KR101469354B1 - 인버터 장치 및 태양광 발전 시스템 - Google Patents

인버터 장치 및 태양광 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101469354B1
KR101469354B1 KR1020130027063A KR20130027063A KR101469354B1 KR 101469354 B1 KR101469354 B1 KR 101469354B1 KR 1020130027063 A KR1020130027063 A KR 1020130027063A KR 20130027063 A KR20130027063 A KR 20130027063A KR 101469354 B1 KR101469354 B1 KR 101469354B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switch
turned
voltage
alternately
turns
Prior art date
Application number
KR1020130027063A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130127913A (ko
Inventor
마사오 마부치
켄지 코바야시
타카오 미조카미
야스히로 츠보타
아키히로 후나모토
히데아키 후지타
Original Assignee
오므론 가부시키가이샤
도오쿄 인스티튜드 오브 테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오므론 가부시키가이샤, 도오쿄 인스티튜드 오브 테크놀로지 filed Critical 오므론 가부시키가이샤
Publication of KR20130127913A publication Critical patent/KR20130127913A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101469354B1 publication Critical patent/KR101469354B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

파워 컨디셔너에서, 태양전지로부터의 직류 전력을 더욱 효율적으로 교류 전력으로 변환한다. 인버터 장치는, 직렬로 접속된 제1 스위치 및 제2 스위치를 가지며, 직류 전원에 접속된 제1 스위치군과, 제1 스위치와 제2 스위치의 제1 접속점에 일단이 접속된 콘덴서와, 직렬로 접속된 제3 스위치 및 제4 스위치를 가지며, 콘덴서와 병렬로 접속된 제2 스위치군과, 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 및 제4 스위치를 온 오프 제어함으로써, 직류 전원으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 제3 스위치와 제4 스위치의 제2 접속점부터 교류 전압을 출력시키는 스위치 제어부와, 제2 접속점에 접속되고, 교류 전압의 펄스 파형을 평활화하는 평활 회로를 구비한다.

Description

인버터 장치 및 태양광 발전 시스템{INVERTER APPARATUS AND PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은, 인버터 장치 및 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
파워 컨디셔너는, 인버터 회로를 구성하는 복수의 스위치를 온 오프함으로써, 태양전지로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고 있다. 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에는, 인버터 회로의 스위치에 의한 스위칭 손실을 저감함으로써, 직류 전력으로부터 교류 전력으로의 변환의 효율을 향상시키는 파워 컨디셔너가 제안되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2010-220320호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개2010-220321호 공보
이와 같은 파워 컨디셔너에서, 태양전지로부터의 직류 전력을 더욱 효율적으로 교류 전력으로 변환할 것이 요망되고 있다.
본 발명에 관한 인버터 장치는, 직렬로 접속된 제1 스위치 및 제2 스위치를 가지며, 직류 전원에 접속된 제1 스위치군과, 제1 스위치와 제2 스위치의 제1 접속점에 일단이 접속된 콘덴서와, 직렬로 접속된 제3 스위치, 및 제4 스위치를 가지며, 콘덴서와 병렬로 접속된 제2 스위치군과, 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 및 제4 스위치를 온 오프 제어함으로써, 직류 전원으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 제3 스위치와 제4 스위치의 제2 접속점부터 교류 전압을 출력시키는 스위치 제어부와, 제2 접속점에 접속되고, 교류 전압의 펄스 파형을 평활화하는 평활 회로를 구비한다.
상기 인버터 장치에서, 스위치 제어부는, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시킴과 함께, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 교대로 온 오프시켜도 좋다. 스위치 제어부는, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시킴과 함께, 제3 스위치 및 제4 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 제1 스위치를 오프, 제2 스위치를 온한 상태에서, 제3 스위치 및 제4 스위치를 교대로 온 오프시켜도 좋다.
상기 인버터 장치에서, 스위치 제어부는, 제3 스위치를 온하고 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시키고, 제1 스위치를 온하고 제2 스위치를 오프 한 상태에서, 제3 스위치 및 제4 스위치를 교대로 온 오프시켜도 좋다. 스위치 제어부는, 제1 스위치를 온하고 제2 스위치를 오프 한 상태에서, 제3 스위치 및 제4 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 제3 스위치를 온하고 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시켜도 좋다. 스위치 제어부는, 제3 스위치를 온하고 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 제1 스위치를 오프하고 제2 스위치를 온한 상태에서, 제3 스위치 및 제4 스위치를 교대로 온 오프시켜도 좋다.
상기 인버터 장치는, 평활 회로의 출력측에 접속된 계통 전원의 전압을 측정하는 전압 측정부를 또한 구비하고, 스위치 제어부는, 계통 전원의 전압에 의거하여, 제3 스위치를 온하고 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시키는 동작으로부터, 제1 스위치를 온하고 제2 스위치를 오프 한 상태에서, 제3 스위치 및 제4 스위치를 교대로 온 오프시키는 동작으로 전환하는 타이밍을 결정하여도 좋다.
상기 인버터 장치는, 3상 교류 전원에 접속되고, 스위치 제어부는, 교류 전압의 위상을 동기시켜야 할 기준 교류 전압의 기준 전위보다, 미리 정하여진 전위만큼 기준 교류 전압을 정측(正側)으로 시프트시킨 교류 전압의 펄스 파형을 평활 회로로부터 출력시키기 위해, 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 및 제4 스위치를 온 오프 제어하여도 좋다.
상기 인버터 장치에서, 스위치 제어부는, 제1 스위치를 오프하고, 제2 스위치를 온한 상태에서, 제3 스위치 및 제4 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 제3 스위치를 온, 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프하여도 좋다.
상기 인버터 장치에서, 스위치 제어부는, 제3 스위치를 온, 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 제1 스위치를 온, 제2 스위치를 오프, 제3 스위치를 오프 및 제4 스위치를 온한 상태를 계속시켜도 좋다.
상기 인버터 장치에서, 스위치 제어부는, 제1 스위치를 온, 제2 스위치를 오프, 제3 스위치를 오프 및 제4 스위치를 온한 상태를 2π/3보다 긴 기간 계속시키는 경우, 제3 스위치를 온, 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시키고, 다음에 제3 스위치를 오프, 제4 스위치를 온한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 제1 스위치를 온, 제2 스위치를 오프, 제3 스위치를 오프 및 제4 스위치를 온한 상태를 계속시켜도 좋다.
상기 인버터 장치에서, 스위치 제어부는, 제1 스위치를 온, 제2 스위치를 오프, 제3 스위치를 오프 및 제4 스위치를 온한 상태를 계속시킨 후, 제3 스위치를 온, 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시켜도 좋다.
상기 인버터 장치에서, 스위치 제어부는, 제1 스위치를 온, 제2 스위치를 오프, 제3 스위치를 오프 및 제4 스위치를 온한 상태를 2π/3보다 긴 기간 계속시키는 경우, 제1 스위치를 온, 제2 스위치를 오프, 제3 스위치를 오프 및 제4 스위치를 온한 상태를 계속시키고, 다음에 제3 스위치를 오프, 제4 스위치를 온한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 제3 스위치를 온, 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시켜도 좋다.
상기 인버터 장치에서, 스위치 제어부는, 제3 스위치를 온, 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 제1 스위치를 오프, 제2 스위치를 온한 상태에서, 제3 스위치 및 제4 스위치를 교대로 온 오프시켜도 좋다.
본 발명에 관한 태양광 발전 시스템은, 태양전지와, 태양전지로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 상기한 인버터 장치를 구비한다.
또한, 상기한 발명의 개요는, 본 발명의 필요한 특징의 전부를 열거하는 것이 아니다. 또한, 이들 특징군의 서브콤비네이션도 또한, 발명이 될 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 파워 컨디셔너의 회로 구성을 도시하는 도면.
도 2a는 제어법 1에서의 제1 전압 지령치의 한 예를 도시하는 도면.
도 2b는 제어법 1에서의 제2 전압 지령치의 한 예를 도시하는 도면.
도 2c는 파워 컨디셔너로부터 출력시켜야 할 기준 교류 전압의 파형의 한 예를 도시하는 도면.
도 3a는 제어법 2에서의 제1 전압 지령치의 한 예를 도시하는 도면.
도 3b는 제어법 2에서의 제2 전압 지령치의 한 예를 도시하는 도면.
도 4는 제어법 2에서의 각 스위치의 스위치 조건의 한 예를 도시하는 도면.
도 5는 파워 컨디셔너를 3상4선식의 전원에 적용한 경우의 회로 구성을 도시하는 도면.
도 6은 3상4선식의 전원에 적용한 경우에 각 상의 파워 컨디셔너로부터 출력되는 전압 파형의 한 예를 도시하는 도면.
도 7a는 제어법 3에서의 제1 전압 지령치의 한 예를 도시하는 도면.
도 7b는 제어법 3에서의 제1 전압 지령치의 한 예를 도시하는 도면.
도 8은 제어법 3에서의 각 스위치의 스위치 조건의 한 예를 도시하는 도면.
도 9a는 제어법 3에서의 제1 전압 지령치의 한 예를 도시하는 도면.
도 9b는 제어법 3에서의 제1 전압 지령치의 한 예를 도시하는 도면.
도 10은 제어법 3에서의 각 스위치의 스위치 조건의 한 예를 도시하는 도면.
이하, 발명의 실시의 형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시 형태는 특허청구의 범위에 관한 발명을 한정하는 것이 아니다. 또한, 실시 형태 중에서 설명되고 있는 특징의 조합의 전부가 발명의 해결 수단에 필수라고는 한정하지 않는다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 파워 컨디셔너(100)의 회로 구성을 도시하는 도면이다. 파워 컨디셔너(100)는, 예를 들면, 태양광 발전 시스템에 이용된다. 파워 컨디셔너(100)는, 인버터 장치의 한 예이다. 파워 컨디셔너(100)는, 직류 전원(70)과, 계통 전원(80)에 접속된다. 직류 전원(70)은, 예를 들면, 태양전지이다. 파워 컨디셔너(100)는, 직류 전원(70)으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 계통 전원(80)과 연계 운전한다.
파워 컨디셔너(100)는, 제1 콘덴서(30), 제1 스위치군(10), 제2 콘덴서(32), 제2 스위치군(20), 평활 회로(40), 스위치 제어부(50), 제1 전압 센서(34), 제2 전압 센서(35), 및 제3 전압 센서(36)를 구비한다. 제1 콘덴서(30)는, 한쪽의 입력단자(61) 및 다른 쪽의 입력단자(62)를 통하여 직류 전원(70)과 병렬로 접속되고, 직류 전원(70)으로부터 출력되는 직류 전압을 평활화한다. 다른 쪽의 입력단자(62)는, 기준 전위인 그라운드에 접속되어 있다.
제1 스위치군(10)은, 직류 전원(70) 및 제1 콘덴서(30)와 병렬로 접속되어 있다. 제1 스위치군(10)은, 직렬로 접속된 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 갖는다. 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)는, 예를 들면, MOS형 전계효과 트랜지스터, 절연 게이트형 바이폴러 트랜지스터(IGBT) 등의 스위치 소자를 포함한다. 또한, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)는, 다이오드를 포함하고, 다이오드는, 스위치 소자에 대해 역병렬로 접속되어 있다. 제1 스위치(12)의 일단은, 한쪽의 입력단자(61)에 접속되고, 제1 스위치의 타단은, 제2 스위치(14)의 일단에 접속되어 있다. 제2 스위치(14)의 타단은, 다른 쪽의 입력단자(62)에 접속되어 있다. 즉, 제2 스위치(14)의 타단은, 그라운드에 접속되어 있다.
제2 콘덴서(32)는, 제1 스위치(12)와 제2 스위치(14)의 제1 접속점(16)에 일단이 접속되어 있다. 제2 스위치군(20)은, 제2 콘덴서(32)와 병렬로 접속되어 있다. 제2 스위치군(20)은, 직렬로 접속된 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 갖는다. 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)는, 예를 들면, MOS형 전계효과 트랜지스터, 절연 게이트형 바이폴러 트랜지스터(IGBT) 등의 스위치 소자를 포함한다. 또한, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)는, 다이오드를 포함하고, 다이오드는, 스위치 소자에 대해 역병렬로 접속되어 있다. 제3 스위치(22)의 일단은, 제2 콘덴서(32)의 일단에 접속되어 있다. 제3 스위치(22)의 타단은, 제4 스위치(24)의 일단에 접속되어 있다. 제4 스위치(24)의 타단은, 제2 콘덴서(32)의 타단에 접속되어 있다.
스위치 제어부(50)는, 제1 스위치(12), 제2 스위치(14), 제3 스위치(22), 및 제4 스위치(24)를 온 오프 제어함으로써, 직류 전원(70)으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 제3 스위치(22)와 제4 스위치(24)의 제2 접속점(26)으로부터 교류 전압을 출력시킨다. 평활 회로(40)는, 제2 접속점(26)에 접속되고, 교류 전압의 펄스 파형을 평활화한다. 평활 회로(40)는, 코일(42) 및 제3 콘덴서(44)를 구비한다. 코일(42)의 일단은 제2 접속점(26)에 접속되고, 코일(42)의 타단은, 제3 콘덴서(44)의 일단에 접속되어 있다. 제3 콘덴서(44)의 일단은, 한쪽의 출력 단자(63)에 접속되어 있다. 제3 콘덴서(44)의 타단은, 다른 쪽의 출력 단자(64)에 접속되어 있다. 제3 콘덴서(44)의 타단은, 그라운드에도 접속되어 있다.
제1 전압 센서(34)는, 파워 컨디셔너(100)에 입력되는 직류 전원(70)의 전압(E1)을 측정하고 있다. 제2 전압 센서(35)는, 제2 콘덴서(32)의 전압(E2)을 측정하고 있다. 제3 전압 센서(36)는, 파워 컨디셔너(100)로부터 출력되는 교류 전압, 즉 계통 전원(80)의 전압인 계통 전압을 측정하고 있다. 스위치 제어부(50)는, 제1 전압 센서(34), 제2 전압 센서(35) 및 제3 전압 센서(36)로부터 취득하는 전압 정보에 의거하여, 제1 스위치(12), 제2 스위치(14), 제3 스위치(22), 및 제4 스위치(24)를 PWM 제어함으로써, 직류 전원(70)으로부터의 직류 전압을, 계통 전원(80)이 출력하는 기준 교류 전압의 위상에 동기한 교류 전압으로 변환시킨다.
이하, 스위치 제어부(50)에 의한 제1 스위치(12), 제2 스위치(14), 제3 스위치(22), 및 제4 스위치(24)의 구체적인 온 오프 제어의 순서에 관해, 제어법 1, 제어법 2, 및 제어법 3의 각각에 관해 설명한다.
<제어법 1>
스위치 제어부(50)는, 기준 교류 전압의 정측의 반주기인 기간(I)에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킴과 함께, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨다. 스위치 제어부(50)는, 기준 교류 전압의 정측의 반주기에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킴과 함께, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨 후, 기준 교류 전압의 부측의 반주기인 기간(Ⅱ)에서, 제1 스위치(12)를 오프, 제2 스위치(14)를 온한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨다.
스위치 제어부(50)는, 기준 교류 전압의 위상에 동기시킨 정측의 반파 정류 파형을 나타내는 도 2a에 도시하는 바와 같은 제1 전압 지령치(200)에 의거하여, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨다. 제1 스위치(12)가 온, 제2 스위치(14)가 오프인 경우, 제1 접속점(16)의 전위는, 한쪽의 입력단자(61)의 전위, 즉 직류 전원(70)의 전압(E1)을 나타낸다. 한편, 제1 스위치(12)가 오프, 제2 스위치(14)가 온인 경우, 제1 접속점(16)의 전위는, 다른 입력단자(62)의 전위, 즉 그라운드의 전위를 나타낸다.
또한, 스위치 제어부(50)는, 기준 교류 전압의 위상에 동기시킨 도 2b에 도시하는 바와 같은 부측의 전파(全波) 정류 파형을 나타내는 제2 전압 지령치(202)에 의거하여, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨다. 제3 스위치(22)를 온, 제4 스위치(24)를 오프 한 경우, 제2 접속점(26)의 전위는, 제2 콘덴서(32)의 일단측의 전위, 즉 제1 접속점(16)의 전위를 나타낸다. 한편, 제3 스위치(22)를 오프, 제4 스위치(24)를 온한 경우, 제2 접속점(26)의 전위는, 제1 접속점(16)의 전위로부터 제2 콘덴서(32)의 양단의 전위차(제2 콘덴서(32)의 전압(E2))을 감산한 전위를 나타낸다.
여기서, 제1 전압 지령치(200)가 나타내는 전압의 최대치는, 기준 교류 전압의 최대치의 2배의 크기를 나타낸다. 한편, 제2 전압 지령치(202)가 나타내는 전압의 최소치는, 기준 교류 전압의 최소치와 동일한 값을 나타내다. 따라서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)가 제1 전압 지령치(200)에 의거하여 PWM 제어되고, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)가 제2 전압 지령치(202)에 의거하여 PWM 제어됨으로써, 파워 컨디셔너(100)는, 기준 교류 전압에 동기한 도 2c의 부호(210)로 나타내는 교류 전압을 출력할 수 있다.
여기서, 제어법 1에서의 제1 전압 지령치(200)는, 이하와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013022013118-pat00001
또한, 제어법 1에서의 제2 전압 지령치(202)는, 이하와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013022013118-pat00002
여기서, v1ref는 제1 전압 지령치, v2ref는 제2 전압 지령치, Vs는 기준 교류 전압을 나타낸다.
스위치 제어부(50)는, 제3 전압 센서(36)에 의해 측정되는 계통 전원의 전압에 의거하여, 제3 스위치(22)를 온하고 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시키는 동작으로부터, 제1 스위치(12)를 온하고 제2 스위치(14)를 오프 한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시키는 동작으로 전환하는 타이밍을 결정한다. 보다 구체적으로는, 스위치 제어부(50)는, 제3 전압 센서(36)가 측정하는 전압의 제로 크로스점을 검출함으로써, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시키는 기간(I)과, 제1 스위치(12)를 오프, 제2 스위치(14)를 온한 상태를 계속시키는 기간(Ⅱ)을 전환하는 타이밍을 제어한다. 또한, 스위치 제어부(50)는, 제2 전압 센서(35)가 측정한 제2 콘덴서(32)의 전압(E2)의 피크 전압의 크기가, 기준 교류 전압(Vs)의 √2배 이상이 되도록, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시키는, 또는 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시겨서 PWM 제어를 행하는 경우의 펄스 폭을 제어한다.
제어법 1에 의하면, 파워 컨디셔너(100)를 단상2선식, 단상3선식, 3상3선식, 또는 3상4선식의 전원에 적용할 수 있다. 그리고, 제어법 1에 의하면, 기준 교류 전압의 부측의 반주기에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)의 온 오프 제어를 행할 필요가 없다. 따라서, 기준 교류 전압의 부측의 반주기에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 온 오프하므로서 수반되는 스위칭 손실을 없앨 수 있다.
<제어법 2>
스위치 제어부(50)는, 도 3a에 도시하는 제1 전압 지령치(200) 및 도 3b에 도시하는 제2 전압 지령치(202)에 의거하여, 기간(I), 기간(Ⅱ), 기간(Ⅲ), 및 기간(Ⅳ)의 각각에서, 도 4에 도시하는 바와 같은 온 오프 조건에 의해, 제1 스위치(12), 제2 스위치(14), 제3 스위치(22), 및 제4 스위치(24)를 온 오프 제어함으로써, 직류 전원(70)으로부터의 직류 전압을, 파워 컨디셔너(100)로부터 출력시켜야 할 기준 교류 전압, 즉 계통 전원(80)이 출력하는 교류 전압에 동기한 교류 전압으로 변환시킨다.
제어법 2에서의 제1 전압 지령치(200)는, 이하와 같이 나타낼 수 있다. 스위치 제어부(50)는, 제1 전압 지령치(200)에 의거하여 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 기간(I) 및 기간(Ⅲ)에서 PWM 제어한다.
Figure 112013022013118-pat00003
또한, 제어법 2에서의 제2 전압 지령치(202)는, 이하와 같이 나타낼 수 있다. 스위치 제어부(50)는, 제2 전압 지령치(202)에 의거하여 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 기간(Ⅱ) 및 기간(Ⅳ)에서 PWM 제어한다.
Figure 112013022013118-pat00004
여기서, v1ref는 제1 전압 지령치, v2ref는 제2 전압 지령치, Vs는 기준 교류 전압, Vin는 파워 컨디셔너(100)에 입력되는 직류 전원(70)의 전압(E1), σ1는 기간(Ⅱ)의 폭의 반분의 기간을 나타낸다.
스위치 제어부(50)는, 기간(I)에서, 제3 스위치(22)를 온하고 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨다. 제3 스위치(22)를 온하고 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12)가 온, 제2 스위치(14)가 오프인 경우, 제2 접속점(26)의 전위는, 한쪽의 입력단자(61)의 전위인 직류 전원(70)의 전압(E1)이 된다. 또한, 제3 스위치(22)를 온하고 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12)가 오프, 제2 스위치(14)가 온인 경우, 제2 접속점(26)의 전위는, 그라운드의 전위(GND)가 된다. 따라서, 기간(I)에서, 직류 전원(70)의 전압(E1)과, 그라운드의 전위(GND)를 교대로 반복하는 펄스 파형의 전압이 제2 접속점(26)으로부터 출력된다.
또한, 스위치 제어부(50)는, 기간(I)에 계속된 기간(Ⅱ)에서, 제1 스위치(12)를 온하고 제2 스위치(14)를 오프 한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨다. 제1 스위치(12)를 온하고 제2 스위치(14)를 오프 한 상태에서, 제3 스위치(22)가 온, 제4 스위치(24)가 오프인 경우, 제2 접속점(26)의 전위는, 직류 전원(70)의 전압(E1)이 된다. 또한, 제1 스위치(12)를 온하고 제2 스위치(14)를 오프 한 상태에서, 제3 스위치(22)가 오프, 제4 스위치(24)가 온인 경우, 제2 접속점(26)의 전위는, 직류 전원(70)의 전압(E1)과 제2 콘덴서(32)의 전압(E2)과의 차분(E1-E2)이 된다. 따라서, 기간(Ⅱ)에서, 직류 전원(70)의 전압(E1)과 차분(E1-E2)을 교대로 반복하는 펄스 파형의 전압이 제2 접속점(26)으로부터 출력된다.
스위치 제어부(50)는, 기간(Ⅱ)에서, 제1 스위치(12)를 온하고 제2 스위치(14)를 오프 한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨 후, 기간(Ⅱ)에 계속된 기간(Ⅲ)에서, 기간(I)과 같은 조건으로, 제3 스위치(22)를 온하고 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨다. 이에 의해, 기간(Ⅲ)에서, 직류 전원(70)의 전압(E1)과, 그라운드의 전위(GND)를 교대로 반복하는 펄스 파형의 전압이 제2 접속점(26)으로부터 출력된다.
또한, 스위치 제어부(50)는, 기간(Ⅲ)에서, 제3 스위치(22)를 온하고 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨 후, 기간(Ⅲ)에 계속된 기간(Ⅳ)에서, 제1 스위치(12)를 오프하고 제2 스위치를 온한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨다. 제1 스위치(12)를 오프하고 제2 스위치를 온한 상태에서, 제3 스위치(22)를 온, 제4 스위치(24)를 오프 한 경우, 제2 접속점(26)의 전위는, 그라운드의 전위(GND)가 된다. 또한, 제1 스위치(12)를 오프하고 제2 스위치를 온한 상태에서, 제3 스위치(22)를 오프, 제4 스위치(24)를 온한 경우, 제2 접속점(26)의 전위는, 제2 콘덴서(32)의 타단의 전위(-E2)가 된다. 따라서, 기간(Ⅳ)에서, 전위(GND)와 전위(-E2)를 교대로 반복하는 펄스 파형의 전압이 제2 접속점(26)으로부터 출력된다.
이상과 같이, 스위치 제어부(50)는, 각각의 기간에서의 각각의 스위치 조건에 의거하여, 각각의 스위치의 온 오프의 기간을 제어함으로써 PWM 제어를 실행하고, 직류 전원(70)으로부터의 직류 전압을 기준 교류 전압의 위상에 동기시킨 교류 전압으로 변환시킨다.
여기서, 스위치 제어부(50)는, 직류 전원의 전압(E1) 및 제2 콘덴서(32)의 전압(E2)에 의거하여, 제3 스위치(22)를 온하고 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시키는 동작으로부터, 제1 스위치(12)를 온하고 제2 스위치(14)를 오프 한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시키는 동작으로 전환하는 타이밍을 결정한다. 즉, 스위치 제어부(50)는, 기간(I)부터 기간(Ⅱ)으로 전환하는 타이밍을, 직류 전원(70)의 전압(E1) 및 제2 콘덴서(32)의 전압(E2)에 의거하여 결정한다.
보다 구체적으로는, 스위치 제어부(50)는, 기준 교류 전압이 부(負)로부터 정(正)으로 전환되는 제로 크로스의 타이밍부터, 기준 교류 전압이 E1-E2가 되는 타이밍까지를 기간(I)으로 결정한다. 마찬가지로, 스위치 제어부(50)는, 기간(Ⅱ)부터 기간(Ⅲ)으로 전환하는 타이밍을, 직류 전원의 전압(E1) 및 제2 콘덴서(32)의 전압(E2)에 의거하여 결정한다. 보다 구체적으로는, 스위치 제어부(50)는, 기간(Ⅱ)으로 전환된 후, 재차 기준 교류 전압이 E1-E2가 되는 타이밍까지를 기간(Ⅱ)으로 결정한다. 그리고, 스위치 제어부(50)는, 재차 기준 교류 전압이 E1-E2가 되는 타이밍부터, 기준 교류 전압이 정으로부터 부로 전환되는 제로 크로스의 타이밍까지를 기간(Ⅲ)으로 결정한다. 또한, 스위치 제어부(50)는, 기준 교류 전압이 정으로부터 부로 전환되는 제로 크로스의 타이밍부터, 기준 교류 전압이 부로부터 정으로 전환되는 제로 크로스의 타이밍까지를 기간(Ⅳ)으로 결정한다.
여기서, 직류 전원(70)이 태양전지인 경우, 파워 컨디셔너(100)는, 태양전지로부터 최대 전력을 출력시키기 위해, 직류 전원(70)으로부터의 입력 전압을 변동시키고 있다. 따라서, 직류 전원(70)의 전압(E1)은 변동한다. 그래서, 예를 들면, 스위치 제어부(50)는, 제1 전압 센서(34)로부터 직류 전원(70)의 전압(E1)을 나타내는 전압 정보를 취득한다. 또한, 스위치 제어부(50)는, 미리 파워 컨디셔너(100)가 구비하는 메모리 등에 기억되어 있는 제2 콘덴서(32)의 전압(E2)을 취득한다. 그리고, 스위치 제어부(50)는, 전압(E1)과 전압(E2)과의 차분(E1-E2)을 산출한다. 다음에 스위치 제어부(50)는, 미리 정하여진 기준 교류 전압의 파형을 나타내는 전압 지령치를 참조하여, 기준 교류 전압이 부로부터 정으로 전환되는 제로 크로스의 타이밍부터, 기준 교류 전압이 E1-E2가 되는 타이밍까지의 시간을 산출하고, 그 시간을 기간(I)으로 설정한다. 스위치 제어부(50)는, 기준 교류 전압이 E1-E2가 된 타이밍부터 재차 기준 교류 전압이 E1-E2가 되는 타이밍까지의 시간을 산출하고, 그 시간을 기간(Ⅱ)으로 설정한다.
또한, 제2 콘덴서(32)의 전압이 고정치인 경우, 스위치 조건을 전환하는 타이밍을 나타내는 각각의 기간은, 직류 전원(70)의 전압(E1)을 파라미터로 하여 정하여진다. 따라서, 각각의 기간을 전압(E1)의 크기마다 미리 산출하여 메모리에 등록하여 두어도 좋다. 이 경우, 스위치 제어부(50)는, 메모리를 참조하여, 제1 전압 센서(34)에 의해 측정된 직류 전원(70)의 전압(E1)의 크기에 관련지어진 각각의 기간을, 스위치 조건을 전환하는 타이밍을 나타내는 각각의 기간으로 결정한다.
한편, 직류 전원(70)으로부터의 입력 전압이 변동하면, 제2 콘덴서(32)의 전압은 변동한다. 제2 콘덴서(32)의 전압이 변동함으로써, 파워 컨디셔너(100)로부터의 출력이 불안정하게 될 가능성이 있다. 그래서, 파워 컨디셔너(100)로부터의 출력을 안정화시키기 위해서는, 제2 콘덴서(32)의 전압을 일정하게 하는 것이 바람직하다. 그리고, 제2 콘덴서(32)의 전압을 일정하게 하기 위해서는, 예를 들면 제2 접속점(26)으로부터 출력되는 전력의 평균치(P2)가 0이 되도록 제어하면 좋다. 여기서, 제2 접속점(26)의 출력 전압의 기본 주파수 성분 실효치(V2f)는, 다음 식으로 표시할 수 있다.
Figure 112013022013118-pat00005
그리고, 평균치 P2=V2fI=0이 되는 σ1를 산출함으로써, 제2 접속점(26)으로부터 출력되는 전력의 평균치(P2)를 0으로 제어할 수가 있어서, 파워 컨디셔너(100)로부터의 출력을 안정화시킬 수 있다. 또한, 상기 식으로부터 직접, P2=V2fI=0이 되는 σ1를 산출하지 않고, 예를 들면 3차의 근사식을 이용하여 σ1를 산출하여도 좋다.
제어법 2에 의하면, 파워 컨디셔너(100)를 단상2선식, 단상3선식, 3상3선식, 또는 3상4선식의 전원에 적용할 수 있다. 그리고, 제어법 2에 의하면, 기간(Ⅱ)에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시키는 경우, 직류 전원(70)의 전압(E1)과 차분(E1-E2)을 교대로 반복하는 펄스 파형의 전압이 된다. 따라서, 직류 전원(70)의 전압(E1)과 그라운드의 전위(GND)를 교대로 반복하는 펄스 파형의 전압보다도, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)에서의 스위칭 손실을 저감할 수 있다. 또한, 제2 콘덴서(32)에 입력되는 리플 전류는, 기간(Ⅱ) 및 기간(Ⅳ)뿐이다. 따라서, 리플 전류가 입력됨에 의해, 제2 콘덴서(32)가 발열하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 제2 콘덴서(32)의 열화를 억제할 수 있다.
<제어법 3>
제어법 3은, 파워 컨디셔너(100)를 3상3선식, 또는 3상4선식의 3상 교류 전원에 적용할 수 있다. 도 5에, 3상4선식의 전원에 적용한 경우의 시스템의 회로 구성을 도시한다. 시스템은, 파워 컨디셔너(100u, 100v 및 100w)를 가지며, 파워 컨디셔너(100u, 100v 및 100w)는, 직류 전원(70)과, 3상 교류 전원(80u, 80v 및 80w)에 접속된다. 파워 컨디셔너(100u, 100v 및 100w)는, 각각 도 1에 도시하는 파워 컨디셔너(100)를 이용할 수 있다.
여기서, 3상3선식, 또는 3상4선식의 전원을 이용하는 경우, 3차 고조파를 이용함으로써, 직류 전원의 전압 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 그래서, 제어법 3에서, 파워 컨디셔너(100u, 100v 및 100w)로부터 출력되는 각각의 상 출력 전압(vxu, vxv, vxw)가 도 6에 도시하는 바와 같은 전압 파형이 되도록, 스위치 제어부(50)가 제1 스위치(12), 제2 스위치(14), 제3 스위치(22), 및 제4 스위치(24)를 온 오프 제어한다. 도 6에 도시하는 전압 파형은, 3상4선식에서의 3상 전원 전압으로부터 최대 전압의 상 전압을 공제한 전압 파형에 대해 오프셋 전압(vf)을 가산한 전압 파형을 나타낸다.
스위치 제어부(50)는, 도 7a에 도시하는 제1 전압 지령치(200) 및 도 7b에 도시하는 제2 전압 지령치(202)에 의거하여, 기간(I), 기간(Ⅱ), 기간(Ⅲ), 기간(Ⅳ), 기간(V), 기간(Ⅵ) 및 기간(Ⅶ)의 각각에서, 도 8에 도시하는 바와 같은 온 오프 조건에 의해, 제1 스위치(12), 제2 스위치(14), 제3 스위치(22), 및 제4 스위치(24)를 온 오프 제어함으로써, 직류 전원(70)으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환한다. 또는, 스위치 제어부(50)는, 도 9a에 도시하는 제1 전압 지령치(200) 및 도 9b에 도시하는 제2 전압 지령치(202)에 의거하여, 기간(I), 기간(Ⅱ), 기간(Ⅲ), 기간(Ⅳ), 기간(V), 기간(Ⅵ), 및 기간(Ⅶ)의 각각에서, 도 10에 도시하는 바와 같은 온 오프 조건에 의해, 제1 스위치(12), 제2 스위치(14), 제3 스위치(22), 및 제4 스위치(24)를 온 오프 제어함으로써, 직류 전원(70)으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하다. 또한, 도 7a 및 도 7b는 σ1가 π/3 이하(기간(Ⅳ)이 2π/3 이하)인 경우의 전압 지령치를 나타내고, 도 9a 및 도 9b는, σ1가 π/3보다 큰(기간(Ⅳ)이 2π/3보다 긴) 경우의 전압 지령치를 나타낸다.
제어법 3에서, σ1가 π/3 이하(기간(Ⅳ)이 2π/3 이하)인 경우의 제1 전압 지령치(200)는, 기간(I), 기간(Ⅱ), 기간(Ⅲ), 기간(Ⅳ), 기간(V), 기간(Ⅵ) 및 기간(Ⅶ)의 각각에서, 이하와 같이 나타낼 수 있다. 스위치 제어부(50)는, 제1 전압 지령치(200)에 의거하여 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 기간(Ⅱ), 기간(Ⅲ), 기간(V), 및 기간(Ⅵ)에서 PWM 제어한다.
Figure 112013022013118-pat00006
또한, 제어법 3에서, σ1가 π/3 이하(기간(Ⅳ)이 2π/3 이하)인 경우의 제2 전압 지령치(202)는, 기간(I), 기간(Ⅱ), 기간(Ⅲ), 기간(Ⅳ), 기간(V), 기간(Ⅵ) 및 기간(Ⅶ)의 각각에서, 이하와 같이 나타낼 수 있다. 스위치 제어부(50)는, 제2 전압 지령치(202)에 의거하여 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 기간(I) 및 기간(Ⅶ)에서 PWM 제어한다.
Figure 112013022013118-pat00007
여기서, v1ref는 제1 전압 지령치, v2ref는 제2 전압 지령치, Vs는 기준 교류 전압, Vin는 파워 컨디셔너(100)에 입력되는 직류 전원(70)의 전압(E1), σ1는 기간(Ⅱ)의 폭의 반분의 기간을 나타낸다. vf는 오프셋 전압을 나타낸다. 또한, φ는, u상 출력(vxu)=0이 되는 θ인 것이고 다음 식으로 산출할 수 있다.
Figure 112013022013118-pat00008
σ1가 π/3 이하인 경우, 스위치 제어부(50)는, 기간(I)에서, 제1 스위치(12)를 오프하고, 제2 스위치(14)를 온한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨다. 스위치 제어부(50)는, 제1 스위치(12)를 오프하고, 제2 스위치(14)를 온한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨 후, 기간(I)에 계속된 기간(Ⅱ) 및 기간(Ⅲ)에서, 제3 스위치(22)를 온, 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨다.
스위치 제어부(50)는, 제3 스위치(22)를 온, 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨 후, 기간(Ⅲ)에 계속된 기간(Ⅳ)에서, 제1 스위치(12)를 온, 제2 스위치(14)를 오프, 제3 스위치(22)를 오프 및 제4 스위치(24)를 온한 상태를 계속한다. 스위치 제어부(50)는, 제1 스위치(12)를 온, 제2 스위치(14)를 오프, 제3 스위치(22)를 오프 및 제4 스위치(24)를 온한 상태를 계속한 후, 기간(Ⅳ)에 계속된 기간(V) 및 기간(Ⅵ)에서, 제3 스위치(22)를 온, 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨다.
스위치 제어부(50)는, 제3 스위치(22)를 온, 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프 한 후, 기간(Ⅵ)에 계속된 기간(Ⅶ)에서, 제1 스위치(12)를 오프, 제2 스위치(14)를 온한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프 한다.
제어법 3에서, σ1가 π/3보다 큰(기간(Ⅳ)이 2π/3보다 긴) 경우의 제1 전압 지령치(200)는, 기간(I), 기간(Ⅱ), 기간(Ⅲ), 기간(Ⅳ), 기간(V), 기간(Ⅵ) 및 기간(Ⅶ)의 각각에서, 이하와 같이 나타낼 수 있다. 스위치 제어부(50)는, 제1 전압 지령치(200)에 의거하여 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 기간(Ⅱ), 기간(Ⅲ), 기간(V) 및 기간(Ⅵ)에서 PWM 제어한다.
Figure 112013022013118-pat00009
또한, 제어법 3에서, σ1가 π/3보다 큰(기간(Ⅳ)이 2π/3보다 긴) 경우의 제2 전압 지령치(202)는, 기간(I), 기간(Ⅱ), 기간(Ⅲ), 기간(Ⅳ), 기간(V), 기간(Ⅵ) 및 기간(Ⅶ)의 각각에서, 이하와 같이 나타낼 수 있다. 스위치 제어부(50)는, 제2 전압 지령치(202)에 의거하여 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 기간(I) 및 기간(Ⅶ)에서 PWM 제어한다.
Figure 112013022013118-pat00010
σ1가 π/3보다 큰 경우, 스위치 제어부(50)는, 기간(I)에서, 제1 스위치(12)를 오프하고, 제2 스위치(14)를 온한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨다. 스위치 제어부(50)는, 제1 스위치(12)를 오프하고, 제2 스위치(14)를 온한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨 후, 기간(I)에 계속된 기간(Ⅱ)에서, 제3 스위치(22)를 온, 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨다.
스위치 제어부(50)는, 제3 스위치(22)를 온, 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨 후, 기간(Ⅱ)에 계속된 기간(Ⅲ)에서, 제3 스위치를 오프, 제4 스위치(24)를 온한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨다. 스위치 제어부(50)는, 제3 스위치(22)를 오프, 제4 스위치(24)를 온한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨 후, 기간(Ⅲ)에 계속된 기간(Ⅳ)에서, 제1 스위치(12)를 온, 제2 스위치(14)를 오프, 제3 스위치(22)를 오프 및 제4 스위치(24)를 온한 상태를 계속한다.
스위치 제어부(50)는, 제1 스위치(12)를 온, 제2 스위치(14)를 오프, 제3 스위치(22)를 오프 및 제4 스위치(24)를 온한 상태를 계속한 후, 기간(Ⅳ)에 계속된 기간(V)에서, 제3 스위치(22)를 오프, 제4 스위치(24)를 온한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨다. 스위치 제어부(50)는, 제3 스위치(22)를 오프, 제4 스위치(24)를 온한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프 한 후, 기간(V)에 계속된 기간(Ⅵ)에서, 제3 스위치(22)를 온, 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨다.
스위치 제어부(50)는, 제3 스위치(22)를 온, 제4 스위치(24)를 오프 한 상태에서, 제1 스위치(12) 및 제2 스위치(14)를 교대로 온 오프시킨 후, 기간(Ⅵ)에 계속된 기간(Ⅶ)에서, 제1 스위치(12)를 오프, 제2 스위치(14)를 온한 상태에서, 제3 스위치(22) 및 제4 스위치(24)를 교대로 온 오프시킨다.
제어법 3은, 평활 회로(40)로부터 출력되는 교류 전압이, 위상을 동기시켜야 할 기준 교류 전압의 기준 전위보다, 미리 정하여진 전위(오프셋 전압(vf))만큼 기준 교류 전압을 정측으로 시프트시킨 교류 전압인 점에서, 제어법 2와는 다르다. 제어법 3의 경우, 전압(E1)과 전압(E2)과의 합계가, 계통 전원(80)의 교류 전압인 기준 교류 전압의 Vp-p 이상 있으면 좋다. 따라서 제어법 2에 비하여, 전압(E1) 및 전압(E2)을 낮게 할 수 있다. 따라서, 보다 스위칭 손실을 저감할 수 있다.
제어법 2와 마찬가지로, 파워 컨디셔너(100u, 100v 및 100w)로부터의 출력을 안정화시키기 위해서는, 각각의 제2 콘덴서(32)의 전압을 일정하게 하는 것이 바람직하다. 제2 콘덴서(32)의 전압을 일정하게 하기 위해서는, 예를 들면 각각의 제2 접속점(26)으로부터 출력되는 전력의 평균치(P2)가 0이 되도록 제어하면 좋다. 제어법 3에서, 각각의 제2 접속점(26)의 출력 전압의 기본 주파수 성분 실효치(V2f)는, 다음 식으로 표시할 수 있다.
Figure 112013022013118-pat00011
평균치 P2=V2fI=0이 되는 σ1를 산출함으로써, 제2 접속점(26)으로부터 출력되는 전력의 평균치(P2)를 0으로 제어할 수가 있어서, 파워 컨디셔너(100)로부터의 출력을 안정화시킬 수 있다. 또한, 상기 식을 σ1에 관해 전개하면 다음 식과 같이 된다.
Figure 112013022013118-pat00012
이상, 본 발명을 실시의 형태를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시의 형태에 기재된 범위로는 한정되지 않는다. 상기 실시의 형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능한 것이 당업자에게 분명하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있음이, 특허청구의 범위의 기재로부터 분명하다.
특허청구의 범위, 명세서, 및 도면중에서 나타낸 장치, 시스템, 프로그램, 및 방법에서의 동작, 순서, 스텝, 및 단계 등의 각 처리의 실행 순서는, 특별히 「보다 전에」, 「앞서서」 등으로 명시하고 있지 않고, 또한, 전의 처리의 출력을 후의 처리에서 이용하는 것이 아닌 한, 임의의 순서로 실현할 수 있음에 유의하여야 한다. 특허청구의 범위, 명세서, 및 도면중의 동작 플로에 관해, 편의상 「우선,」, 「다음에,」 등을 이용하여 설명하였다고 하여도, 이 순서로 실시하는 것이 필수인 것을 의미하는 것이 아니다.
10 : 제1 스위치군 12 : 제1 스위치
14 : 제2 스위치 16 : 제1 접속점
20 : 제2 스위치군 22 : 제3 스위치
24 : 제4 스위치 26 : 제2 접속점
30 : 제1 콘덴서 32 : 제2 콘덴서
34 : 제1 전압 센서 35 : 제2 전압 센서
36 : 제3 전압 센서 40 : 평활 회로
50 : 스위치 제어부 70 : 직류 전원
80 : 계통 전원 100 : 파워 컨디셔너

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 직렬로 접속된 제1 스위치 및 제2 스위치를 가지며, 직류 전원에 접속된 제1 스위치군과,
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 제1 접속점에 일단이 접속된 콘덴서와,
    직렬로 접속된 제3 스위치 및 제4 스위치를 가지며, 상기 콘덴서와 병렬로 접속된 제2 스위치군과,
    상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치를 온 오프 제어함으로써, 상기 직류 전원으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치의 제2 접속점으로부터 상기 교류 전압을 출력시키는 스위치 제어부와,
    상기 제2 접속점에 접속되고, 상기 교류 전압의 펄스 파형을 평활화하는 평활 회로를 구비하고,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시킴과 함께, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 상기 제1 스위치를 오프, 상기 제2 스위치를 온한 상태에서, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 교대로 온 오프시키는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  4. 직렬로 접속된 제1 스위치 및 제2 스위치를 가지며, 직류 전원에 접속된 제1 스위치군과,
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 제1 접속점에 일단이 접속된 콘덴서와,
    직렬로 접속된 제3 스위치 및 제4 스위치를 가지며, 상기 콘덴서와 병렬로 접속된 제2 스위치군과,
    상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치를 온 오프 제어함으로써, 상기 직류 전원으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치의 제2 접속점으로부터 상기 교류 전압을 출력시키는 스위치 제어부와,
    상기 제2 접속점에 접속되고, 상기 교류 전압의 펄스 파형을 평활화하는 평활 회로를 구비하고,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 제3 스위치를 온하고 상기 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시키고, 상기 제1 스위치를 온하고 상기 제2 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 교대로 온 오프시키는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 제1 스위치를 온하고 상기 제2 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 상기 제3 스위치를 온하고 상기 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시키는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 제3 스위치를 온하고 상기 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 상기 제1 스위치를 오프하고 상기 제2 스위치를 온한 상태에서, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 교대로 온 오프시키는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평활 회로의 출력측에 접속된 계통 전원의 전압을 측정하는 전압 측정부를 또한 구비하고,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 계통 전원의 상기 전압에 의거하여, 상기 제3 스위치를 온하고 상기 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시키는 동작으로부터, 상기 제1 스위치를 온하고 상기 제2 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 교대로 온 오프시키는 동작으로 전환하는 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  8. 직렬로 접속된 제1 스위치 및 제2 스위치를 가지며, 직류 전원에 접속된 제1 스위치군과,
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 제1 접속점에 일단이 접속된 콘덴서와,
    직렬로 접속된 제3 스위치 및 제4 스위치를 가지며, 상기 콘덴서와 병렬로 접속된 제2 스위치군과,
    상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치를 온 오프 제어함으로써, 상기 직류 전원으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치의 제2 접속점으로부터 상기 교류 전압을 출력시키는 스위치 제어부와,
    상기 제2 접속점에 접속되고, 상기 교류 전압의 펄스 파형을 평활화하는 평활 회로를 구비하는 인버터 장치로서,
    상기 인버터 장치는, 3상 교류 전원에 접속되고,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 교류 전압의 위상을 동기시켜야 할 기준 교류 전압의 기준 전위보다, 미리 정하여진 전위만큼 상기 기준 교류 전압을 정측으로 시프트시킨 교류 전압을 상기 평활 회로로부터 출력시키기 위해, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치를 온 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 제1 스위치를 오프하고, 상기 제2 스위치를 온한 상태에서, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 상기 제3 스위치를 온, 상기 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는, 상기 제3 스위치를 온, 상기 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 상기 제1 스위치를 온, 상기 제2 스위치를 오프, 상기 제3 스위치를 오프 및 상기 제4 스위치를 온한 상태를 계속시키는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는, 상기 제1 스위치를 온, 상기 제2 스위치를 오프, 상기 제3 스위치를 오프 및 상기 제4 스위치를 온한 상태를 2π/3보다 긴 기간 계속시키는 경우, 상기 제3 스위치를 온, 상기 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시키고, 다음에 상기 제3 스위치를 오프, 상기 제4 스위치를 온한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 상기 제1 스위치를 온, 상기 제2 스위치를 오프, 상기 제3 스위치를 오프 및 상기 제4 스위치를 온한 상태를 계속시키는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는, 상기 제1 스위치를 온, 상기 제2 스위치를 오프, 상기 제3 스위치를 오프 및 상기 제4 스위치를 온한 상태를 계속시킨 후, 상기 제3 스위치를 온, 상기 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시키는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는, 상기 제1 스위치를 온, 상기 제2 스위치를 오프, 상기 제3 스위치를 오프 및 상기 제4 스위치를 온한 상태를 2π/3보다 긴 기간 계속시키는 경우, 상기 제1 스위치를 온, 상기 제2 스위치를 오프, 상기 제3 스위치를 오프 및 상기 제4 스위치를 온한 상태를 계속시키고, 다음에 상기 제3 스위치를 오프, 상기 제4 스위치를 온한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 상기 제3 스위치를 온, 상기 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시키는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는, 상기 제3 스위치를 온, 상기 제4 스위치를 오프 한 상태에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교대로 온 오프시킨 후, 상기 제1 스위치를 오프, 상기 제2 스위치를 온한 상태에서, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 교대로 온 오프시키는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
  15. 태양전지와,
    상기 태양전지로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 제3항 내지 제6항, 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 인버터 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
KR1020130027063A 2012-05-15 2013-03-14 인버터 장치 및 태양광 발전 시스템 KR101469354B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-111802 2012-05-15
JP2012111802A JP5963531B2 (ja) 2012-05-15 2012-05-15 インバータ装置および太陽光発電システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130127913A KR20130127913A (ko) 2013-11-25
KR101469354B1 true KR101469354B1 (ko) 2014-12-04

Family

ID=47827000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130027063A KR101469354B1 (ko) 2012-05-15 2013-03-14 인버터 장치 및 태양광 발전 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9425679B2 (ko)
EP (1) EP2665174B1 (ko)
JP (1) JP5963531B2 (ko)
KR (1) KR101469354B1 (ko)
CN (1) CN103427696B (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9966761B1 (en) 2014-05-23 2018-05-08 Google Llc Load curtailment on an electrical grid
JP6926703B2 (ja) * 2017-06-13 2021-08-25 オムロン株式会社 電力量管理システム、電力量モニタ認識プログラム及び記録媒体
JP6969391B2 (ja) * 2018-01-09 2021-11-24 オムロン株式会社 蓄電制御装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008005575A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Sanken Electric Co Ltd Ｄｃ／ａｃインバータ
WO2010069399A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Abb Technology Ag A voltage source converter
JP2010220320A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Omron Corp 電力変換装置、パワーコンディショナ、および発電システム
KR20120041791A (ko) * 2009-09-11 2012-05-02 로베르트 보쉬 게엠베하 Ｄｃ-ａｃ 인버터 장치, 특히 태양전지 인버터

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4117364A (en) * 1976-05-14 1978-09-26 Massachusetts Institute Of Technology Voltage waveform synthesizer and a system that includes the same
JP3665934B2 (ja) * 2001-08-03 2005-06-29 株式会社日立製作所 ３レベルインバータ装置
JP4001060B2 (ja) * 2003-02-18 2007-10-31 富士電機システムズ株式会社 電力変換装置
CN101636897B (zh) 2007-02-22 2012-05-23 三菱电机株式会社 电力变换装置
WO2009086927A1 (en) 2008-01-08 2009-07-16 Abb Technology Ag A method for controlling a voltage source converter and a voltage converting apparatus
WO2009115125A1 (en) * 2008-03-20 2009-09-24 Abb Research Ltd. A voltage source converter
JP4888817B2 (ja) 2009-03-13 2012-02-29 オムロン株式会社 パワーコンディショナおよび太陽光発電システム
WO2011093269A1 (ja) * 2010-01-26 2011-08-04 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP5163673B2 (ja) * 2010-03-11 2013-03-13 オムロン株式会社 制御回路、この制御回路を備えるパワーコンディショナ、ならびに太陽光発電システム
JP5477237B2 (ja) * 2010-09-13 2014-04-23 オムロン株式会社 パワーコンディショナ
TWI436574B (zh) * 2011-07-13 2014-05-01 Delta Electronics Inc 直流交流轉換器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008005575A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Sanken Electric Co Ltd Ｄｃ／ａｃインバータ
WO2010069399A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Abb Technology Ag A voltage source converter
JP2010220320A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Omron Corp 電力変換装置、パワーコンディショナ、および発電システム
KR20120041791A (ko) * 2009-09-11 2012-05-02 로베르트 보쉬 게엠베하 Ｄｃ-ａｃ 인버터 장치, 특히 태양전지 인버터

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130127913A (ko) 2013-11-25
US20130307352A1 (en) 2013-11-21
JP5963531B2 (ja) 2016-08-03
JP2013240203A (ja) 2013-11-28
US9425679B2 (en) 2016-08-23
EP2665174B1 (en) 2021-06-02
CN103427696A (zh) 2013-12-04
EP2665174A1 (en) 2013-11-20
CN103427696B (zh) 2016-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102243121B1 (ko) 전력 변환 장치 및 3상 교류 전원 장치
US9859814B2 (en) Method and apparatus for independent control of multiple power converter sources
US9444355B2 (en) Method and apparatus for determining a bridge mode for power conversion
JP6150018B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ、電力変換装置、発電システムおよびｄｃ−ｄｃ変換方法
JP6449807B2 (ja) 系統連系型インバータ制御装置
KR102318326B1 (ko) 전력 변환 장치 및 3상 교류 전원 장치
WO2012132949A1 (ja) 集電箱
US20130033910A1 (en) Power Converter Circuit
EP2403123A3 (en) Three-level inverter, power conditioner, and power generating system
TWI694668B (zh) Dc-dc轉換器以及電力調節器
JP6210649B2 (ja) 電力変換装置及びその制御方法
KR101469354B1 (ko) 인버터 장치 및 태양광 발전 시스템
KR101426696B1 (ko) 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치
JP2013236435A (ja) 昇降圧ｄｃ／ｄｃコンバータ
US9543849B2 (en) Power conversion apparatus, power conversion method, motor system, and three-phase motor
US8976553B2 (en) Power conversion device
US10033182B2 (en) Bidirectional electrical signal converter
JP6440067B2 (ja) 電力変換装置
KR101826609B1 (ko) 3상 3레벨 전력변환장치의 pwm 제어 장치
JP6522227B2 (ja) コンバータ回路、インバータ回路および空気調和機の電力変換装置
JP5950614B2 (ja) インバータ装置、インバータシステムおよび太陽光発電システム
JP2005137165A (ja) 電力変換装置
JP2014166119A (ja) 電力変換回路
KR20150016679A (ko) 인버터 제어회로 및 그 구동방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171107

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181121

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191120

Year of fee payment: 6