JP2001008463A - System link inverter device with autonomous operation function - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池、燃料電
池等の直流電力を電力系統に連系して、または連系せず
に直接負荷に交流電力として供給するインバータ装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device for supplying direct current to a load as alternating current power, with or without interconnection of direct current power from a solar cell, a fuel cell or the like to a power system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】以下、従来の系統連系インバータ装置に
ついて図面を参照しながら説明する。2. Description of the Related Art A conventional system interconnection inverter device will be described below with reference to the drawings.
【０００３】図５は従来から使用されている系統連系イ
ンバータ装置の一例の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an example of a conventionally used system interconnection inverter device.
【０００４】図５において、系統連系インバータ装置
は、入力電源１からの入力電圧を所定の電圧に昇圧する
昇圧コンバータ２と、昇圧コンバータ２の出力電圧から
出力電流が正弦波になるように高周波スイッチングを行
うインバータ４と、インバータ４の出力から高周波ノイ
ズを除去するフィルタ５と、出力電流を検出する出力電
流モニタ１２と、昇圧コンバータ２とインバータ４の制
御を行う制御手段８を備え、系統７に接続されている。
特に昇圧コンバータ２は、入力電圧を平滑する平滑コン
デンサ２ａと、エネルギー蓄積用の直流リアクトル２ｂ
と昇圧用スイッチング素子２ｃと昇圧用ダイオード２ｄ
と中間段コンデンサ２ｅで構成され、インバータ４はイ
ンバータ用スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4を４石使用したフ
ルブリッジ構成となっている。In FIG. 5, a grid-connected inverter device includes a boost converter 2 for boosting an input voltage from an input power supply 1 to a predetermined voltage, and a high-frequency converter so that the output current of the boost converter 2 becomes a sine wave from the output voltage. The system includes an inverter 4 that performs switching, a filter 5 that removes high-frequency noise from the output of the inverter 4, an output current monitor 12 that detects an output current, and control means 8 that controls the boost converter 2 and the inverter 4. It is connected to the.
In particular, the boost converter 2 includes a smoothing capacitor 2a for smoothing an input voltage, and a DC reactor 2b for energy storage.
, Boosting switching element 2c and boosting diode 2d
And consists of an intermediate stage capacitor 2e, the inverter 4 has a full-bridge configuration using an inverter switching element Q 1 to Q 4 4 stone.
【０００５】図６は上記従来例における昇圧用コンバー
タ２とインバータ４の動作を示す波形図である。図にお
いて（ａ）は系統電圧ＶACを、（ｂ）は入力電圧Ｖ
inを、（ｃ）は昇圧コンバータ２の出力つまり中間段コ
ンデンサ２ｅの電圧を、（ｄ）インバータ４の出力電圧
つまりＱ2のコレクタとＱ4のコレクタ間に発生する電圧
を、（ｅ）は出力電流Ｉoを示している。コンバータ制
御手段１６は、昇圧コンバータ２の出力電圧（ｃ）が所
定の値になるように、コンバータ電圧検知手段１５によ
り電圧検出を行い、昇圧用スイッチング素子駆動回路１
０により昇圧用スイッチング素子２ｃを制御する。ま
た、インバータ制御手段は出力電流モニタ１２が所定の
値になるようにインバータリファレンス発生回路１１か
ら作られるリファレンス波形とと三角波発生回路から出
力される三角波から生成される信号に従い、インバータ
用スイッチング素子駆動回路を用いてインバータ４の各
スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4を制御する。そのため、イン
バータの出力電圧波形は（ｄ）のような矩形波となる。
図７はインバータの各スイッチング素子の駆動信号を示
しており、Ｑ1とＱ4及びＱ2とＱ3がそれぞれ対になって
動作することを示している。また、図８はリファレンス
波形と三角波からスイッチング素子の駆動信号を生成す
る様子を示している。このようにして生成されたインバ
ータ４の出力電圧は、フィルタ５によって高周波リップ
ルが除去され、電流出力として系統７に出力される。FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of the boosting converter 2 and the inverter 4 in the conventional example. In the figure, (a) shows the system voltage VAC , and (b) shows the input voltage V AC.
The in, a voltage generated between (c) is a voltage output that is intermediate stage capacitor 2e of the boost converter 2, the output voltage, i.e. Q 2 collector and Q 4 in (d) an inverter 4 collector, (e) the The output current Io is shown. Converter control means 16 performs voltage detection by converter voltage detection means 15 so that output voltage (c) of boost converter 2 has a predetermined value, and boost switching element drive circuit 1
0 controls the boosting switching element 2c. The inverter control means drives the switching element for the inverter according to a reference waveform generated from the inverter reference generation circuit 11 and a signal generated from the triangular wave output from the triangular wave generation circuit so that the output current monitor 12 has a predetermined value. The switching elements Q 1 to Q 4 of the inverter 4 are controlled using a circuit. Therefore, the output voltage waveform of the inverter becomes a rectangular wave as shown in FIG.
FIG. 7 shows a drive signal for each switching element of the inverter, and shows that Q 1 and Q 4 and Q 2 and Q 3 operate in pairs. FIG. 8 shows how a drive signal for a switching element is generated from a reference waveform and a triangular wave. The output voltage of the inverter 4 generated in this way is filtered out of the high-frequency ripple by the filter 5 and output to the system 7 as a current output.
【０００６】また、図９に出力が抵抗などの負荷１７に
出力を行う自立運転時での構成を示す。系統連系が通常
ＡＣ２００Ｖに対して電流出力を行っているのに対し、
自立運転では負荷１７にかかる電圧がＡＣ１００Ｖにな
るよう出力電圧検知手段１８で電圧を検出し、制御手段
８で制御を行っている。各部の動作は系統連系時と同一
であるが、出力電圧が低いため通常自立運転では昇圧用
スイッチング素子２ｃは動作しないことになる。FIG. 9 shows a configuration at the time of self-sustaining operation in which the output is outputted to a load 17 such as a resistor. While grid connection normally outputs current to AC200V,
In the self-sustaining operation, the voltage is detected by the output voltage detecting means 18 so that the voltage applied to the load 17 becomes AC 100 V, and the control means 8 controls the voltage. The operation of each unit is the same as that at the time of system interconnection, but since the output voltage is low, the boosting switching element 2c does not operate in normal independent operation.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このような従来の系統
連系インバータ装置では、入出力の変換効率が改善され
変換効率９５％程度まで達しているものの、変換効率に
より発電効率が左右される点からも、できるだけ高効率
のインバータが望まれることになる。In such a conventional grid-connected inverter device, although the input / output conversion efficiency is improved and reaches a conversion efficiency of about 95%, the power generation efficiency is affected by the conversion efficiency. Therefore, an inverter with the highest possible efficiency is desired.
【０００８】本発明は上記の課題を解決するもので、特
に自立運転時に変換効率の高い系統連系インバータ装置
を提供することを目的としている。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a grid-connected inverter device having high conversion efficiency especially during independent operation.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、平滑コンデンサと直流リアクトルと昇圧用
スイッチング素子と昇圧用ダイオードと中間段コンデン
サを有し、直流の入力電源からの入力電圧を前記昇圧用
スイッチング素子の高周波スイッチングにより一定電圧
に昇圧する昇圧コンバータと、フルブリッジに構成され
た４個のインバータ用スイッチング素子のスイッチング
により前記昇圧コンバータの出力から電力系統に同期し
た正弦波の交流電流を生成するインバータと、前記交流
電流に含まれる高周波成分を除去し前記電力系統に出力
電流を出力するフィルタと、前記出力電流の電流を検知
する電流モニタと、前記系統電圧を検出する系統電圧検
出手段と、前記昇圧コンバータの出力電圧を検出するコ
ンバータ電圧検出手段と、前記電流モニタと前記系統電
圧検出手段の出力から前記インバータ用スイッチング素
子を制御するとともに、前記コンバータ電圧検出手段の
検出値により前記昇圧用スイッチング素子を制御する制
御手段を備え、自立運転時に前記平滑コンデンサの陽極
と前記中間段コンデンサの陽極を短絡する切り替え手段
を備えた自立運転機能付系統連系インバータ装置であ
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention comprises a smoothing capacitor, a DC reactor, a boosting switching element, a boosting diode, and an intermediate-stage capacitor. Converter that boosts the voltage to a constant voltage by high-frequency switching of the boosting switching element, and a sine wave AC synchronized with the power system from the output of the boosting converter by switching of four inverter switching elements formed in a full bridge. An inverter that generates a current, a filter that removes a high-frequency component included in the AC current and outputs an output current to the power system, a current monitor that detects a current of the output current, and a system voltage that detects the system voltage Detection means, and converter voltage detection for detecting an output voltage of the boost converter And a control means for controlling the inverter switching element from the outputs of the current monitor and the system voltage detection means, and controlling the boosting switching element based on a detection value of the converter voltage detection means. A system interconnection inverter device having a self-sustaining operation function, comprising a switching means for short-circuiting the anode of the smoothing capacitor and the anode of the intermediate stage capacitor.
【００１０】これにより、自立運転時に入出力変換効率
が高い自立運転機能付系統連系インバータ装置を実現で
きるものである。As a result, it is possible to realize a grid-connected inverter device with an independent operation function having high input / output conversion efficiency during the independent operation.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】請求項１に係わる本発明は、平滑
コンデンサと直流リアクトルと昇圧用スイッチング素子
と昇圧用ダイオードと中間段コンデンサを有し、直流の
入力電源からの入力電圧を前記昇圧用スイッチング素子
の高周波スイッチングにより一定電圧に昇圧する昇圧コ
ンバータと、フルブリッジに構成された４個のインバー
タ用スイッチング素子のスイッチングにより前記昇圧コ
ンバータの出力から電力系統に同期した正弦波の交流電
流を生成するインバータと、前記交流電流に含まれる高
周波成分を除去し前記電力系統に出力電流を出力するフ
ィルタと、前記出力電流の電流を検知する電流モニタ
と、前記系統電圧を検出する系統電圧検出手段と、前記
昇圧コンバータの出力電圧を検出するコンバータ電圧検
出手段と、前記電流モニタと前記系統電圧検出手段の出
力から前記インバータ用スイッチング素子を制御すると
ともに、前記コンバータ電圧検出手段の検出値により前
記昇圧用スイッチング素子を制御する制御手段を備え、
自立運転時に前記平滑コンデンサの陽極と前記中間段コ
ンデンサの陽極を短絡する切り替え手段を備えた自立運
転機能付系統連系インバータ装置である。The present invention according to claim 1 has a smoothing capacitor, a DC reactor, a boosting switching element, a boosting diode, and an intermediate-stage capacitor, and converts an input voltage from a DC input power supply to the boosting voltage. A boost converter that boosts the voltage to a constant voltage by high-frequency switching of the switching element, and a sine-wave alternating current synchronized with the power system is generated from the output of the boost converter by switching of four inverter switching elements configured in a full bridge. An inverter, a filter that removes a high-frequency component included in the AC current and outputs an output current to the power system, a current monitor that detects a current of the output current, and a system voltage detection unit that detects the system voltage, Converter voltage detecting means for detecting an output voltage of the boost converter; Nita from the output of the system voltage detecting means controls the switching element for the inverter, a control unit for controlling the boosting switching element by detecting values of the converter voltage detecting means,
A grid-connected inverter device with a self-sustaining operation function, comprising switching means for short-circuiting the anode of the smoothing capacitor and the anode of the intermediate-stage capacitor during self-sustaining operation.
【００１２】これにより、自立運転時に入出力変換効率
が高い自立運転機能付系統連系インバータ装置を実現で
きるものである。Thus, it is possible to realize a grid-connected inverter device with an independent operation function having high input / output conversion efficiency during the independent operation.
【００１３】請求項２に係わる本発明は、制御手段は系
統連系時において入力電源の電圧が昇圧コンバータが昇
圧する電圧より高い場合に切り替え手段をオンする請求
項１記載の自立運転機能付系統連系インバータ装置であ
る。According to a second aspect of the present invention, the control means turns on the switching means when the voltage of the input power supply is higher than the voltage boosted by the boost converter during system interconnection. It is an interconnection inverter device.
【００１４】これにより、系統連系時において入力電圧
が一定電圧より高い場合に、入出力変換効率が高い自立
運転機能付系統連系インバータ装置を実現できるもので
ある。[0014] Thus, when the input voltage is higher than a certain voltage at the time of system interconnection, a system interconnection inverter device with an independent operation function with high input / output conversion efficiency can be realized.
【００１５】請求項３に係わる本発明は、制御手段は切
り替え手段を入力電源の電圧と昇圧コンバータの電圧が
等しいときにオフからオンに切り替える請求項２記載の
自立運転機能付系統連系インバータ装置である。According to a third aspect of the present invention, the control means switches the switching means from off to on when the voltage of the input power supply is equal to the voltage of the boost converter. It is.
【００１６】これにより、入力電圧が高い場合の切り替
え手段の切り替えを安全に行えることになり、入出力変
換効率が高い自立運転機能付系統連系インバータ装置を
実現できるものである。This makes it possible to safely switch the switching means when the input voltage is high, thereby realizing a grid-connected inverter device with an independent operation function having high input / output conversion efficiency.
【００１７】請求項４に係わる本発明は、切り替え手段
は転流ダイオードを備えたスイッチング素子を有した請
求項１から３のいずれか１項に記載の自立運転機能付系
統連系インバータ装置である。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the system interconnection inverter device with an independent operation function according to any one of the first to third aspects, wherein the switching means has a switching element having a commutation diode. .
【００１８】これにより、入力電圧が変化した際の切り
替え手段の切り替え簡易に行うことが可能になり、入出
力変換効率が高い自立運転機能付系統連系インバータ装
置を実現できるものである。This makes it possible to easily switch the switching means when the input voltage changes, and to realize a grid-connected inverter device with an independent operation function having high input / output conversion efficiency.
【００１９】[0019]
【実施例】（実施例１）本発明の第１の実施例について
図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項１に係
わる。(Embodiment 1) A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment relates to claim 1.
【００２０】図１は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。本実施例が従来例と異なるのは、負荷１７と出力
電圧を検出する出力電圧検出手段１８と切り替え手段１
９を備えたことである。出力電圧検出回路１８は自立運
転時に負荷１７の両端に発生する電圧を検出するもの
で、通常制御手段８と電位が異なるため、トランスなど
を用いて検出する。ここで、負荷１７は自立運転時のみ
に用いられる専用端子に接続され、入力電圧１００Ｖで
所定電力値以下の家庭用電気機器等が接続される。イン
バータリファレンス発生回路１１は出力電圧検出回路１
８で検出した出力電圧が１００Ｖを維持するような、リ
ファレンス波形を生成する。切り替え手段１９はリレー
等のスイッチであり、自立運転時にスイッチをオン状態
にして、入力電源１と中間段コンデンサ２ｅを直結させ
るものである。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. This embodiment is different from the conventional example in that the load 17 and the output voltage detecting means 18 for detecting the output voltage and the switching means 1
9 is provided. The output voltage detection circuit 18 detects a voltage generated at both ends of the load 17 during the self-sustained operation. Since the potential is different from that of the normal control means 8, it is detected using a transformer or the like. Here, the load 17 is connected to a dedicated terminal used only during the self-sustaining operation, and is connected to household electric appliances having an input voltage of 100 V and a predetermined power value or less. Inverter reference generation circuit 11 includes output voltage detection circuit 1
A reference waveform is generated such that the output voltage detected at 8 maintains 100V. The switching means 19 is a switch such as a relay, and turns on the switch during the self-sustaining operation to directly connect the input power supply 1 and the intermediate-stage capacitor 2e.
【００２１】上記構成における動作について説明する。
図１は自立運転時における構成図を示している。通常、
入力電源１の電圧は電圧の変化により、０Ｖ〜ＤＣ３５
０Ｖ程度までの電圧値をとる。自立運転時、系統連系イ
ンバータ装置は負荷１７の電圧がＡＣ１００Ｖになるよ
うに電力を供給する。そのため、入力電圧がＤＣ１４５
Ｖ程度以上であるならば、昇圧用スイッチング素子２ｃ
は動作せず、昇圧動作は行われないまま、インバータ４
に電力を供給することになる。この際、切り替え手段１
９をオン状態としておくことにより、入力電源１から出
力された電流はそのまま昇圧コンバータ２の出力として
インバータ４に入力される。よって、直流リアクトル２
ｂ及び昇圧用ダイオード２ｄで損失が生じないことにな
る。インバータ４に供給された電力はインバータ４内の
スイッチング素子Ｑ1とＱ4およびＱ2とＱ3の組みで交互
に高周波スイッチングされ、パルス幅変調された電圧波
形に変換される。インバータ４の出力はフィルタ５で高
周波リップルを平滑され、商用周波数の正弦波として負
荷１７に電力を供給することになる。この際、出力電圧
の制御は、出力電圧検出手段１８により出力電圧を検出
を行い、出力電圧が一定になるような制御信号をインバ
ータリファレンス発生回路１１により生成して行うこと
になる。また、インバータ制御手段１４は図８に示す様
にインバータリファレンス発生回路１１から出力された
リファレンス波形と三角波生成回路１３より出力された
三角波を比較し、インバータ４のスイッチングパターン
を図７のように生成し、インバータ用スイッチング素子
駆動回路９を用いてインバータ４の制御を行う。また、
入力電圧がＤＣ１４５Ｖ以下で自立運転を行う場合に
は、昇圧コンバータ２で昇圧動作を行えば運転可能であ
る。この際、制御手段８はコンバータ電圧検出手段１５
により電圧を検出し、この電圧が所定値になるようにコ
ンバータ制御手段１６により昇圧用スイッチング素子駆
動回路１０により昇圧用スイッチング素子２ｃを制御を
行うことになる。但し、切り替え手段１９はオフする必
要があるため、この条件では効率に関しては従来と同じ
ことになる。つまり、本発明は入力電圧が所定値より高
い場合のみ有効な発明である。The operation of the above configuration will be described.
FIG. 1 shows a configuration diagram during the self-sustaining operation. Normal,
The voltage of the input power supply 1 varies from 0 V to DC 35
It takes a voltage value up to about 0V. During the self-sustaining operation, the grid-connected inverter device supplies power so that the voltage of the load 17 becomes 100 VAC. Therefore, when the input voltage is DC145
If it is about V or more, the boosting switching element 2c
Does not operate, and the boost operation is not performed.
Will be supplied with power. At this time, switching means 1
By turning on 9, the current output from the input power supply 1 is directly input to the inverter 4 as the output of the boost converter 2. Therefore, the DC reactor 2
No loss occurs in b and the boost diode 2d. The power supplied to the inverter 4 is alternately high-frequency switched by a set of switching elements Q 1 and Q 4 and Q 2 and Q 3 in the inverter 4, and is converted into a pulse width modulated voltage waveform. The output of the inverter 4 is smoothed by the filter 5 for high-frequency ripple, and supplies power to the load 17 as a sine wave of a commercial frequency. At this time, the output voltage is controlled by detecting the output voltage by the output voltage detecting means 18 and generating a control signal by the inverter reference generating circuit 11 so that the output voltage becomes constant. The inverter control means 14 compares the reference waveform output from the inverter reference generation circuit 11 with the triangular wave output from the triangular wave generation circuit 13 as shown in FIG. 8, and generates the switching pattern of the inverter 4 as shown in FIG. Then, the inverter 4 is controlled using the inverter switching element drive circuit 9. Also,
When the self-sustaining operation is performed at an input voltage of 145 V DC or less, the operation can be performed by performing the boosting operation by the boosting converter 2. At this time, the control means 8 controls the converter voltage detection means 15
The converter control means 16 controls the boosting switching element driving circuit 10 to control the boosting switching element 2c so that the voltage becomes a predetermined value. However, since the switching means 19 needs to be turned off, the efficiency is the same as in the related art under this condition. That is, the present invention is effective only when the input voltage is higher than the predetermined value.
【００２２】以上のように本実施例によれば、自立運転
時に入切り替え手段１９により、入力電力を損失の極め
て少ない条件でインバータ４への入力とすることが可能
となり、出力変換効率が高い自立運転機能付系統連系イ
ンバータ装置を実現することがでるものである。As described above, according to the present embodiment, the input switching power can be input to the inverter 4 under the condition of extremely small loss by the on / off switching means 19 during the self-sustaining operation, and the self-sustaining operation having high output conversion efficiency is achieved. It is possible to realize a system interconnection inverter device with an operation function.
【００２３】（実施例２）本発明の系統連系インバータ
装置の第２の実施例について図面を参照しながら説明す
る。本実施例は請求項２に係わる。(Embodiment 2) A second embodiment of the system interconnection inverter device of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment relates to claim 2.
【００２４】図２は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。本実施例が実施例１と異なるのは、系統７への出
力を行う系統連系時の動作であり、出力電流モニタ１２
により検出される電流値が所定の値になるようにインバ
ータリファレンス発生回路１１のリファレンス値を決定
している点及び、入力電圧検出手段２２とコンバータ電
圧検出手段１５により切り替え手段１９の制御を行う切
り替え制御手段２０を備えた点である。ここで、出力電
流モニタ１２はカレントトランス等を用いて系統７に流
れ込む出力電流を検出する。入力電圧検出手段２２は入
力電圧Ｖinの電圧値を検出し、コンバータ電圧検出手段
１５は中間段コンデンサ２ｅの両端に発生する電圧を検
出する。切り替え制御手段２０は入力電圧検出手段２２
とコンバータ電圧検出手段１５の出力から切り替え手段
１９のオン・オフを制御するものである。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in the operation at the time of system interconnection for outputting to the system 7.
In which the reference value of the inverter reference generation circuit 11 is determined so that the current value detected by the control circuit becomes a predetermined value, and the switching in which the switching means 19 is controlled by the input voltage detecting means 22 and the converter voltage detecting means 15 This is the point that the control means 20 is provided. Here, the output current monitor 12 detects an output current flowing into the system 7 using a current transformer or the like. Input voltage detection means 22 detects the voltage value of the input voltage V in, the converter voltage detecting means 15 detects a voltage generated across the intermediate stage capacitor 2e. The switching control means 20 includes an input voltage detecting means 22
And the output of the converter voltage detecting means 15 to control the on / off of the switching means 19.
【００２５】上記構成における動作について説明する。
入力電源１で供給された電力は昇圧コンバータ２でＤＣ
３００Ｖ〜３５０Ｖ程度まで昇圧される。これは、系統
７への出力を考えた場合、系統７の電圧がＡＣ２００Ｖ
であり、系統へ電力を注入するためには系統７の電圧よ
り高い電圧が昇圧コンバータ２の出力に要求されるため
である。コンバータ制御手段１６は、コンバータ電圧検
出手段１５によりコンバータ出力の電圧を検出し、昇圧
用スイッチング素子駆動回路１０を用いて昇圧用スイッ
チング素子２ｃを駆動することにより、昇圧コンバータ
２が所定の電圧を保つように制御している。ここで、入
力電源１の電圧が昇圧コンバータ２で求められる電圧よ
り高い場合には、昇圧用スイチング素子２ｃは駆動せ
ず、電力は直流リアクトル２ｂと昇圧用ダイオード２ｄ
を通ってインバータ４に入力されることになる。そこ
で、制御手段８は、入力電源１の電圧を入力電圧検出手
段２２で検出し、昇圧コンバータ２の出力で求められる
電圧より高い場合には、切り替え制御手段２０を用いて
切り替え手段１９をオン状態とし、入力電源１を昇圧コ
ンバータ２の出力とするように制御する。このような制
御を行うことにより、昇圧コンバータ２は電力を極めて
損失の少ない形でインバータ４に伝達することができ
る。インバータ４に供給された電力はインバータ４内の
スイッチング素子Ｑ1とＱ4およびＱ2とＱ3の組みで交互
に高周波スイッチングされ、パルス幅変調された電圧波
形に変換される。インバータ４の出力はフィルタ５で高
周波リップルを平滑され、商用周波数の正弦波として系
統７に電力を供給することになる。この際、制御回路８
は、出力電流モニタ１２により出力電流を検出し、出力
電力が所定の値になるような制御信号をインバータリフ
ァレンス発生回路１１により生成する。また、インバー
タ制御手段１４は図８に示す様にインバータリファレン
ス発生回路１１から出力されたリファレンス波形と三角
波生成回路１３より出力された三角波を比較し、インバ
ータ４のスイッチングパターンを図７のように生成し、
インバータ用スイッチング素子駆動回路９を用いてイン
バータ４の制御を行う。The operation in the above configuration will be described.
The power supplied by the input power supply 1 is converted to DC by the boost converter 2.
The voltage is raised to about 300V to 350V. This is because when the output to the system 7 is considered, the voltage of the system 7 is 200 V AC.
This is because a voltage higher than the voltage of the system 7 is required for the output of the boost converter 2 to inject power into the system. Converter control means 16 detects the voltage of the converter output by converter voltage detection means 15 and drives step-up switching element 2c using step-up switching element drive circuit 10, so that step-up converter 2 maintains a predetermined voltage. Control. Here, when the voltage of the input power supply 1 is higher than the voltage required by the boost converter 2, the boost switching element 2c is not driven, and the power is supplied from the DC reactor 2b and the boost diode 2d.
To be input to the inverter 4. Therefore, the control means 8 detects the voltage of the input power supply 1 by the input voltage detection means 22 and, if the voltage is higher than the voltage obtained from the output of the boost converter 2, uses the switching control means 20 to turn the switching means 19 on. And the input power supply 1 is controlled to be the output of the boost converter 2. By performing such control, boost converter 2 can transmit power to inverter 4 in a form with very little loss. Electric power supplied to the inverter 4 is high frequency switching alternately set of the switching elements Q1 and Q 4 and Q 2 and Q 3 in the inverter 4, is converted into a pulse width modulated voltage waveform. The output of the inverter 4 is smoothed by the filter 5 for high-frequency ripple, and supplies power to the system 7 as a sine wave of the commercial frequency. At this time, the control circuit 8
Detects an output current by the output current monitor 12 and generates a control signal by the inverter reference generation circuit 11 so that the output power becomes a predetermined value. The inverter control means 14 compares the reference waveform output from the inverter reference generation circuit 11 with the triangular wave output from the triangular wave generation circuit 13 as shown in FIG. 8, and generates the switching pattern of the inverter 4 as shown in FIG. And
The inverter 4 is controlled using the inverter switching element drive circuit 9.
【００２６】以上のように本実施例によれば、系統連系
時において入力電圧が一定電圧より高い場合に、入出力
変換効率が高い自立運転機能付系統連系インバータ装置
を実現できるものである。As described above, according to the present embodiment, when the input voltage is higher than a certain voltage at the time of system interconnection, it is possible to realize a system interconnection inverter device with an independent operation function with high input / output conversion efficiency. .
【００２７】（実施例３）本発明の第３の実施例につい
て図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項３に
係わる。(Embodiment 3) A third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment relates to claim 3.
【００２８】図３は切り替え制御手段２０の動作を示す
フロチャートである。本実施例の全体構成は実施例２と
同様な構成を取るため省略する。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the switching control means 20. The overall configuration of the present embodiment is the same as that of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
【００２９】上記構成における動作について説明する。
切り替え制御手段２０は、入力電圧検出手段２２により
検出した入力電源１の電圧と、コンバータ電圧検出手段
１５により検出した昇圧コンバータ２の電圧を比較し、
両者が等しい電圧の時に切り替え手段１９の状態変化を
行うことになる。ここで、昇圧コンバータ２の出力電圧
は所定値例えばＤＣ３００Ｖに保たれるように昇圧用ス
イッチング素子２ｃにより制御されている。つまり、切
り替えが生じるときは十分入力電源１の電圧が高い場合
になる。ステップ１では、入力電源１の電圧が所定値に
保たれた昇圧コンバータ２の出力電圧と同等かを検出し
ている。そこで、入力電源１の電圧が昇圧コンバータ２
の電圧を上回りそうになった場合には、ステップ２に示
すように昇圧用スイッチング素子２ｃの動作を停止さ
せ、切り替え手段１９をオン状態にする。次に、ステッ
プ３に示すように、入力電源１の電圧が低下していき昇
圧コンバータ２の目標電圧を下回った場合には、ステッ
プ４に示すように切り替え手段１９をオフ状態にした
後、昇圧動作を開始し昇圧コンバータ２の電圧を所定値
まで昇圧していくことになる。The operation of the above configuration will be described.
The switching control means 20 compares the voltage of the input power supply 1 detected by the input voltage detection means 22 with the voltage of the boost converter 2 detected by the converter voltage detection means 15,
When both voltages are equal, the state of the switching means 19 changes. Here, the output voltage of boost converter 2 is controlled by boost switching element 2c so as to be maintained at a predetermined value, for example, DC300V. That is, when switching occurs, the voltage of the input power supply 1 is sufficiently high. In step 1, it is detected whether the voltage of the input power supply 1 is equal to the output voltage of the boost converter 2 maintained at a predetermined value. Therefore, the voltage of the input power supply 1
When the voltage is about to exceed, the operation of the boosting switching element 2c is stopped as shown in step 2, and the switching means 19 is turned on. Next, as shown in step 3, when the voltage of the input power supply 1 decreases and falls below the target voltage of the boost converter 2, the switching unit 19 is turned off as shown in step 4, The operation starts, and the voltage of the boost converter 2 is boosted to a predetermined value.
【００３０】これより、入力電圧が高い場合の切り替え
手段の切り替えを安全に行えることになり、入出力変換
効率が高い自立運転機能付系統連系インバータ装置を実
現できるものである。As a result, the switching means can be safely switched when the input voltage is high, and a system interconnection inverter device with an independent operation function having high input / output conversion efficiency can be realized.
【００３１】（実施例４）本発明の第４の実施例につい
て図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項４に
係わる。(Embodiment 4) A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment relates to claim 4.
【００３２】図４は、本実施例の構成を示すブロック図
である。本実施例が実施例１及び２と異なるのは、切り
替え手段１９に特にフライホイールダイオード付のスイ
ッチング素子を用いている点である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. This embodiment is different from the first and second embodiments in that a switching element with a flywheel diode is used as the switching means 19 in particular.
【００３３】上記構成における動作を説明する。まず、
自立運転時においてはスイッチング素子２１をオン状態
とすることにより、平滑コンデンサ２ａと中間段コンデ
ンサ２ｅが並列につながることになる。この際、昇圧用
スイッチング素子２ｃは動作せず、スイッチング素子２
１に内蔵されたフライホイールダイオードにより、入力
電源１の電力はインバータ４に供給される。一方、スイ
ッチング素子２１をオン状態とすることにより、負荷１
７に無効電力が流れる負荷が接続され、中間段コンデン
サ２ｅの電位が上昇した場合には平滑コンデンサ２ａま
で電力を回生することが可能となる。また、系統連系時
においては、入力電源１の電圧が、昇圧コンバータ２の
電圧を上回った場合には、スイッチング素子２１に内蔵
されたフライホイールダイオードがオン状態となり、電
力を供給することになる。よって特に電圧を検出せず
に、自動的に直流リアクトル２ｂを通過せずに電力を供
給することが可能となり、直流リアクトル２ｂでの損失
が少ない状態で電力を供給することが可能である。The operation of the above configuration will be described. First,
By turning on the switching element 21 during the self-sustaining operation, the smoothing capacitor 2a and the intermediate-stage capacitor 2e are connected in parallel. At this time, the boosting switching element 2c does not operate, and the switching element 2c does not operate.
The power of the input power supply 1 is supplied to the inverter 4 by a flywheel diode incorporated in the inverter 1. On the other hand, when the switching element 21 is turned on, the load 1
7, a load through which reactive power flows is connected, and when the potential of the intermediate-stage capacitor 2e rises, it becomes possible to regenerate power to the smoothing capacitor 2a. In addition, when the voltage of the input power supply 1 exceeds the voltage of the boost converter 2 at the time of system interconnection, the flywheel diode incorporated in the switching element 21 is turned on to supply power. . Therefore, power can be automatically supplied without passing through the DC reactor 2b without detecting a voltage, and power can be supplied in a state where the loss in the DC reactor 2b is small.
【００３４】以上の様に本実施例によれば、入力電圧が
変化した際の切り替え手段の切り替え簡易に行うことが
可能になり、入出力変換効率が高い自立運転機能付系統
連系インバータ装置を実現できるものである。As described above, according to the present embodiment, it is possible to easily perform switching of the switching means when the input voltage changes, and to provide a grid-connected inverter device with an independent operation function having high input / output conversion efficiency. It can be realized.
【００３５】[0035]
【発明の効果】上記実施例からも明らかなように、請求
項１の発明によれば、自立運転時に前記平滑コンデンサ
の陽極と前記中間段コンデンサの陽極を短絡する切り替
え手段を備えたことにより、自立運転時に入出力変換効
率が高い自立運転機能付系統連系インバータ装置を実現
できるものである。As is apparent from the above embodiment, according to the first aspect of the present invention, switching means for short-circuiting the anode of the smoothing capacitor and the anode of the intermediate-stage capacitor during self-sustaining operation is provided. It is possible to realize a grid-connected inverter device with an independent operation function having high input / output conversion efficiency during the independent operation.
【００３６】また、請求項２の本発明によれば、系統連
系時において入力電源の電圧が昇圧コンバータが昇圧す
る電圧より高い場合に切り替え手段をオンすることによ
り、系統連系時において入力電圧が一定電圧より高い場
合に、入出力変換効率が高い自立運転機能付系統連系イ
ンバータ装置を実現できるものである。According to the second aspect of the present invention, the switching means is turned on when the voltage of the input power supply is higher than the voltage boosted by the step-up converter at the time of system interconnection. Is higher than a certain voltage, it is possible to realize a grid-connected inverter device with a self-sustaining operation function with high input / output conversion efficiency.
【００３７】また、請求項３の本発明によれば、系統連
系時切り替え手段の状態変化は入力電源の電圧と昇圧コ
ンバータの電圧が等しいときに行うものとすることによ
り、入力電圧が高い場合の切り替え手段の切り替えを安
全に行えることになり、入出力変換効率が高い自立運転
機能付系統連系インバータ装置を実現できるものであ
る。According to the third aspect of the present invention, the state change of the switching means at the time of system interconnection is performed when the voltage of the input power supply is equal to the voltage of the boost converter. The switching of the switching means can be performed safely, and a system interconnection inverter device with an independent operation function having high input / output conversion efficiency can be realized.
【００３８】また、請求項４の本発明によれば、切り替
え手段に転流ダイオードを備えたスイッチング素子を用
いることにより、入力電圧が変化した際の切り替え手段
の切り替え簡易に行うことが可能になり、入出力変換効
率が高い自立運転機能付系統連系インバータ装置を実現
できるものである。According to the fourth aspect of the present invention, by using a switching element provided with a commutation diode for the switching means, it is possible to easily switch the switching means when the input voltage changes. In addition, it is possible to realize a grid-connected inverter device with an independent operation function having high input / output conversion efficiency.
【図１】本発明の第１の実施例の系統連系インバータの
回路構成の例を示す図FIG. 1 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a system interconnection inverter according to a first embodiment of the present invention;
【図２】本発明の第２の実施例の系統連系インバータの
回路構成の例を示す図FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a system interconnection inverter according to a second embodiment of the present invention;
【図３】本発明の第３の実施例のシーケンスを表すフロ
ーチャートFIG. 3 is a flowchart showing a sequence according to a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４の実施例の系統連系インバータの
回路構成の例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a system interconnection inverter according to a fourth embodiment of the present invention;
【図５】従来の系統連系インバータの回路構成の例を示
す図FIG. 5 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a conventional grid-connected inverter.
【図６】従来の系統連系インバータの各部の動作波形を
示す図FIG. 6 is a diagram showing operation waveforms of various parts of a conventional grid-connected inverter.
【図７】従来の系統連系インバータのスイッチング素子
駆動信号を示す図FIG. 7 is a diagram showing a switching element drive signal of a conventional grid-connected inverter.
【図８】従来の系統連系インバータの制御波形を示す図FIG. 8 is a diagram showing control waveforms of a conventional grid-connected inverter.
【図９】従来の系統連系インバータの自立運転時の回路
構成の例を示す図FIG. 9 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a conventional grid-connected inverter during an independent operation.
１ 入力電源 ２ 昇圧コンバータ ２ａ 平滑コンデンサ ２ｂ 直流リアクトル ２ｃ 昇圧用スイッチング素子 ２ｄ 昇圧用ダイオード ２ｅ 中間段コンデンサ ４ インバータ ５ フィルタ ７ 系統 ８ 制御手段 ９ インバータ用スイッチング素子駆動回路 １０ 昇圧用スイッチング素子駆動回路 １１ インバータリファレンス発生回路 １２ 出力電流モニタ １３ 三角波発生回路 １４ インバータ制御手段 １５ コンバータ電圧検出手段 １６ コンバータ制御手段 １７ 負荷 １８ 出力電圧検出手段 １９ 切り替え手段 ２０ 切り替え制御手段 ２１ スイッチング素子 ２２ 入力電圧検出手段 Ｑ1〜Ｑ4 インバータ用スイッチング素子 ＱF 昇圧用スイッチング素子 ＶAC 系統電圧 Ｉo 出力電流DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input power supply 2 Boost converter 2a Smoothing capacitor 2b DC reactor 2c Boost switching element 2d Boost diode 2e Intermediate-stage capacitor 4 Inverter 5 Filter 7 System 8 Control means 9 Inverter switching element drive circuit 10 Boost switching element drive circuit 11 Inverter Reference generation circuit 12 Output current monitor 13 Triangular wave generation circuit 14 Inverter control means 15 Converter voltage detection means 16 Converter control means 17 Load 18 Output voltage detection means 19 Switching means 20 Switching control means 21 Switching element 22 Input voltage detection means Q 1 to Q 4 Inverter switching element Q F Boost switching element VAC system voltage I o Output current
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥出 隆昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大橋 正治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 井崎 潔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 貞平 匡史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 佐藤 武年 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大森 英樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 BB07 CA01 CB05 CC12 DB01 DC05 EA03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takaaki Okude 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Izaki 1006 Kadoma Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Hideki Omori 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Pref.
Claims (4)
用スイッチング素子と昇圧用ダイオードと中間段コンデ
ンサを有し、直流の入力電源からの入力電圧を前記昇圧
用スイッチング素子の高周波スイッチングにより一定電
圧に昇圧する昇圧コンバータと、フルブリッジに構成さ
れた４個のインバータ用スイッチング素子のスイッチン
グにより前記昇圧コンバータの出力から電力系統に同期
した正弦波の交流電流を生成するインバータと、前記交
流電流含まれる高周波成分を除去し前記電力系統に出力
電流を出力するフィルタと、前記出力電流の電流を検知
する電流モニタと、前記系統電圧を検出する系統電圧検
出手段と、前記昇圧コンバータの出力電圧を検出するコ
ンバータ電圧検出手段と、前記電流モニタと前記系統電
圧検出手段の出力から前記インバータ用スイッチング素
子を制御すると共に、前記コンバータ電圧検出手段の検
出値により前記昇圧用スイッチング素子を制御する制御
手段を備え、自立運転時に前記平滑コンデンサの陽極と
前記中間段コンデンサの陽極を短絡する切り替え手段を
備えた自立運転機能付系統連系インバータ装置。1. A boosting device comprising a smoothing capacitor, a DC reactor, a boosting switching element, a boosting diode, and an intermediate capacitor, and boosting an input voltage from a DC input power supply to a constant voltage by high-frequency switching of the boosting switching element. A boost converter, an inverter that generates a sine wave AC current synchronized with a power system from an output of the boost converter by switching of four inverter switching elements configured in a full bridge, and a high frequency component included in the AC current. A filter that removes and outputs an output current to the power system, a current monitor that detects the current of the output current, a system voltage detection unit that detects the system voltage, and a converter voltage detection that detects an output voltage of the boost converter Means, the outputs of the current monitor and the system voltage detection means. Control means for controlling the switching element for the inverter and controlling the switching element for boosting based on the detection value of the converter voltage detection means, and short-circuits the anode of the smoothing capacitor and the anode of the intermediate-stage capacitor during self-sustaining operation. A grid-connected inverter device with a self-sustaining operation function provided with a switching means for switching.
源の電圧が昇圧コンバータが昇圧する電圧より高い場合
に切り替え手段をオンする請求項１記載の自立運転機能
付系統連系インバータ装置。2. The system interconnection inverter device with an independent operation function according to claim 1, wherein the control unit turns on the switching unit when the voltage of the input power supply is higher than the voltage boosted by the boost converter during system interconnection.
電圧と昇圧コンバータの電圧が等しいときにオフからオ
ンに切り替える請求項２記載の自立運転機能付系統連系
インバータ装置。3. The system interconnection inverter device with an independent operation function according to claim 2, wherein the control means switches the switching means from off to on when the voltage of the input power supply and the voltage of the boost converter are equal.
たスイッチング素子を有した請求項１から３のいずれか
一項記載の自立運転機能付系統連系インバータ装置。4. The system interconnection inverter device with an independent operation function according to claim 1, wherein the switching means has a switching element including a commutation diode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11167894A JP2001008463A (en) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | System link inverter device with autonomous operation function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11167894A JP2001008463A (en) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | System link inverter device with autonomous operation function |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001008463A true JP2001008463A (en) | 2001-01-12 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001008463A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004055963A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power unit for automobile |
| JP2007166783A (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | Power transforming apparatus |
| JP2012070629A (en) * | 2011-12-16 | 2012-04-05 | Sanyo Electric Co Ltd | Converter device and system interconnection system |
-
1999
- 1999-06-15 JP JP11167894A patent/JP2001008463A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2004055963A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power unit for automobile |
| US7407025B2 (en) | 2002-12-16 | 2008-08-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power unit for automobile |
| JP2007166783A (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | Power transforming apparatus |
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