JP7086054B2 - トランスレス単相ネットワークインバータのハイブリッドクロック方法 - Google Patents
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Description
を有する既知の正弦波プロファイルを有する。ユニポーラクロック方法において、グリッド電圧の半サイクルの間に、2つのハーフブリッジHB1,HB2のうちの一方のみがクロックされる。さらなるスイッチのクロックによってトポロジーに依拠するように生じる無電位フリーホイーリングに関連して、ハーフブリッジは、中間回路の中点MPの電位に基づいて、交流端子AC1,AC2において、グリッド振幅の半分が
である互いに反する正弦波プロファイルUAC1MP,UAC2MPを生成する。前記2つの正弦波プロファイルが加算されて、グリッド電圧U0のプロファイルが形成される。交流端子AC1は、グリッド5のN導体に固定的に接続されているため、中間回路中点MPの電位は、接地電位に対して変化する。当該接地電位は、わかりやすくするためにここではN導体の電位と等しいと仮定する。また、中間回路中点MPの電位は、グリッド振幅の半分U0/2に対応する振幅によって正弦的に変化する。これによって、発電機電位の変化の振幅に比例する、寄生容量7の迷走電流のグリッド周波数成分がもたらされる。前記成分は、太陽光発電機PVの理想的でない絶縁によって流れる故障電流に加えられ、特に寄生容量7の値が高い場合は、システムが十分に絶縁された状態であったとしても、絶縁監視手段のトリップにつながることがある。従って、迷走電流のグリッド周波数成分を低減させるためには、発電機電位の変化のグリッド周波数振幅を低減させて、迷走電流の対応するグリッド周波数成分を同様に低減させることが望ましい。
よりも低い値に低減させることが可能な、本発明に係る第2クロック方法が重要になる。前記第2クロック方法の動作は、図4に示される電圧プロファイルを用いて示し、説明する。
は、交流端子AC2における電圧プロファイルの振幅
よりも低い。振幅
は、グリッド電圧振幅
の最大30%であるのが好ましい。従って、振幅
は、グリッド電圧振幅
の少なくとも70%である。既に説明したように、交流端子AC1は、グリッド5の中性導体に接続されているため、中間回路中点MPの電圧プロファイルは、より小さい方の振幅
によってのみ変化し、従って、上記第1クロック方法からもたらされる振幅に対して低減される。同様に、迷走電流のグリッド周波数成分も、第2クロック方法によって低減される。
を有する、交流端子AC1における電圧プロファイルに少なくとも近似する。この場合、2つのハーフブリッジのうちの一方を、制御されるように動作するだけでよい。
2,3 直流端子
4 ネットワーク
5 グリッド
6 接続部
7 寄生容量
AC1,AC2 交流出力
Br1,Br2 ブリッジ出力
T1~T5 スイッチ
HB1,HB2 ハーフブリッジ
C1,C2 制御装置
DCL 中間回路
BC DC/DCコンバータ
PV 太陽光発電機
L1,L2 フィルタインダクタ
CS 電流センサ
GND 接地電位
N 中性導体
L 位相導体
Claims (13)
- トランスレスインバータ(1)を動作させる方法であって、
前記トランスレスインバータ(1)が、
互いに並列に配置された第1のハーフブリッジ(HB1)および第2のハーフブリッジ(HB2)と、
トランスレスインバータ(1)の第1および第2の直流端子(2,3)の間の中間回路(zwischenkreis)(DCL)であって、2つのキャパシタを有する中間回路(DCL)と、を備え、
前記第1および第2のハーフブリッジ(HB1、HB2)が、前記中間回路(DCL)と並列に配置され、または並列に配置された前記前記第1および第2のハーフブリッジ(HB1、HB2)と前記中間回路(DCL)との間にトランジスタ(T5)が直列に接続されており、
前記第1のハーフブリッジ(HB1)および前記第2のハーフブリッジ(HB2)の第1および第2のブリッジ出力(Br1,Br2)それぞれは、第1および第2のフィルタインダクタ(L1,L2)によって前記トランスレスインバータ(1)の第1および第2の交流出力(AC1,AC2)に接続されており、前記第1および第2の交流出力(AC1,AC2)は、対応する第1または第2のハーフブリッジ(HB1,HB2)に割り当てられ、前記第1のハーフブリッジ(HB1)に割り当てられる前記第1の交流出力(AC1)はグリッドの中性導体(N)に接続され、前記第2のハーフブリッジ(HB2)に割り当てられる前記第2の交流出力(AC2)はグリッド(5)の相導体に接続されており、低インピーダンスで前記中間回路(DCL)または前記第1および第2の直流端子(2,3)の一方に接続されているフィルタコンデンサのネットワーク(4)が、前記第1および第2の交流出力(AC1,AC2)の間に配置されている、トランスレスインバータ(1)を動作させるための方法において、
- 第1クロック方法により動作させるステップであって、前記第1のハーフブリッジ(HB1)が前記中間回路(DCL)の中点(MP)の電位に基づいて前記第1の交流出力(AC1)において第1の正弦波プロファイル(UAC1MP)を生成し、前記第2のハーフブリッジ(HB2)が前記中間回路(DCL)の中点(MP)の電位に基づいて前記第2の交流出力(AC2)において第2の正弦波プロファイル(UAC2MP)を生成し、前記第1の正弦波プロファイル(UAC1MP)および第2の正弦波プロファイル(UAC2MP)を加算してグリッド電圧のプロファイル(UO)を形成し、前記第1の正弦波プロファイル(UAC1MP)および第2の正弦波プロファイル(UAC2MP)が前記グリッド電圧のプロファイル(UO)の半分である第1クロック方法により動作させるステップと、
- 前記トランスレスインバータ(1)の前記第1および第2の直流端子(2,3)におけるグリッド周波数の迷走電流値を求めるステップと、を含み、
前記迷走電流値が限界値を上回る場合に第2クロック方法により動作させて、前記第1の正弦波プロファイル(UAC1MP)が前記グリッド電圧のプロファイル(UO)の30%以下であり、前記第2の正弦波プロファイル(UAC2MP)が前記グリッド電圧のプロファイル(UO)の70%以上であるようにして、前記第1の正弦波プロファイル(UAC1MP)および第2の正弦波プロファイル(UAC2MP)を加算してグリッド電圧のプロファイル(UO)を形成し、第1のハーフブリッジ(HB1)が前記第1のハーフブリッジ(HB1)に割り当てられる前記第1の交流出力(AC1)における交流電圧を供給して迷走電流を低減させることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記第2のクロック方法における前記第1の正弦波プロファイル(U AC1MP )の振幅は、前記迷走電流値に応じて選択され、前記迷走電流値がより高いほど、より低くなるように選択されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第2のクロック方法における前記第2の正弦波プロファイル(U AC2MP )の振幅は、前記第1および第2の直流端子(2,3)に印加される電圧に応じて選択されることを特徴とする方法。
- 請求項1乃至3の何れか1項に記載の方法において、前記迷走電流値が前記限界値を上回る場合、前記第1および第2の直流端子(2,3)に印加される直流電圧は、入力側DC/DCコンバータ(BC)を作動させることによって、さらに増加されることを特徴とする方法。
- 請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法において、前記迷走電流値が前記限界値を上回る場合、前記第1および第2のハーフブリッジ(HB1,HB2)が互いに独立して制御されることを特徴とする方法。
- 請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法において、前記第1のハーフブリッジ(HB1)と、前記第2のハーフブリッジ(HB2)とは、互いに同期して動作されることを特徴とする方法。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載の方法において、前記第1のハーフブリッジ(HB1)と、前記第2のハーフブリッジ(HB2)とは、互いに独立して動作され、異なるクロック周波数で動作されることを特徴とする方法。
- 請求項1乃至7の何れか1項に記載の方法において、最大インバータ電力が、前記第2クロック方法を用いた動作の間よりも前記第1クロック方法を用いた動作の間の方が、より高い値に制限されることを特徴とする方法。
- トランスレスインバータ(1)において、
互いに並列に配置された第1のハーフブリッジ(HB1)および第2のハーフブリッジ(HB2)と、
トランスレスインバータ(1)の第1および第2の直流端子(2,3)の間の中間回路(zwischenkreis)(DCL)であって、2つのキャパシタを有する中間回路(DCL)と、を備え、
前記第1および第2のハーフブリッジ(HB1、HB2)が、前記中間回路(DCL)と並列に配置され、または並列に配置された前記前記第1および第2のハーフブリッジ(HB1、HB2)と前記中間回路(DCL)との間にトランジスタ(T5)が直列に接続されており、
前記第1のハーフブリッジ(HB1)および前記第2のハーフブリッジ(HB2)の第1および第2のブリッジ出力(Br1,Br2)それぞれは、第1および第2のフィルタインダクタ(L1,L2)によって前記トランスレスインバータ(1)の第1および第2の交流出力(AC1,AC2)に接続されており、前記第1および第2の交流出力は、対応するハーフブリッジ(HB1,HB2)に割り当てられ、前記第1のハーフブリッジ(HB1)に割り当てられる前記第1の交流出力(AC1)はグリッドの中性導体(N)に接続され、前記第2のハーフブリッジ(HB2)に割り当てられる前記第2の交流出力(AC2)はグリッド(5)の相導体に接続されており、低インピーダンスで前記中間回路(DCL)または前記第1および第2の直流端子(2,3)の一方に接続されているフィルタコンデンサのネットワーク(4)が、前記第1および第2の交流出力(AC1,AC2)の間に配置されており、請求項1乃至9の何れか1項に記載の方法を用いて動作するように構成されていることを特徴とするトランスレスインバータ(1)。 - 請求項9に記載のトランスレスインバータ(1)において、前記ネットワーク(4)は、2つのフィルタコンデンサから構成される直列回路を備え、前記直列回路の中点は、前記第1および第2の直流端子(2,3)の一方に接続されるか、または2つのキャパシタを有する前記中間回路(DCL)における前記2つのキャパシタの間の前記中間回路(DCL)の中点に接続されることを特徴とするトランスレスインバータ(1)。
- 請求項9または10に記載のトランスレスインバータ(1)において、前記第1および第2の交流出力(AC1,AC2)の前記第1および第2のフィルタインダクタ(L1,L2)は、互いに磁気的に接続されていないことを特徴とするトランスレスインバータ(1)。
- 請求項9乃至11の何れか1項に記載のトランスレスインバータ(1)において、前記第1および第2の交流出力(AC1,AC2)の電流を決定するために、前記第1および第2のブリッジ出力(Br1,Br2)のそれぞれに電流センサが設けられていることを特徴とするトランスレスインバータ(1)。
- 請求項9乃至12の何れか1項に記載のトランスレスインバータ(1)において、出力が前記第1および第2の直流端子(2,3)に接続されるDC/DCコンバータ(BC)をさらに備えることを特徴とするトランスレスインバータ(1)。
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