 제1 커먼 모드 초크 코일(31)의 노멀 모드 인덕턴스 성분으로 대용시키고 있다.

실시예 3에 관한 계통 연계 인버터에 의하면, 상술한 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 계통 연계 인버터의 밖으로 유출되는 누설 전류와 고주파 노이즈는 억제된다. 또한, 출력 필터(2)를 구성하기 위한 제1 리액터(21(21a, 21b))가 불필요해지므로, 저렴하며 또한 콤팩트한 계통 연계 인버터를 제공할 수 있다.

또한, 출력 필터(2)의 상간 콘덴서(22)와 노멀 모드 리액터(10)를 제거하고, 상간 콘덴서(22)의 역할을, 제2 콘덴서쌍(42)을 구성하는 콘덴서(42a) 및 콘덴서(42b)로 대용시키도록 구성할 수도 있다. 또한, 실시예 3에 관한 계통 연계 인버터도, 실시예 1 또는 실시예 2에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 3상의 계통 연계 인버터로 변형할 수 있다.

실시예 4

실시예 4에 관한 계통 연계 인버터는, 도 7에 도시한 바와 같이, 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터의 출력 필터(2)로부터 제1 리액터(21(21a, 21b))를 제거함과 함께, 승압 회로(8)로부터 리액터(81)를 제거하여 구성된다.

실시예 1에 관한 계통 연계 인버터에서는, 승압 회로(8)는 리액터(81), 스위칭 소자(82) 및 다이오드(83)로 구성되어 있다. 그러나, 제2 커먼 모드 초크 코일(32)에 포함되는 노멀 모드 인덕턴스 성분은, 승압 회로(8)의 리액터(81)와 마찬가지의 기능을 한다. 이 때문에, 실시예 4에 관한 계통 연계 인버터에서는, 승압 회로(8)의 리액터(81)를, 제2 커먼 모드 초크 코일(32)의 노멀 모드 인덕턴스 성분으로 대용시키고 있다. 또한, 실시예 3과 마찬가지로, 출력 필터(2)의 제1 리액터(21(21a, 21b))를 제1 커먼 모드 초크 코일(31)의 노멀 모드 인덕턴스 성분으로 대용시키고 있다.

실시예 4에 관한 계통 연계 인버터에 의하면, 상술한 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 계통 연계 인버터의 밖으로 유출되는 누설 전류와 고주파 노이즈는 억제된다. 또한, 승압 회로(8)를 구성하기 위한 리액터(81)가 불필요해지므로, 실시예 1에 관한 계통 연계 인버터보다도 저렴하며 또한 콤팩트한 계통 연계 인버터를 제공할 수 있다. 또한, 실시예 4에 관한 계통 연계 인버터도, 실시예 1 내지 실시예 3에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 3상의 계통 연계 인버터로 변형할 수 있다.

실시예 5

도 8은 실시예 5에 관한 계통 연계 인버터의 구성을 부분적으로 도시하는 블록도이며, 상술한 실시예 1 내지 4에 관한 계통 연계 인버터의 태양 전지(5), 부유 용량(6), 제2 커먼 모드 초크 코일(32), 승압 회로(8), 직류 라인 콘덴서(9) 및 인버터(1)만을 발출하여 도시하고 있다.

승압 회로(8) 및 인버터(1)는, FET 등의 스위칭 소자를 구비하고, 이들 스위칭 소자의 ON/OFF에 의해 전력의 변환을 행하지만, 그때에, 커먼 모드 전압의 변동을 발생시킨다. 승압 회로(8)에 있어서는, 도 9의 (a)의 타이밍차트에 도시한 바와 같이, 태양 전지(5)의 전압이 E인 것으로 하면, 스위칭 소자(82)의 게이트 제어 신호 Gc에 의한 ON/OFF 동작에 수반하여, 스위칭 소자(82)의 출력단(kl단)에 출현하는 중성점 전위는, 0과 -E/2의 레벨에서 변화한다.

단상의 인버터(1)는, 스위칭 소자에 의한 H 브리지 구성을 갖고, 3레벨 PWM으로 제어된다. 여기서, 게이트 제어 신호 Gx는, 게이트 제어 신호 Gu를 반전한 신호이다. 또한, 게이트 제어 신호 Gy는, 게이트 제어 신호 Gv를 반전한 신호이다. 도 9의 (b)의 타이밍차트에 도시한 바와 같이, 승압 회로(8)가 동작하고 있지 않을 때, 인버터(1)의 출력단 mn의 중성점 전위는, 게이트 제어 신호 Gu, Gv, Gx 및 Gy에 의한 스위칭 소자의 스위칭에 수반하여, -E/2, 0 및 E/2의 레벨에서 변화한다.

승압 회로(8)와 인버터(1)의 스위칭에 의한 중성점 전위의 변동은, 어스에 흐르는 누설 전류나 고주파 노이즈의 원인으로 된다.

실시예 5에 관한 계통 연계 인버터는, 상술한 바와 같은, 승압 회로(8)와 인버터(1)의 중성점 전압의 변동을 억제한다. 상술한 실시예 1 내지 실시예 4에 관한 계통 연계 인버터에서는, 승압 회로(8)와 인버터(1)의 게이트 제어 신호 Gc, Gu, Gv, Gx 및 Gy를 생성하는 제어 회로의 설명은 생략하였지만, 도 10은 실시예 5에 관한 계통 연계 인버터의 제어 회로의 구성을 도시하고 있다. 제어 회로는, 승압 회로(8)와 인버터(1)의 게이트 제어 신호 Gc, Gu, Gv, Gx 및 Gy를, 소정의 주파수를 갖는 반송파에 기초하여 생성한다.

승압 회로(8)의 게이트 제어 신호 Gc는, 승압 회로(8)에의 입력 전압을 A/D 변환하여 얻어진 전압값과 반송파를 비교함으로써 생성되고, 전압값이 반송파의 레벨보다 작을 때에 스위칭 소자(82)를 ON시킨다. 이에 의해, 전압값이 작을수록 승압 회로(8)의 승압율은 높아진다.

인버터(1)의 게이트 제어 신호 Gu, Gv, Gx 및 Gy는, 반송파와 정현파의 비교에 의해 생성되고, 반송파의 레벨보다 정현파의 레벨이 클 때에 정논리가 출력된다. 게이트 제어 신호 Gu, Gv, Gx 및 Gy에 의해, 인버터(1) 내의 4개의 스위칭 소자(도 8 참조)가 제어됨으로써, 인버터(1)는, 3레벨 PWM으로 제어된다.

이 경우, 승압 회로(8)와 인버터(1)에서 발생되는 중성점 전위의 변동은, 도 11에 도시한 바와 같이, 변동의 진폭은 상이하지만, 주파수는 동일하게 된다. 게이트 제어 신호 Gc, Gu, Gv, Gx 및 Gy가 도 9에 도시한 패턴으로 생성되었을 때, 반송파를 딜레이시키는 딜레이 블록에 의한 위상 지연이 0도이면, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 중성점 전위의 변동의 산과 골의 위상이 일치하고, 그 차는 일부 상쇄된다. 인버터(1)의 중성점 전위의 펄스폭은 정현파 주기로 변화하기 때문에, 항상 상쇄되는 것은 아니지만, 이 실시예 5에 관한 계통 연계 인버터와 같이, 승압 회로(8)와 인버터(1)에서 동일 주파수의 반송파를 사용하여, 변동하는 중성점 전위의 산과 골의 위상을 일치시키면, 전체적으로 중성점 전위의 차의 변동을 억제할 수 있어, 누설 전류나 고주파 노이즈를 억제할 수 있다.

중성점 전위의 산과 골의 위상이 일치하지 않는 경우, 예를 들어 딜레이 블록에 의한 위상 지연이 180도인 경우, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 중성점 전위의 차의 변동 폭은 커진다. 또한, 승압 회로(8)나 인버터(1)의 게이트 제어 신호를 생성하는 제어 회로가 도 10의 블록도에 도시한 구성과 상이하고, 생성되는 게이트 제어 신호의 위상이 도 10의 블록도에 도시한 제어 회로에서 생성되는 게이트 제어 신호와 상이한 경우라도, 인버터(1) 또는 승압 회로(8)의 반송파의 위상을 조절하여 중성점 전위의 산과 골의 위상을 일치시키면, 전체적으로 중성점 전위의 차의 변동을 억제할 수 있다.

실시예 5에서는, 승압 회로(8)와 인버터(1) 부분의 제어에 대하여 설명하였지만, 기타 부분은 실시예 1 내지 4에 관한 계통 연계 인버터 중, 승압 회로(8)를 구비하는 어느 구성에 있어서도 적용할 수 있다.

실시예 6

실시예 6에 관한 계통 연계 인버터는, 도 12에 도시한 바와 같이, 단상의 태양광 발전 계통 연계 인버터이다.

실시예 6에 관한 태양광 발전 계통 연계 인버터는, 인버터(1), 출력 필터(2), 댐핑 저항(23), 콘덴서(24), 트랜스포머(25), 커먼 모드 초크 코일(3), 제1 콘덴서쌍(41), 제2 콘덴서쌍(42), 태양 전지(5), 계통 트랜스포머(7), 직류 라인 콘덴서(9)를 구비한다. 도 12에서는, 태양 전지(5)와 어스 사이에 존재하는 부유 용량(6)을 콘덴서(6a) 및 콘덴서(6b), 커먼 모드 초크 코일(3)의 커먼 모드 인덕턴스를 참조 부호 36, 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량을 참조 부호 37(37a, 37b)로서 나타내고 있다.

직류 전원으로서의 태양 전지(5)는 직류 전압을 발생하고, 제1 콘덴서쌍(41), 커먼 모드 초크 코일(3) 및 직류 라인 콘덴서(9)를 경유하여, 인버터(1)에 전력을 공급한다. 또한, 각 실시예에 관한 계통 연계 인버터에서 사용되는 직류 전원으로서는, 태양 전지에 한하지 않고, 연료 전지, 그 밖의 직류 전압을 발생하는 장치를 사용할 수 있다.

커먼 모드 초크 코일(3)은, 제1 콘덴서쌍(41)의 출력측이며, 또한, 인버터(1)의 전단에 설치된다. 커먼 모드 초크 코일(3)은, 인버터(1)에 포함되는 스위칭 소자의 스위칭에 기인하여 발생하는 커먼 모드 전압이 원인으로 흐르는 커먼 모드 전류를 억제한다.

인버터(1)는, FET 또는 IGBT 등과 같은 반도체 소자에 의한 브리지 회로로 구성된다. 인버터(1)는, 3레벨 PWM 제어 방식으로 구동되어, 태양 전지(5)로부터 공급되는 직류 전압을, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같은, +1부터 0까지, 또는, 0부터 -1까지 변화하는 진폭을 갖고, 펄스폭이 정현파 형상으로 변화하는 펄스 파형을 갖는 PWM 전압 파형으로 변환하여, 출력한다.

출력 필터(2)는, 인버터(1)의 각 출력 단자에 입력단이 접속된 제1 리액터(21(21a, 21b))와, 제1 리액터(21(21a, 21b))의 각 출력단의 사이에 접속된 상간 콘덴서(22)(제3 콘덴서에 상당)로 구성되어 있다. 출력 필터(2)는, 인버터(1)가 출력하는 PWM파를, 도 2의 파선으로 나타내는 바와 같은 정현파 전압 파형으로 변환하여 출력한다.

제1 콘덴서쌍(41)은, 콘덴서(41a)와 콘덴서(41b)가 직렬로 접속되어 구성된다. 제1 콘덴서쌍(41)은, 태양 전지(5)와 커먼 모드 초크 코일(3)의 사이에서, 커먼 모드 초크 코일(3)의 정극측의 출력 단자(a점)와 부극측의 출력 단자(b점) 사이에 배치된다. a점에는 직류 라인 플러스 전압이 나타나고, b점에는 직류 라인 마이너스 전압이 나타난다. 콘덴서(41a)와 콘덴서(41b)의 접속점에는, 직류 라인 중성점 c가 형성된다. 직류 라인 중성점 c는, 중성점 접속선 g에 의해, 제2 콘덴서쌍(42)의 교류 출력 중성점 f와 접속된다.

제2 콘덴서쌍(42)은, 콘덴서(42a)와 콘덴서(42b)가 직렬로 접속되어 구성된다. 제2 콘덴서쌍(42)은, 출력 필터(2)의 출력 단자(d점, e점) 사이에 배치된다. d점과 e점 사이에는, 정현파 교류 전압(교류 출력 전압)이 나타난다. 콘덴서(42a)와 콘덴서(42b)의 접속점에는, 교류 출력 중성점 f가 형성된다. 교류 출력 중성점 f는, 상술한 바와 같이, 중성점 접속선 g에 의해, 직류 라인 중성점 c에 접속된다. 중성점 접속선 g는 커먼 모드 전류(누설 전류)의 바이패스로로 된다.

계통 트랜스포머(7)는, 계통 연계 인버터로부터 출력되는 정현파 교류 전압을 변압하고, 전력 계통에 접속하기 위한 전력 계통단 h로부터 출력한다. 계통 트랜스포머(7)의 중성점은, 중성점 접지선 i에 의해 어스에 접속되어 있다.

공진을 억제하는 댐핑 저항(23(23a, 23b, 제1 저항에 상당))과 콘덴서(24(24a, 24b, 제4 콘덴서에 상당))는 직렬로 접속되고, 출력 필터(2)의 제1 리액터(21(21a, 21b))에 대하여 병렬로 접속된다. 댐핑 저항(23)과 콘덴서(24)의 직렬 접속 경로는, 권취수비 1 : 1의 트랜스포머(25)로 결합된다. 트랜스포머(25)는 노멀 모드에 대해서는 인덕턴스를 나타내어 임피던스가 높아지고, 커먼 모드에 대해서는 자속이 서로 상쇄되어 인덕턴스를 나타내지 않는 권취 방식으로 되어 있다. 즉, 트랜스포머(25)의 1차 권선의 권취 방향과 2차 권선의 권취 방향이 역방향, 즉, 1차 권선과 2차 권선이 역상으로 권회되어 있다.

상기와 같이 구성된 실시예 6에 관한 계통 연계 인버터에서는, 계통 트랜스포머(7)의 중성점 접지선 i→어스→태양 전지(5)의 부유 용량(6)이라고 하는 경로로 고주파 커먼 모드 전류가 흐르는 「누설 전류(노이즈)로」가 형성된다. 또한, 인버터(1)의 출력→제2 콘덴서쌍(42)→중성점 접속선 g→제1 콘덴서쌍(41)→인버터(1)의 입력이라고 하는 선로로 고주파 커먼 모드 전류가 흐르는 「바이패스로」도 형성된다. 고주파 커먼 모드 전류의 바이패스로의 임피던스는, 고주파 누설 전류의 주된 주파수[인버터(1)의 스위칭 주파수와 동일함]에 있어서, 누설 전류로보다도 충분히 작다. 커먼 모드 초크 코일(3)의 임피던스는, 누설 전류로 및 바이패스로의 임피던스보다도 크다.

따라서, 고주파 커먼 모드 전류의 대부분은 임피던스가 낮은 바이패스로를 흐르게 되고, 그 크기는 커먼 모드 초크 코일(3)에 의해 억제된다. 그 결과, 계통 연계 인버터의 밖으로 유출되는 고주파 커먼 모드 전류는 억제된다.

실시예 6에서는, 도 13에 도시한 바와 같이 커먼 모드 초크 코일의 권선간 용량(37(37a, 37b))과 출력 필터(2)의 제1 리액터(21(21a, 21b)) 사이에서 커먼 모드의 공진이 발생하고, 공진은 중성점 접속선 g를 통과한다. 그러나, 댐핑 저항(23)에 의해 공진이 감쇠되기 때문에, 공진은 억제된다. 또한, 댐핑 저항(23)에는, 콘덴서(24)가 직렬로 접속되어 있다. 이 때문에, 낮은 주파수 성분의 전류는 콘덴서(24)에 의해 차단되어 댐핑 저항(23)에 흐르지 않게 된다. 공진 주파수 이하의 전류 성분을 차단하도록 콘덴서(24)의 값을 설정함으로써, 댐핑 저항(23)에서 발생하는 불필요한 손실을 억제할 수 있다. 차단 주파수는, 제1 리액터(21)와 콘덴서(24)에 의한 공진 주파수에 의해 계산된다.

또한, 트랜스포머(25)는, 노멀 모드에 대해서는 임피던스가 높고, 커먼 모드에 대해서는 임피던스가 낮다. 이 때문에, 댐핑 저항(23)에 흐르는 전류의 대부분은 커먼 모드 성분만으로 되어, 댐핑 저항(23)을 커먼 모드에 대해서만 작용시킬 수 있다. 노멀 모드 전류는 거의 댐핑 저항(23)에 흐르지 않게 되므로, 댐핑 저항(23)에서 발생하는 불필요한 손실을 억제할 수 있다.

이와 같이, 공진 억제용의 댐핑 저항(23), 콘덴서(24), 트랜스포머(25)의 작용에 의해, 손실을 최저한으로 억제하면서, 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량(37)과 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 사이에서 발생하는 공진을 억제할 수 있다.

또한, 도 12에서는 커먼 모드 초크 코일(3)은 인버터(1)의 입력측에 배치되어 있지만, 인버터(1)의 출력측에 배치해도 되고, 커먼 모드 초크 코일(3)은 인버터(1)의 입력측과 출력측의 양방에 복수 배치되어도 된다. 또한, 트랜스포머(25)의 권선 저항이 공진을 억제하는 감쇠 성분으로서 충분히 작용하는 경우에는, 댐핑 저항(23)을 제거할 수 있다.

또한, 도 12의 실시예 6에서는, 출력 필터(2)는, 도 14의 (a)에 도시한 바와 같이 구성하였지만, 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, 1차 권선과 2차 권선을 자기 결합시킨 리액터(26)를 사용해도 된다. 리액터(26)는, 커먼 모드에서는 자속이 서로 상쇄되어 인덕턴스를 나타내지 않고, 노멀 모드에서는 자속이 합쳐지기 때문에 인덕턴스를 나타낸다. 이 경우, 리액터(26)의 커먼 모드 인덕턴스는 존재하지 않지만, 도 14의 (c)에 도시한 바와 같이, 리액터(26)에는 누설 인덕턴스(27a, 27b)가 존재한다. 이 때문에, 누설 인덕턴스(27a, 27b)가 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량(37)과 공진을 일으킨다. 실시예 6의 댐핑 저항(23), 콘덴서(24), 트랜스포머(25)는 이 공진에도 작용하여, 손실을 최저한으로 억제하면서 공진을 억제할 수 있다.

또한, 실시예 6에 관한 계통 연계 인버터는, 단상의 계통 연계 인버터에 적용한 예를 나타냈지만, 3상의 계통 연계 인버터에도 적용할 수 있다.

3상의 계통 연계 인버터는, 도 15에 도시한 바와 같이, 상술한 실시예 6에 관한 계통 연계 인버터가 이하와 같이 변경되어 구성되어 있다. 단상용의 인버터(1)는, 3상용의 인버터로 치환된다. 출력 필터(2)의 제1 리액터(21(21a, 21b))는, 각 상에 삽입된 제1 리액터(21(21u, 21v, 21w))로 치환된다. 상간 콘덴서(22)는, 각 상간을 연결하는 3개의 상간 콘덴서(22(22a, 22b, 22c))로 치환된다. 제2 콘덴서쌍(42(42a, 42b))은, 3개의 제2 콘덴서(42(42u, 42v, 42w))로 치환되어 각 상의 중성점을 형성하도록 구성된다. 댐핑 저항(23a, 23b) 및 콘덴서(24a, 24b)는, 각 상의 제1 리액터(21u, 21v, 21w)에 대하여 병렬로 접속되는 댐핑 저항(23u, 23v, 23w) 및 콘덴서(24u, 24v, 24w)로 치환된다. 트랜스포머(25)는, 커먼 모드에 대하여 자속이 서로 상쇄되어 임피던스가 낮아지도록 접속된 트랜스포머(25u, 25v, 25w)로 치환된다.

트랜스포머(25u)의 1차측의 일단은 리액터(21u)에 접속된다. 트랜스포머(25u)의 1차측의 타단은 트랜스포머(25w)의 2차측을 통하여 댐핑 저항(23u)에 접속된다. 트랜스포머(25v)의 1차측의 일단은 리액터(21v)에 접속된다. 트랜스포머(25v)의 1차측의 타단은 트랜스포머(25u)의 2차측을 통하여 댐핑 저항(23v)에 접속된다. 트랜스포머(25w)의 1차측의 일단은 리액터(21w)에 접속된다. 트랜스포머(25w)의 1차측의 타단은 트랜스포머(25v)의 2차측을 통하여 댐핑 저항(23w)에 접속된다.

또한, 실시예 6에 관한 계통 연계 인버터에서는, 승압 회로를 회로 중에 나타내지 않았지만, 실제의 태양광 발전 계통 연계 인버터에서는 승압 회로를 구비하는 경우가 많다. 승압 회로는 실시예 6 또는 실시예 7에 있어서의 직류 라인 콘덴서(9)의 입력측에 배치된다. 승압 회로가 커먼 모드 초크 코일(3)과 직류 라인 콘덴서(9)의 사이에 배치된 경우에는, 커먼 모드 초크 코일(3)의 누설 인덕턴스를 승압 회로의 리액터로서 이용할 수 있다. 승압 회로는, 태양 전지(5)의 출력 전압을 승압하고, 직류 라인 콘덴서(9)를 경유하여 인버터(1)에 보낸다. 실시예 6에 관한 계통 연계 인버터는, 승압 회로를 구비한 계통 연계 인버터에 있어서도 손실을 최저한으로 억제하면서 공진을 억제할 수 있다.

실시예 7

실시예 7에 관한 계통 연계 인버터는, 도 16에 도시한 바와 같이, 실시예 6에 관한 계통 연계 인버터의 콘덴서(24)와 트랜스포머(25)를 제거하고, 댐핑 저항(23)만을 제1 리액터(21)에 병렬로 접속하여 구성된다.

댐핑 저항(23)의 손실이 문제로 되지 않는 경우에는, 실시예 7에 나타내는 댐핑 저항(23)만을 제1 리액터(21)에 병렬로 접속하도록 해도 된다. 이것으로, 부품 개수를 적게 억제하면서, 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량(37)과 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 사이에서 발생하는 공진을 억제할 수 있다.

또한, 실시예 7에 관한 계통 연계 인버터도, 실시예 6에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 커먼 모드 초크 코일(3)은, 인버터(1)의 출력측에 배치되어도 되고, 인버터(1)의 입력측과 출력측의 양방에 복수 배치되어도 된다. 또한, 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 대신에, 도 14의 (b)에 도시한 리액터(26)를 사용해도 된다. 또한, 실시예 7에 관한 계통 연계 인버터도, 3상의 계통 연계 인버터로 변형할 수 있고, 또한, 승압 회로를 구비하는 계통 연계 인버터로 변형할 수도 있다.

실시예 8

실시예 8에 관한 계통 연계 인버터는, 도 17에 도시한 바와 같이, 실시예 6에 관한 계통 연계 인버터의 트랜스포머(25)를 제거하고, 댐핑 저항(23)과 콘덴서(24)와 직렬 회로를 제1 리액터(21)에 병렬로 접속하여 구성된다.

노멀 모드 전류에 의한 댐핑 저항(23)에서의 손실이 문제로 되지 않는 경우에는, 실시예 8에 나타내는 댐핑 저항(23)과 콘덴서(24)만을 제1 리액터(21)에 병렬로 접속해도 된다. 이것으로, 부품 개수를 적게 억제하면서, 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량(37)과 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 사이에서 발생하는 공진을 억제할 수 있다.

또한, 실시예 8에 관한 계통 연계 인버터도, 실시예 6 또는 실시예 7에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 커먼 모드 초크 코일(3)은 인버터(1)의 출력측에 배치되어도 되고, 인버터(1)의 입력측과 출력측의 양방에 복수 배치되어도 된다. 또한, 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 대신에, 도 14의 (b)에 도시한 리액터(26)를 사용해도 된다. 또한, 실시예 8에 관한 계통 연계 인버터도, 3상의 계통 연계 인버터로 변형할 수 있고, 또한, 승압 회로를 구비하는 계통 연계 인버터로 변형할 수도 있다.

실시예 9

실시예 9에 관한 계통 연계 인버터는, 도 18에 도시한 바와 같이, 실시예 8에 관한 계통 연계 인버터의 댐핑 저항(23)과 콘덴서(24)의 직렬 회로를, 제1 리액터(21)가 아니라 커먼 모드 초크 코일(3)의 각 상에 대하여 병렬로 접속하여 구성된다.

공진은 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량(37)과 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 사이에서 발생하고 있다. 이 때문에, 커먼 모드 초크 코일(3)의 각 상에 대하여 병렬로 댐핑 저항(23)을 접속해도, 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량(37)과 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 사이에서 발생하는 공진을 억제할 수 있다.

도 18에서는, 커먼 모드 초크 코일(3)의 각 상에 댐핑 저항(23)과 콘덴서(24)의 직렬 회로를 병렬로 접속한 예를 도시하였다. 그러나, 도 12에 도시한 실시예 6에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 댐핑 저항(23)과 콘덴서(24)의 직렬 회로에 트랜스포머(25)를 추가하여 커먼 모드 전류만이 댐핑 저항(23)에 흐르도록 구성해도 된다. 트랜스포머(25)의 권선 저항이 공진을 억제하는 감쇠 성분으로서 충분히 작용하는 경우에는, 댐핑 저항(23)을 제거할 수 있다.

또한, 실시예 7에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 댐핑 저항(23)만을 커먼 모드 초크 코일(3)의 각 상에 병렬로 접속해도 된다.

또한, 실시예 9에 관한 계통 연계 인버터도, 실시예 1 내지 3에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 커먼 모드 초크 코일(3)은 인버터(1)의 출력측에 배치되어도 되고, 인버터(1)의 입력측과 출력측의 양방에 복수 배치되어도 된다. 또한, 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 대신에 도 14의 (b)에 도시한 리액터(26)를 사용해도 된다. 또한, 실시예 9에 관한 계통 연계 인버터도, 3상의 계통 연계 인버터로 변형할 수 있고, 또한, 승압 회로를 구비하는 계통 연계 인버터로 변형할 수도 있다.

실시예 10

실시예 10에 관한 계통 연계 인버터는, 도 19에 도시한 바와 같이, 실시예 7에 관한 계통 연계 인버터의 댐핑 저항(23)을 제거하고, 중성점 접속선 g 중에 직렬로 댐핑 저항(13)(제2 저항에 상당)을 접속하여 구성되어 있다.

공진은 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량(37)과 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 사이에서 발생하고, 그 공진은 중성점 접속선 g를 통과한다. 이 때문에, 중성점 접속선 g에 댐핑 저항(13)을 직렬로 접속해도, 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량(37)과 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 사이에서 발생하는 공진을 억제할 수 있다.

제1 콘덴서쌍(41) 또는 제2 콘덴서쌍(42) 또는 양방의 콘덴서쌍의 각각의 콘덴서와 직렬로 댐핑 저항(13)을 접속해도, 댐핑 저항(13)을 중성점 접속선 g 중에 설치하는 것과 등가이다.

또한, 실시예 10에 관한 계통 연계 인버터도, 실시예 6 내지 9에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 커먼 모드 초크 코일(3)은 인버터(1)의 출력측에 배치되어도 되고, 인버터(1)의 입력측과 출력측의 양방에 복수 배치되어도 된다. 또한, 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 대신에, 도 14의 (b)에 도시한 리액터(26)를 사용해도 된다. 또한, 실시예 10에 관한 계통 연계 인버터도, 3상의 계통 연계 인버터로 변형할 수 있고, 또한, 승압 회로를 구비하는 계통 연계 인버터로 변형할 수도 있다.

실시예 11

실시예 11에 관한 계통 연계 인버터는, 도 20에 도시한 바와 같이, 실시예 10에 관한 계통 연계 인버터의 댐핑 저항(13)에 대하여, 제2 리액터(15)를 병렬로 접속하여 구성된다.

중성점 접속선 g 중에 댐핑 저항(13)을 설치하면, 댐핑 저항(13)은 공진의 감쇠 성분으로서 작용하지만, 중성점 접속선 g의 임피던스가 커진다. 이 때문에, 고주파 커먼 모드 전류를 바이패스시키는 작용이 약해진다.

그러나, 중성점 접속선 g에 설치된 댐핑 저항(13)에 대하여 제2 리액터(15)를 병렬로 접속하면, 제2 리액터(15)는 낮은 주파수에 대하여 낮은 임피던스를 나타내고, 높은 주파수에 대해서는 높은 임피던스를 갖는다. 이 때문에, 중성점 접속선 g의 임피던스의 크기를 주파수에 따라서 변화시킬 수 있다.

중성점 접속선 g를 통과하는 고주파 커먼 모드 전류의 주된 주파수는, 인버터(1)의 스위칭 주파수이다. 이 스위칭 주파수가, 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량(37)과 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 사이에서 발생하는 공진의 주파수보다도 낮은 경우에는, 스위칭 주파수에 있어서는 중성점 접속선 g를 통과하는 커먼 모드 전류의 대부분은 임피던스가 낮은 제2 리액터(15)를 흐른다. 공진 주파수에 있어서는 제2 리액터(15)의 임피던스는 높아, 댐핑 저항(13)의 댐핑 효과를 공진에 대하여 작용시킬 수 있다.

이와 같이, 중성점 접속선 g에 접속한 댐핑 저항(13)에 대하여 제2 리액터(15)를 병렬로 접속함으로써, 고주파 커먼 모드 전류의 바이패스 작용을 크게 손상시키지 않고, 커먼 모드 초크 코일(3)의 권선간 용량(37)과 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 사이에서 발생하는 공진을 억제할 수 있다.

또한, 실시예 10의 중성점 접속선 g의 댐핑 저항(13)에 의한 구성, 또는 실시예 11의 댐핑 저항(13)과 제2 리액터(15)에 의한 구성은, 실시예 6 내지 9의 구성과 조합하여 실시할 수도 있다.

또한, 실시예 11에 관한 계통 연계 인버터도, 실시예 6 내지 10에 관한 계통 연계 인버터와 마찬가지로, 커먼 모드 초크 코일(3)은 인버터(1)의 출력측에 배치되어도 되고, 인버터(1)의 입력측과 출력측의 양방에 복수 배치되어도 된다. 또한, 출력 필터(2)의 제1 리액터(21) 대신에, 도 14의 (b)에 도시한 리액터(26)를 사용해도 된다. 또한, 실시예 11에 관한 계통 연계 인버터도, 3상의 계통 연계 인버터로 변형할 수 있고, 또한, 승압 회로를 구비하는 계통 연계 인버터로 변형할 수도 있다.

본 발명의 몇 개의 실시예를 설명하였지만, 이들 실시예는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시예는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시예나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

Claims

직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 단상 또는 3상의 교류 전압으로 변환하여 계통 트랜스포머에 공급하기 위한 계통 연계 인버터로서,
상기 직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 펄스폭 변조하는 단상 또는 3상의 인버터와,
상기 인버터의 입력측에 중성점을 형성하도록 접속된 제1 콘덴서 회로와,
상기 인버터의 출력측에 중성점을 형성하도록 접속된 제2 콘덴서 회로와,
상기 제1 콘덴서 회로의 중성점과 상기 제2 콘덴서 회로의 중성점을 접속함으로써 형성된 커먼 모드 전류의 바이패스로와,
상기 바이패스로와 어스 사이에 설치된 접지 콘덴서와,
상기 제1 콘덴서 회로와 상기 인버터 사이 또는 상기 인버터와 상기 제2 콘덴서 회로 사이 중 적어도 한쪽에 커먼 모드 초크 코일을 구비한, 상기 인버터에서 발생한 커먼 모드 전류를 억제하는 제1 커먼 모드 초크 코일부와,
상기 인버터와 상기 제2 콘덴서 회로 사이에 위치하고, 상기 인버터로부터 출력되는 펄스폭 변조된 전압 파형을 정현파 형상의 단상 또는 3상의 교류 전압으로 변환하는 출력 필터
를 구비하고,
상기 인버터의 스위칭 주파수에서는, 상기 바이패스로의 임피던스가, 상기 제2 콘덴서 회로의 출력측에 접속된 상기 계통 트랜스포머의 중성점으로부터 어스를 거쳐 상기 직류 전원의 부유 용량과 같은 경로로 누설 전류를 흘리는 누설 전류로의 임피던스보다 작은 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제1항에 있어서,
상기 제1 콘덴서 회로의 직류 전원측 또는 상기 제2 콘덴서 회로의 계통측 중 적어도 한쪽에 커먼 모드 초크 코일을 구비한, 커먼 모드 노이즈의 전파를 억제하는 제2 커먼 모드 초크 코일부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제1항에 있어서,
상기 접지 콘덴서와 어스 사이에 설치된, 공진을 억제하는 제1 저항을 더 구비하는 계통 연계 인버터.
제1항에 있어서,
상기 바이패스로의 도중에 설치된, 공진을 제어하는 제2 저항을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제1항에 있어서,
상기 출력 필터와 상기 제2 콘덴서 회로 사이에 배치되며, 상기 출력 필터를 구성하는 콘덴서 또는 상기 제2 콘덴서 회로와 함께 노멀 모드의 고조파 노이즈를 억제하는 LC 필터를 구성하는 리액터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제2항에 있어서,
상기 제2 커먼 모드 초크 코일부는 적어도 상기 제2 콘덴서 회로의 계통측에 커먼 모드 초크 코일을 구비하고,
상기 제2 콘덴서 회로의 계통측에 설치된 상기 커먼 모드 초크 코일의 계통측에 배치된 제3 콘덴서가, 상기 제2 콘덴서 회로의 계통측에 설치된 상기 커먼 모드 초크 코일의 인덕턴스 성분과 함께 노멀 모드의 고조파 노이즈를 억제하는 LC 필터를 구성하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 단상 또는 3상의 교류 전압으로 변환하여 계통 트랜스포머에 공급하기 위한 계통 연계 인버터로서,
상기 직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 펄스폭 변조하는 단상 또는 3상의 인버터와,
상기 인버터의 입력측에 접속된 제1 콘덴서 회로와,
상기 인버터의 출력측에 접속된 제2 콘덴서 회로와,
상기 제1 콘덴서 회로의 일단과 상기 제2 콘덴서 회로의 일단 사이 또는, 상기 제1 콘덴서 회로의 일단과 상기 제2 콘덴서 회로의 중성점 사이 또는, 상기 제1 콘덴서 회로의 중성점과 상기 제2 콘덴서 회로의 일단 사이를 접속함으로써 형성된 커먼 모드 전류의 바이패스로와,
상기 바이패스로에 설치된 제4 콘덴서와,
상기 바이패스로와 어스 사이에 설치된 접지 콘덴서와,
상기 제1 콘덴서 회로와 상기 인버터 사이 또는 상기 인버터와 상기 제2 콘덴서 회로 사이 중 적어도 한쪽에 커먼 모드 초크 코일을 구비한, 상기 인버터에서 발생한 커먼 모드 전류를 억제하는 제1 커먼 모드 초크 코일부와,
상기 인버터와 상기 제2 콘덴서 회로 사이에 위치하고, 상기 인버터로부터 출력되는 펄스폭 변조된 전압 파형을 정현파 형상의 단상 또는 3상의 교류 전압으로 변환하는 출력 필터
를 구비하고,
상기 인버터의 스위칭 주파수에서는, 상기 바이패스로의 임피던스가, 상기 제2 콘덴서 회로의 출력측에 접속된 상기 계통 트랜스포머의 중성점으로부터 어스를 거쳐 상기 직류 전원의 부유 용량과 같은 경로로 누설 전류를 흘리는 누설 전류로의 임피던스보다 작은 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제1항에 있어서,
직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 승압하는, 제1 스위칭 소자를 구비한 승압 회로와,
상기 승압 회로의 출력을 3레벨 펄스폭 변조하는, 상기 인버터 내에 설치된 제2 스위칭 소자와,
상기 승압 회로에 구비된 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 인버터에 구비된 상기 제2 스위칭 소자의 ON/OFF의 스위칭을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성하는 제어 회로를 더 구비하고,
상기 제어 회로는, 소정 주파수의 반송파와 그 반송파의 위상을 조절한 파형에 기초하여, 상기 승압 회로에 구비된 상기 제1 스위칭 소자의 스위칭에 수반하여 발생하는 중성점 전위의 변동과 상기 인버터에 구비된 상기 제2 스위칭 소자의 스위칭에 수반하여 발생하는 중성점 전위의 변동 사이의 주파수와 위상을 일치시키도록 제어하기 위한 상기 게이트 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 단상 또는 3상의 교류 전압으로 변환하여 계통 트랜스포머에 공급하기 위한 계통 연계 인버터로서,
상기 직류 전원으로부터 공급된 직류 전압을 펄스폭 변조하는 단상 또는 3상의 인버터와,
상기 인버터의 입력측에 중성점을 형성하도록 접속된 제1 콘덴서 회로와,
상기 인버터의 출력측에 중성점을 형성하도록 접속된 제2 콘덴서 회로와,
상기 제1 콘덴서 회로의 중성점과 상기 제2 콘덴서 회로의 중성점을 접속함으로써 형성된 커먼 모드 전류의 바이패스로와,
상기 제1 콘덴서 회로와 상기 인버터 사이 또는 상기 인버터와 상기 제2 콘덴서 회로 사이 중 적어도 한쪽에 커먼 모드 초크 코일을 구비한, 상기 인버터에서 발생한 커먼 모드 전류를 억제하는 제1 커먼 모드 초크 코일부와,
상기 인버터와 상기 제2 콘덴서 회로 사이에 위치하고, 상기 인버터로부터 출력되는 펄스폭 변조된 전압 파형을 정현파 형상의 단상 또는 3상의 교류 전압으로 변환하는, 제1 리액터와 제3 콘덴서로 구성된 출력 필터와,
상기 커먼 모드 초크 코일의 권선간 용량과 상기 출력 필터의 제1 리액터 사이에서 발생하는 공진을 억제하는 공진 억제 회로
를 구비하고,
상기 인버터의 스위칭 주파수에서는, 상기 바이패스로의 임피던스가, 상기 제2 콘덴서 회로의 출력측에 접속된 상기 계통 트랜스포머의 중성점으로부터 어스를 거쳐 상기 직류 전원의 부유 용량과 같은 경로로 누설 전류를 흘리는 누설 전류로의 임피던스보다 작은 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제9항에 있어서,
상기 공진 억제 회로는, 상기 출력 필터의 각각의 상(相)의 제1 리액터에 병렬로 접속된 제1 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제9항에 있어서,
상기 공진 억제 회로는, 상기 출력 필터의 각각의 상의 제1 리액터에 병렬로 접속된 제1 저항과 제4 콘덴서로 이루어지는 직렬 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제9항에 있어서,
상기 커먼 모드 초크 코일의 양단의 권선에 병렬로 접속된 제1 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제9항에 있어서,
상기 공진 억제 회로는, 상기 커먼 모드 초크 코일의 양단의 권선에 병렬로 접속된 제1 저항과 제4 콘덴서로 이루어지는 직렬 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제9항에 있어서,
상기 공진 억제 회로는, 상기 출력 필터의 각각의 상의 제1 리액터에 병렬로 접속되는 부품의 경로에, 직렬로 접속된 권선을 구비하고,
한쪽의 상의 상기 권선과 다른 쪽의 상의 상기 권선은, 커먼 모드에 대하여 낮은 임피던스를 갖고 또한 노멀 모드에 대하여 높은 임피던스를 갖도록 자기 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제9항에 있어서,
상기 공진 억제 회로는, 상기 커먼 모드 전류의 바이패스로 중에 제2 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.
제15항에 있어서,
상기 공진 억제 회로는, 상기 커먼 모드 전류의 바이패스로 중에 설치된 상기 제2 저항과 병렬로 접속된 제2 리액터를 구비하는 것을 특징으로 하는 계통 연계 인버터.