JP3086574B2 - 系統連系型インバータ - Google Patents
系統連系型インバータInfo
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- JP3086574B2 JP3086574B2 JP05295351A JP29535193A JP3086574B2 JP 3086574 B2 JP3086574 B2 JP 3086574B2 JP 05295351 A JP05295351 A JP 05295351A JP 29535193 A JP29535193 A JP 29535193A JP 3086574 B2 JP3086574 B2 JP 3086574B2
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- inverter
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- 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
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池で発電した電力
を交流に変換し、既存の商用電源と連系して負荷に電力
供給するとともに、余剰電力を商用系統に逆潮流する電
流制御型系統連系インバータに関するものである。
を交流に変換し、既存の商用電源と連系して負荷に電力
供給するとともに、余剰電力を商用系統に逆潮流する電
流制御型系統連系インバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の系統連系インバータにおいて、太
陽電池からの直流出力を交流に変換して、既存の商用電
源に送り込む際にパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行って
いた。これはインバータブリッジを構成するスイッチン
グ素子のゲート信号として、パルス幅、及び正負の極性
を制御されたパルス例を与えることによって、直流電力
を商用周波数の正弦波交流出力に変換する方式である。
陽電池からの直流出力を交流に変換して、既存の商用電
源に送り込む際にパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行って
いた。これはインバータブリッジを構成するスイッチン
グ素子のゲート信号として、パルス幅、及び正負の極性
を制御されたパルス例を与えることによって、直流電力
を商用周波数の正弦波交流出力に変換する方式である。
【０００３】図５に従来の系統連系太陽光発電システム
の一例を示す。本図に従って説明すると、太陽電池２に
ＰＷＭ制御される系統連系インバータ１が接続され、系
統連系インバータ１の出力端の商用トランス２０を介し
て既存の商用電源３に接続されている。ここで、連系リ
レー１０はインバータの出力電圧が確立を確認した後Ｏ
Ｎし、インバータ出力を商用電源と接続して電力供給す
る。また、演算回路２１はインバータ入力電圧，電流
（太陽電池出力電圧，電流）及び商用電源の電圧を検出
し、太陽電池出力に見合ったインバータ出力電流の大き
さを演算する。すなわちインバータ出力電流の大きさに
比例した振幅値を持ち、しかも商用電源の電圧波形と同
位相に制御された電流指令信号２５を誤差増幅器２２に
対して出力する。さらに、この電流指令信号２５と電流
検出器１７で検出されたインバータ出力電流信号との誤
差信号を誤差増幅器２２で増幅し、この信号を正弦波誤
差信号２６としてＰＷＭ変調制御部２３に出力して、Ｐ
ＷＭ変調制御がかけられたパルス列信号を発生する。そ
して、前記パルス列信号でもって後段のゲートドライブ
信号発生部２４を介してインバータブリッジ５を構成す
るスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。
以上の動作により、連系インバータ１の出力電流の実際
量が、前記電流指令信号２５の振幅値に比例して変化す
るようなフィールドバック制御が実現される。
の一例を示す。本図に従って説明すると、太陽電池２に
ＰＷＭ制御される系統連系インバータ１が接続され、系
統連系インバータ１の出力端の商用トランス２０を介し
て既存の商用電源３に接続されている。ここで、連系リ
レー１０はインバータの出力電圧が確立を確認した後Ｏ
Ｎし、インバータ出力を商用電源と接続して電力供給す
る。また、演算回路２１はインバータ入力電圧，電流
（太陽電池出力電圧，電流）及び商用電源の電圧を検出
し、太陽電池出力に見合ったインバータ出力電流の大き
さを演算する。すなわちインバータ出力電流の大きさに
比例した振幅値を持ち、しかも商用電源の電圧波形と同
位相に制御された電流指令信号２５を誤差増幅器２２に
対して出力する。さらに、この電流指令信号２５と電流
検出器１７で検出されたインバータ出力電流信号との誤
差信号を誤差増幅器２２で増幅し、この信号を正弦波誤
差信号２６としてＰＷＭ変調制御部２３に出力して、Ｐ
ＷＭ変調制御がかけられたパルス列信号を発生する。そ
して、前記パルス列信号でもって後段のゲートドライブ
信号発生部２４を介してインバータブリッジ５を構成す
るスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。
以上の動作により、連系インバータ１の出力電流の実際
量が、前記電流指令信号２５の振幅値に比例して変化す
るようなフィールドバック制御が実現される。
【０００４】ここで演算回路２１における電流指令信号
２５の振幅値の決定方法について説明すると、１種類以
上の振幅値、および商用周波数を持つ正弦波信号である
電流指令信号を予め記憶させておき、前記電流指令信号
の振幅値によってインバータ出力電流の大きさを制御す
る際、電流指令信号の振幅値を演算回路が能動的に変化
させて、その結果の太陽電池の出力電力の変化に応じ
て、振幅値を増減方向を制御していた。すなわち、まず
最小の振幅値を持つ電流指令信号を誤差増幅器に出力し
た時のインバータ入力電力（＝太陽電池出力電力）を検
出して記憶しておく。次に演算回路は能動的に前回より
も微小値分振幅値の大きい電流指令信号を選択あるいは
演算によって出力する。そして電流指令信号を変化させ
た後のインバータ入力電力を同様に検出し、前記記憶し
ておいた前者の電力値と比較する。その結果、後者の電
力値が大きければ、さらに能動的に振幅値の微小値分大
きい電流指令信号を出力するとともに、前記記憶してい
た前者の電力値に代わって後者の電力値を記憶する。以
上の操作を繰り返すことにより、太陽電池の出力電力が
最大値に達するまで電流指令信号の振幅値を大きくして
いき、最大値を越えると前記振幅値を微小値分小さくす
る。以上の制御によって、本インバータは必ず太陽電池
の最大出力に見合った振幅値をもつ電流指令信号によっ
て制御され、常に太陽電池の最大出力に応じた電力を商
用電源に供給できる。
２５の振幅値の決定方法について説明すると、１種類以
上の振幅値、および商用周波数を持つ正弦波信号である
電流指令信号を予め記憶させておき、前記電流指令信号
の振幅値によってインバータ出力電流の大きさを制御す
る際、電流指令信号の振幅値を演算回路が能動的に変化
させて、その結果の太陽電池の出力電力の変化に応じ
て、振幅値を増減方向を制御していた。すなわち、まず
最小の振幅値を持つ電流指令信号を誤差増幅器に出力し
た時のインバータ入力電力（＝太陽電池出力電力）を検
出して記憶しておく。次に演算回路は能動的に前回より
も微小値分振幅値の大きい電流指令信号を選択あるいは
演算によって出力する。そして電流指令信号を変化させ
た後のインバータ入力電力を同様に検出し、前記記憶し
ておいた前者の電力値と比較する。その結果、後者の電
力値が大きければ、さらに能動的に振幅値の微小値分大
きい電流指令信号を出力するとともに、前記記憶してい
た前者の電力値に代わって後者の電力値を記憶する。以
上の操作を繰り返すことにより、太陽電池の出力電力が
最大値に達するまで電流指令信号の振幅値を大きくして
いき、最大値を越えると前記振幅値を微小値分小さくす
る。以上の制御によって、本インバータは必ず太陽電池
の最大出力に見合った振幅値をもつ電流指令信号によっ
て制御され、常に太陽電池の最大出力に応じた電力を商
用電源に供給できる。
【０００５】しかしながら、この場合の問題点として電
流指令信号の振幅値を能動的に変化させているのに加え
て、この電流指令信号でもってパルス幅変調方式で制御
しているため、電流制御の応答性が悪く、制御遅れがど
うしても生じてしまう。このために太陽電池の最大電力
点付近で電流指令信号の振幅値を微小値を大きくしたと
きに、その効果をすぐにインバータ入力電力（太陽電池
出力）の変化に出てこないで、さらに電流指令値の振幅
値を大きくする方向に制御がすすみ、最大出力点を越え
て必要以上に前記振幅値を大きくしてしまう。また以上
の制御の結果が反映され、前記入力電力が最大点を越え
た時に前記振幅値を微小値小さくしても、その結果が入
力電力に反映されるのはさらに遅れてしまうという不都
合が繰り返される。その結果インバータの入力源である
太陽電池はインバータの要求する電力を供給できなくな
り、太陽電池の電圧（インバータ入力電圧）は急激に低
下して、太陽電池の動作点は短絡電流側に引っ張られる
という現象が生じる。このための対策としてインバータ
入力部に大容量（１００００〜１５０００μＦ）の入力
コンデンサを設けており、このために連系インバータ装
置全体の形状、重量が大きなものとなっていた。さらに
上記制御遅れが生じるために太陽電池出力の最大点を追
尾制御する際、日射強度が一定の場合には、上記入力コ
ンデンサの働きでほぼ最大点の追尾が可能であるが、雲
等の影響で強度変動する場合にも追尾制御の遅れが影響
して、十分に良好な追尾特性は得られなかった。
流指令信号の振幅値を能動的に変化させているのに加え
て、この電流指令信号でもってパルス幅変調方式で制御
しているため、電流制御の応答性が悪く、制御遅れがど
うしても生じてしまう。このために太陽電池の最大電力
点付近で電流指令信号の振幅値を微小値を大きくしたと
きに、その効果をすぐにインバータ入力電力（太陽電池
出力）の変化に出てこないで、さらに電流指令値の振幅
値を大きくする方向に制御がすすみ、最大出力点を越え
て必要以上に前記振幅値を大きくしてしまう。また以上
の制御の結果が反映され、前記入力電力が最大点を越え
た時に前記振幅値を微小値小さくしても、その結果が入
力電力に反映されるのはさらに遅れてしまうという不都
合が繰り返される。その結果インバータの入力源である
太陽電池はインバータの要求する電力を供給できなくな
り、太陽電池の電圧（インバータ入力電圧）は急激に低
下して、太陽電池の動作点は短絡電流側に引っ張られる
という現象が生じる。このための対策としてインバータ
入力部に大容量（１００００〜１５０００μＦ）の入力
コンデンサを設けており、このために連系インバータ装
置全体の形状、重量が大きなものとなっていた。さらに
上記制御遅れが生じるために太陽電池出力の最大点を追
尾制御する際、日射強度が一定の場合には、上記入力コ
ンデンサの働きでほぼ最大点の追尾が可能であるが、雲
等の影響で強度変動する場合にも追尾制御の遅れが影響
して、十分に良好な追尾特性は得られなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】系統連系インバータに
おける出力電流制御および太陽電池最大点追尾制御に関
して、太陽電池の最大出力に応じてインバータ出力電流
の制御を行う際、簡単な回路構成で優れた電流制御の応
答性を得ることが可能で、このために入力コンデンサ容
量を小さくして、装置の小型軽量化を実現できる。しか
も制御応答性が高いため、日射急変時においても良好な
最大点追尾特性を実現できる。
おける出力電流制御および太陽電池最大点追尾制御に関
して、太陽電池の最大出力に応じてインバータ出力電流
の制御を行う際、簡単な回路構成で優れた電流制御の応
答性を得ることが可能で、このために入力コンデンサ容
量を小さくして、装置の小型軽量化を実現できる。しか
も制御応答性が高いため、日射急変時においても良好な
最大点追尾特性を実現できる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上述する課題を
解決するためになされたもので、太陽電池からの直流電
源から発生する電力を交流に変換し、既存の商用電源に
供給する系統連系型インバータであって、インバータ出
力電流を制御量として、該制御量に対して、電流指令信
号の上限値、下限値を設定して前記制御量の実際値が電
流指令信号の上限値と下限値の間の一定幅をもった範囲
内で繰り返し往復するようにスイッチング素子をオンオ
フ制御する系統連系インバータにおいて、スイッチング
の度毎の、インバータ出力電流の微小増減に伴う太陽電
池出力電力、もしくは電流の微小増減を検出して、前記
電流指令信号の振幅値の大きさを微小変化させることに
より、太陽電池の最大点追尾制御を行う系統連系インバ
ータを提供するものである。
解決するためになされたもので、太陽電池からの直流電
源から発生する電力を交流に変換し、既存の商用電源に
供給する系統連系型インバータであって、インバータ出
力電流を制御量として、該制御量に対して、電流指令信
号の上限値、下限値を設定して前記制御量の実際値が電
流指令信号の上限値と下限値の間の一定幅をもった範囲
内で繰り返し往復するようにスイッチング素子をオンオ
フ制御する系統連系インバータにおいて、スイッチング
の度毎の、インバータ出力電流の微小増減に伴う太陽電
池出力電力、もしくは電流の微小増減を検出して、前記
電流指令信号の振幅値の大きさを微小変化させることに
より、太陽電池の最大点追尾制御を行う系統連系インバ
ータを提供するものである。
【０００８】即ち、本発明は太陽電池と既存の商用電源
の間に挿入され、太陽電池出力を交流に変換して既存の
商用電源と連係して負荷に電力を供給するための系統連
系インバータであって、インバータ出力電流を検出する
手段と、太陽電池出力電力、もしくは電流を検出する手
段と、出力電流信号と電流指令信号をヒステリシスをも
って比較する手段と、前記ヒステリシス比較手段の出力
でもってインバータのスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ制御
する手段と、前記ヒステリシス幅が決定する一定幅でも
って増減を繰り返す出力電流に対して、太陽電池出力電
力、もしくは電流を検出して、前記出力電流の増減と太
陽電池出力の増減を比較することで、インバータ出力電
流の大きさを決定する電流指令信号の振幅値を変化させ
る手段とを備えて構成される。
の間に挿入され、太陽電池出力を交流に変換して既存の
商用電源と連係して負荷に電力を供給するための系統連
系インバータであって、インバータ出力電流を検出する
手段と、太陽電池出力電力、もしくは電流を検出する手
段と、出力電流信号と電流指令信号をヒステリシスをも
って比較する手段と、前記ヒステリシス比較手段の出力
でもってインバータのスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ制御
する手段と、前記ヒステリシス幅が決定する一定幅でも
って増減を繰り返す出力電流に対して、太陽電池出力電
力、もしくは電流を検出して、前記出力電流の増減と太
陽電池出力の増減を比較することで、インバータ出力電
流の大きさを決定する電流指令信号の振幅値を変化させ
る手段とを備えて構成される。
【０００９】
【作用】本発明の系統連系インバータはインバータ出力
電流を制御量としてヒステリシスをもった比較器を用い
て、インバータ出力電流と電流指令信号（正弦波信号）
を比較し、前記電流指令信号の上下に一定の幅をもった
範囲内に前記インバータ出力電流の実際値が入るように
インバータブリッジ回路を構成するスイッチング素子の
ゲートパルス信号をＯＮ／ＯＦＦしてフィードバック制
御を行う。すなわち、インバータ出力電流はスイッチン
グ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御によって、電流指令信号の上
限，下限の間で微小増加，減少を繰り返し、振動的に電
流指令信号を追従する。
電流を制御量としてヒステリシスをもった比較器を用い
て、インバータ出力電流と電流指令信号（正弦波信号）
を比較し、前記電流指令信号の上下に一定の幅をもった
範囲内に前記インバータ出力電流の実際値が入るように
インバータブリッジ回路を構成するスイッチング素子の
ゲートパルス信号をＯＮ／ＯＦＦしてフィードバック制
御を行う。すなわち、インバータ出力電流はスイッチン
グ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御によって、電流指令信号の上
限，下限の間で微小増加，減少を繰り返し、振動的に電
流指令信号を追従する。
【００１０】一方、インバータ出力電流の大きさは電流
指令信号の正弦波信号の振幅値で決定され、インバータ
の入力電源である太陽電池の最大出力の大きさに応じ
て、その振幅値の大きさを決定することによって、日射
量，素子温度によって変動する太陽電池出力の最大出力
点追尾制御実現できる。
指令信号の正弦波信号の振幅値で決定され、インバータ
の入力電源である太陽電池の最大出力の大きさに応じ
て、その振幅値の大きさを決定することによって、日射
量，素子温度によって変動する太陽電池出力の最大出力
点追尾制御実現できる。
【００１１】以上のことから、上述のインバータ出力電
流の微小増加、減少の繰り返しにおいて、インバータ出
力電流の微小増減と、インバータ入力源である太陽電池
出力電力、もしくは電流の増減を検出して、前記出力電
流の微小増加時に前記入力電力も増加している時は、
「太陽電池最大出力≧インバータ出力」と判断して、電
流指令信号の振幅を大きくしてインバータ出力電流を増
加させる。あるいは出力電流を微小増加時に入力電力が
減少、もしくは変化しない場合は「太陽電池最大出力≦
インバータ出力」と判断して電流指令信号の振幅値を小
さくする。以上のような制御を行うことで、日射強度に
応じた太陽電池出力が得られている場合に、インバータ
出力は太陽電池の最大出力と同等の出力が得られる所ま
で増加し、同等の出力が得られたところで振動的にその
点を追従することになり、太陽電池の最大点追尾制御が
実現できる。
流の微小増加、減少の繰り返しにおいて、インバータ出
力電流の微小増減と、インバータ入力源である太陽電池
出力電力、もしくは電流の増減を検出して、前記出力電
流の微小増加時に前記入力電力も増加している時は、
「太陽電池最大出力≧インバータ出力」と判断して、電
流指令信号の振幅を大きくしてインバータ出力電流を増
加させる。あるいは出力電流を微小増加時に入力電力が
減少、もしくは変化しない場合は「太陽電池最大出力≦
インバータ出力」と判断して電流指令信号の振幅値を小
さくする。以上のような制御を行うことで、日射強度に
応じた太陽電池出力が得られている場合に、インバータ
出力は太陽電池の最大出力と同等の出力が得られる所ま
で増加し、同等の出力が得られたところで振動的にその
点を追従することになり、太陽電池の最大点追尾制御が
実現できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の系統連系インバータの構成お
よび制御方法について添付図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明の系統連系インバータの一例である。
図１を参照にして以下に説明すると、系統連系インバー
タ１は太陽電池２と既存の商用電源３の間に挿入され、
太陽電池２で発電される直流電力を６０／５０Ｈｚの交
流電力に変換して、商用電源３に連系して負荷に供給す
る。
よび制御方法について添付図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明の系統連系インバータの一例である。
図１を参照にして以下に説明すると、系統連系インバー
タ１は太陽電池２と既存の商用電源３の間に挿入され、
太陽電池２で発電される直流電力を６０／５０Ｈｚの交
流電力に変換して、商用電源３に連系して負荷に供給す
る。
【００１３】本発明の系統連系インバータ１において、
入力コンデンサ４は日射変動による太陽電池出力変動、
もしくは出力電流制御によるインバータ出力の微小変化
による、インバータ１の入力電圧急変を制御するために
設けている。また連系インバータ１に入力された直流電
力はＱ１〜Ｑ４のスイッチング素子で構成される高周波
インバータブリッジ５における電流瞬時値制御によって
高周波、交流に変換されて高周波トランス６の１次側に
供給される。この高周波交流は高周波トランス６の２次
側でダイオードブリッジ７で整流され、ＤＣリアクトル
８により高周波、リップルが平滑化され電流となる。こ
の電流がＳ１〜Ｓ４のスイッチング素子で構成される商
用周波インバータブリッジ９における折り返し制御によ
って商用周波の交流電力に変換されて、連系リレー、Ａ
Ｃフィルタ１１を介して商用電源３と連系される。
入力コンデンサ４は日射変動による太陽電池出力変動、
もしくは出力電流制御によるインバータ出力の微小変化
による、インバータ１の入力電圧急変を制御するために
設けている。また連系インバータ１に入力された直流電
力はＱ１〜Ｑ４のスイッチング素子で構成される高周波
インバータブリッジ５における電流瞬時値制御によって
高周波、交流に変換されて高周波トランス６の１次側に
供給される。この高周波交流は高周波トランス６の２次
側でダイオードブリッジ７で整流され、ＤＣリアクトル
８により高周波、リップルが平滑化され電流となる。こ
の電流がＳ１〜Ｓ４のスイッチング素子で構成される商
用周波インバータブリッジ９における折り返し制御によ
って商用周波の交流電力に変換されて、連系リレー、Ａ
Ｃフィルタ１１を介して商用電源３と連系される。
【００１４】また信号処理演算回路１２は太陽電池１の
電圧信号ＶINと電流検出器１６で検出した電流信号
ＩIN，および電流検出器１７で検出した高周波トランス
の１次側の電流（インバータ出力電流）信号ＩT、およ
び商用電源３の電圧信号ＶOUTを入力して、電流指令信
号１８と極性判定信号１９を出力する。ヒステリシス比
較器１３は電流検出器１７で検出した高周波トランス６
の１次側電流ＩT と前記電流指令信号１８を入力し、高
周波トランス６の１次側電流が電流指令信号１８を中心
とした上限値と下限値を持つ一定幅の範囲内で繰り返し
往復するように、高周波インバータブリッジを構成する
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４，およびＱ２，Ｑ３をＮＯ
Ｔ回路１４を介して交互にオンオフ制御する。また折り
返し制御回路１５は前記極性判定信号１９を入力して、
商用電源３の電圧信号ＶOUT の極性に合わせて商用周波
インバータブリッジを構成するスイッチング素子Ｓ１，
Ｓ４，およびＳ２，Ｓ３のＯＮ／ＯＦＦを交互に切り替
える。
電圧信号ＶINと電流検出器１６で検出した電流信号
ＩIN，および電流検出器１７で検出した高周波トランス
の１次側の電流（インバータ出力電流）信号ＩT、およ
び商用電源３の電圧信号ＶOUTを入力して、電流指令信
号１８と極性判定信号１９を出力する。ヒステリシス比
較器１３は電流検出器１７で検出した高周波トランス６
の１次側電流ＩT と前記電流指令信号１８を入力し、高
周波トランス６の１次側電流が電流指令信号１８を中心
とした上限値と下限値を持つ一定幅の範囲内で繰り返し
往復するように、高周波インバータブリッジを構成する
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４，およびＱ２，Ｑ３をＮＯ
Ｔ回路１４を介して交互にオンオフ制御する。また折り
返し制御回路１５は前記極性判定信号１９を入力して、
商用電源３の電圧信号ＶOUT の極性に合わせて商用周波
インバータブリッジを構成するスイッチング素子Ｓ１，
Ｓ４，およびＳ２，Ｓ３のＯＮ／ＯＦＦを交互に切り替
える。
【００１５】次に動作について説明する。基本的には信
号処理演算回路１２から出力される電流指令信号（Ｉ
REF）１８に対して、一定値ΔＩを持つ上限値Ｉ+、と下
限値Ｉ-をヒステリシス比較器１３に設定値として与え
ておく。そして、本発明の制御量の実際値である高周波
トランス１次側の電流信号ＩT を電流検出器１７で検出
して、前記電流指令信号１８とともにヒステリシス比較
器１３に入力する。そして、制御量の実際値である前記
電流信号ＩT が上限設定値Ｉ+（Ｉ+＝ＩREF＋ΔＩ）を
越えると高周波インバータブリッジ５のスイッチング素
子Ｑ１，Ｑ４をＯＦＦし、ＮＯＴ回路１４を介すること
でＱ２，Ｑ３をＯＮして電流勾配を減少方向とするよう
に、また電流信号ＩT が減少し、下限設定値Ｉ-（Ｉ-＝
ＩREF−ΔＩ）を下回る時ＦＱ１，Ｑ４をＯＮし、Ｑ
３，Ｑ４をＯＦＦし、電流信号ＩT が増加するように制
御する。このようなスイッチング制御を行うことで電流
信号ＩT の実際値はＩ+ とＩ- の間でスイッチング毎に
往復するように推移する。ここで電流指令信号
（ＩREF）に商用電源と同じ周波数で任意の振幅値を持
った正弦波信号を用いた場合、非常に高速なスイッチン
グを行っても、電流信号ＩT は図２に示すように前記電
流指令信号を中心として±ΔＩの幅で繰り返し往復して
追従するように変化し、商用周波数で電流指令信号の振
幅値に比例した正弦波電流波形を得ることができる。以
上のように電流指令信号（ＩREF）の振幅値によって系
統連系インバータ１における高周波トランス１次側の電
流、すなわちインバータ出力電流の大きさを制御するこ
とができる。
号処理演算回路１２から出力される電流指令信号（Ｉ
REF）１８に対して、一定値ΔＩを持つ上限値Ｉ+、と下
限値Ｉ-をヒステリシス比較器１３に設定値として与え
ておく。そして、本発明の制御量の実際値である高周波
トランス１次側の電流信号ＩT を電流検出器１７で検出
して、前記電流指令信号１８とともにヒステリシス比較
器１３に入力する。そして、制御量の実際値である前記
電流信号ＩT が上限設定値Ｉ+（Ｉ+＝ＩREF＋ΔＩ）を
越えると高周波インバータブリッジ５のスイッチング素
子Ｑ１，Ｑ４をＯＦＦし、ＮＯＴ回路１４を介すること
でＱ２，Ｑ３をＯＮして電流勾配を減少方向とするよう
に、また電流信号ＩT が減少し、下限設定値Ｉ-（Ｉ-＝
ＩREF−ΔＩ）を下回る時ＦＱ１，Ｑ４をＯＮし、Ｑ
３，Ｑ４をＯＦＦし、電流信号ＩT が増加するように制
御する。このようなスイッチング制御を行うことで電流
信号ＩT の実際値はＩ+ とＩ- の間でスイッチング毎に
往復するように推移する。ここで電流指令信号
（ＩREF）に商用電源と同じ周波数で任意の振幅値を持
った正弦波信号を用いた場合、非常に高速なスイッチン
グを行っても、電流信号ＩT は図２に示すように前記電
流指令信号を中心として±ΔＩの幅で繰り返し往復して
追従するように変化し、商用周波数で電流指令信号の振
幅値に比例した正弦波電流波形を得ることができる。以
上のように電流指令信号（ＩREF）の振幅値によって系
統連系インバータ１における高周波トランス１次側の電
流、すなわちインバータ出力電流の大きさを制御するこ
とができる。
【００１６】ここで電流指令信号（ＩREF）の振幅値は
信号処理演算回路１２で決定される。まず、信号処理演
算回路１２は太陽電池の電流信号ＩIN ，電圧信号Ｖ
IN ，高周波トランス１次側の電流信号ＩT，商用電源の
電圧信号ＶOUT を前記高周波インバータのスイッチング
周波数の２倍以上のサンプリング周期で入力し、太陽電
池の電流信号ＩIN，電圧信号ＶIN から太陽電池出力電
力を演算するとともにその値を記憶する。そして高周波
トランスの１次側の電流信号ＩT の増減を繰り返す微小
変化に対して、前記太陽電池出力電力がどのように変化
するかによって、前記演算した太陽電池出力電力が最大
出力かどうかを判断し、前記電流指令信号の振幅値を決
定する。そして太陽電池の最大出力に応じたインバータ
出力電流を出力するように制御する。この制御を詳細に
説明すると、前記高周波インバータのスイッチング周波
数の２倍以上のサンプリング周期で、電流信号ＩT の
値、および太陽電池の電圧信号ＶIN と電流信号ＩIN を
読み込んで、後者の２値から太陽電池出力電力を演算
し、それぞれの値を記憶する。そしてさらに前記同様、
電流信号ＩT の値と太陽電池の電圧信号ＶIN ，電流信
号ＩIN を読み込んで、太陽電池出力電力の値を演算
し、前記記憶していた値と比較することによって、図３
に示すように電流信号ＩT が微小増加の電流勾配であっ
た時に太陽電池出力電力も同様に前回よりも増加してい
たときには、電流指令信号の振幅値を微小値だけ大きく
し、インバータ出力電流を大きくするように制御する。
また逆に電流信号ＩT が微小増加の電流勾配の時に太陽
電池出力が減少または変化しないときは、電流信号ＩT
の電流勾配が減少方向になるのを待って電流指令信号の
振幅値を微小値だけ小さくする制御を行う。ここで前記
記憶していた値に替えて今回読み込んだ値、演算した値
を記憶し、さらに新たに電流信号ＩT の値と太陽電池の
電圧信号ＶIN ，電流信号ＩIN を読み込んで、太陽電池
出力電力の値を演算し、前記記憶していた値と比較する
といった操作を繰り返すことによって、そのときの日射
強度における太陽電池出力の最大電力に達するまではイ
ンバータ出力電流は増加していき、最大点に達した所で
インバータ出力を振動的に変化させながら最大点を追尾
する制御を実現することができる。
信号処理演算回路１２で決定される。まず、信号処理演
算回路１２は太陽電池の電流信号ＩIN ，電圧信号Ｖ
IN ，高周波トランス１次側の電流信号ＩT，商用電源の
電圧信号ＶOUT を前記高周波インバータのスイッチング
周波数の２倍以上のサンプリング周期で入力し、太陽電
池の電流信号ＩIN，電圧信号ＶIN から太陽電池出力電
力を演算するとともにその値を記憶する。そして高周波
トランスの１次側の電流信号ＩT の増減を繰り返す微小
変化に対して、前記太陽電池出力電力がどのように変化
するかによって、前記演算した太陽電池出力電力が最大
出力かどうかを判断し、前記電流指令信号の振幅値を決
定する。そして太陽電池の最大出力に応じたインバータ
出力電流を出力するように制御する。この制御を詳細に
説明すると、前記高周波インバータのスイッチング周波
数の２倍以上のサンプリング周期で、電流信号ＩT の
値、および太陽電池の電圧信号ＶIN と電流信号ＩIN を
読み込んで、後者の２値から太陽電池出力電力を演算
し、それぞれの値を記憶する。そしてさらに前記同様、
電流信号ＩT の値と太陽電池の電圧信号ＶIN ，電流信
号ＩIN を読み込んで、太陽電池出力電力の値を演算
し、前記記憶していた値と比較することによって、図３
に示すように電流信号ＩT が微小増加の電流勾配であっ
た時に太陽電池出力電力も同様に前回よりも増加してい
たときには、電流指令信号の振幅値を微小値だけ大きく
し、インバータ出力電流を大きくするように制御する。
また逆に電流信号ＩT が微小増加の電流勾配の時に太陽
電池出力が減少または変化しないときは、電流信号ＩT
の電流勾配が減少方向になるのを待って電流指令信号の
振幅値を微小値だけ小さくする制御を行う。ここで前記
記憶していた値に替えて今回読み込んだ値、演算した値
を記憶し、さらに新たに電流信号ＩT の値と太陽電池の
電圧信号ＶIN ，電流信号ＩIN を読み込んで、太陽電池
出力電力の値を演算し、前記記憶していた値と比較する
といった操作を繰り返すことによって、そのときの日射
強度における太陽電池出力の最大電力に達するまではイ
ンバータ出力電流は増加していき、最大点に達した所で
インバータ出力を振動的に変化させながら最大点を追尾
する制御を実現することができる。
【００１７】また一方、信号処理演算回路１２が電流指
令信号１８を出力する際に、前記商用電源の電圧信号Ｖ
OUT と同期をとることによって、制御量である高周波ト
ランスの１次側電流（インバータ出力電流）は商用電源
の電圧と同位相（力率１）に制御することがてきる。ま
たさらに信号処理演算回路１２において、前記電圧信号
ＶOUT の極性を検出して極性判定信号１９を折返し制御
回路１５に出力して、商用周波インバータブリッジ９の
スッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い波形の折り返
し制御を行う。この制御によって図４に示すようにダイ
オードブリッジ７で整流された直流電流が商用周波イン
バータブリッジ９の後段では交流電流のインバータ出力
となる。
令信号１８を出力する際に、前記商用電源の電圧信号Ｖ
OUT と同期をとることによって、制御量である高周波ト
ランスの１次側電流（インバータ出力電流）は商用電源
の電圧と同位相（力率１）に制御することがてきる。ま
たさらに信号処理演算回路１２において、前記電圧信号
ＶOUT の極性を検出して極性判定信号１９を折返し制御
回路１５に出力して、商用周波インバータブリッジ９の
スッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い波形の折り返
し制御を行う。この制御によって図４に示すようにダイ
オードブリッジ７で整流された直流電流が商用周波イン
バータブリッジ９の後段では交流電流のインバータ出力
となる。
【００１８】
【発明の効果】以上のことから分かるように、本発明は
系統連系インバータにおいて出力電流瞬時値制御を採用
し、制御量であるインバータ出力電流の実際値が、所望
の電流値を与える電流指令信号に沿って、その上限，下
限値の一定幅で増減を繰り返しながら追従するのを利用
して、出力電流の増減に伴うインバータ入力（太陽電池
出力）の変動を検出して太陽電池最大点追尾制御を行っ
ている。このことにより簡単な回路構成で制御回路を構
成することが可能となり、しかも太陽電池出力に応じた
インバータ出力電流を制御する際に電流制御の応答性が
非常に向上するため、入力コンデンサ容量を従来比１／
３〜１／２まで小さくするすることが可能であり装置の
小型化が実現できる。また制御応答性の向上により日射
急変時においても従来の最大点追尾特性と比較すると非
常に良好な追尾特性を実現できる。
系統連系インバータにおいて出力電流瞬時値制御を採用
し、制御量であるインバータ出力電流の実際値が、所望
の電流値を与える電流指令信号に沿って、その上限，下
限値の一定幅で増減を繰り返しながら追従するのを利用
して、出力電流の増減に伴うインバータ入力（太陽電池
出力）の変動を検出して太陽電池最大点追尾制御を行っ
ている。このことにより簡単な回路構成で制御回路を構
成することが可能となり、しかも太陽電池出力に応じた
インバータ出力電流を制御する際に電流制御の応答性が
非常に向上するため、入力コンデンサ容量を従来比１／
３〜１／２まで小さくするすることが可能であり装置の
小型化が実現できる。また制御応答性の向上により日射
急変時においても従来の最大点追尾特性と比較すると非
常に良好な追尾特性を実現できる。
【図１】本発明の一実施例による系統連系インバータの
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】電流指令信号ＩREF とインバータ出力電流の実
際値を示す図である。
際値を示す図である。
【図３】本発明の一実施例による電流指令信号およびイ
ンバータ出力電流の実際値を示す図である。
ンバータ出力電流の実際値を示す図である。
【図４】本発明の一実施例による各部の電流波形を示す
図である。
図である。
【図５】従来例による系統連系インバータのブロック図
である。
である。
１ 系統連系インバータ ２ 太陽電池 ３ 商用系統電源 ４ 入力コンデンサ ５ 高周波インバータブリッジ ６ 高周波トランス ７ ダイオードブリッジ ８ ＤＣリアクトル ９ 商用周波インバータブリッジ １０ 連系リレー １１ ＡＣフィルタ １２ 信号処理演算回路 １３ ヒステリシス比較器 １４ ＮＯＴ回路 １５ 折返し制御回路 １６ 電流検出器 １７ 電流検出器 １８ 電流指令信号 １９ 矯正判定信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 7/527 Ｈ０２Ｍ 7/527 (72)発明者 藤井 哲 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05F 1/67 H02M 7/48
Claims (1)
- 【請求項１】 太陽電池からの直流電源から発生する直
流電力を交流に変換し、既存の商用電源に供給する系統
連系型インバータであって、 インバータ出力電流を制御量として、該制御量に対し
て、電流指令信号の上限値、下限値を設定して前記制御
量の実際値が電流指令信号の上限値と下限値の間の一定
幅をもった範囲内で繰り返し往復するようにスイッチン
グ素子を制御するオンオフ制御する系統連系インバータ
において、 スイッチングの度毎の、インバータ出力電流の微小増減
に伴う太陽電池出力電力、もしくは電流の微小増減を検
出して、前記電流指令信号の振幅値の大きさを微小変化
させることにより、太陽電池の最大点追尾制御を行うこ
とを特徴とする系統連系型インバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05295351A JP3086574B2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 系統連系型インバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05295351A JP3086574B2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 系統連系型インバータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07146724A JPH07146724A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3086574B2 true JP3086574B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=17819489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05295351A Expired - Fee Related JP3086574B2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 系統連系型インバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3086574B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005529578A (ja) * | 2002-06-06 | 2005-09-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP4183523B2 (ja) * | 2003-02-07 | 2008-11-19 | 三洋電機株式会社 | インバータ装置及びインバータ装置の制御方法 |
| KR101116428B1 (ko) | 2010-07-14 | 2012-03-05 | 삼성에스디아이 주식회사 | 에너지 저장 시스템 |
| CN102255332A (zh) * | 2011-06-29 | 2011-11-23 | 黄俊嘉 | 并网逆变装置 |
| CN102522897A (zh) * | 2011-12-14 | 2012-06-27 | 南京航空航天大学 | 大升降压比的双向直流变换器 |
| JP2013201870A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換器 |
| CN104135059A (zh) * | 2014-08-24 | 2014-11-05 | 曲阜师范大学 | 便携式多功能交流电源 |
-
1993
- 1993-11-25 JP JP05295351A patent/JP3086574B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07146724A (ja) | 1995-06-06 |
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