JPWO2013157091A1 - Grid-connected inverter device - Google Patents
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Abstract
系統連系インバータ装置は、直流電源を商用電力系統に連系させる系統連系インバータ装置であって、直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路部と、前記インバータ主回路部を商用電力系統から解列する開閉器と、前記開閉器に対する前記インバータ主回路部側の電圧を検出する第1の電圧検出器と、前記開閉器に対する前記商用電力系統側の電圧を検出する第2の電圧検出器と、前記第1の電圧検出器の検出値と前記第2の電圧検出器の検出値とに含まれる位相誤差を補正するための検出誤差補正値を保持する誤差補正器と、前記第1の電圧検出器の検出値と前記第2の電圧検出器の検出値と前記誤差補正器に保持された検出誤差補正値とに基づいて、前記インバータ主回路部を制御するインバータ制御部とを備える。The grid-connected inverter device is a grid-connected inverter device that links a DC power source to a commercial power system, and includes an inverter main circuit unit that converts DC power into AC power, and the inverter main circuit unit from the commercial power system. A switch to be disconnected, a first voltage detector for detecting a voltage on the inverter main circuit side with respect to the switch, and a second voltage detector for detecting a voltage on the commercial power system side with respect to the switch An error corrector that holds a detection error correction value for correcting a phase error included in the detection value of the first voltage detector and the detection value of the second voltage detector; and An inverter control unit for controlling the inverter main circuit unit based on a detection value of the voltage detector, a detection value of the second voltage detector, and a detection error correction value held in the error corrector;
Description
本発明は、系統連系インバータ装置に関する。 The present invention relates to a grid interconnection inverter device.
系統連系インバータ装置は、太陽電池で発電された直流電力を受けて、直流電力をインバータにより交流電力に変換し、変換された交流電力を商用電力系統へ供給する。系統連系インバータ装置では、太陽電池が発電を行っていない夜間などにおいて、インバータを商用電力系統から解列する必要があるため、インバータと商用電力系統との間に開閉器を設ける。 The grid interconnection inverter device receives DC power generated by the solar battery, converts the DC power into AC power by the inverter, and supplies the converted AC power to the commercial power system. In the grid-connected inverter device, since it is necessary to disconnect the inverter from the commercial power system at night when the solar cell is not generating power, a switch is provided between the inverter and the commercial power system.
特許文献1には、インバータ主回路がスイッチング素子とフィルタとを含んで構成された系統連系インバータ装置において、2つの開閉器を商用電力系統の中性線以外の2つの線路に介在させ、フィルタ中のコンデンサの中点と商用電力系統の中性線との間に抵抗器を接続し、2つの開閉器の投入タイミングに所定の時間差を設けることが記載されている。これにより、特許文献1によれば、1つの開閉器の先行投入により相間電圧のバランスが崩れることがなく、その後の他の1つの開閉器の投入時における商用電力系統から系統連系インバータ装置への突入電流の流入の抑制を実現できるとされている。
In
特許文献2には、太陽電池を電源とし昇圧回路、インバータ回路、及びフィルタ回路を用いて正弦波状の交流電圧を出力するように構成された分散電源が解列開閉器を介して商用電源の3つの幹線に接続された太陽光発電システムにおいて、インバータ回路のスイッチング素子のオンオフ動作を開始した後に解列開閉器を閉成して系統連系させることが記載されている。これにより、特許文献2によれば、分散電源で生じた地絡により解列開閉器と商用電源との間の主幹ブレーカ(漏電ブレーカ)が動作することがなく、商用電源が正常であるにもかかわらず主幹ブレーカが遮断されるという誤動作を防止することができるとされている。 In Patent Document 2, a distributed power source configured to output a sinusoidal AC voltage using a booster circuit, an inverter circuit, and a filter circuit using a solar cell as a power source is connected to a commercial power source 3 via a disconnecting switch. In a photovoltaic power generation system connected to two main lines, it is described that a disconnection switch is closed and system interconnection is started after an on / off operation of a switching element of an inverter circuit is started. Thus, according to Patent Document 2, the main circuit breaker (earth leakage breaker) between the disconnecting switch and the commercial power source does not operate due to the ground fault generated in the distributed power source, and the commercial power source is normal. Regardless, it is said that the malfunction that the main breaker is cut off can be prevented.
特許文献1に記載の技術では、抵抗器は、インバータが商用系統に連系するために開閉器を閉じるときのみ必要であり、通常の動作状態では必要ない。また、特許文献1に記載の技術では、抵抗器による電力損失があり、系統連系インバータ装置の全体として変換効率が低下する可能性がある。
In the technique described in
特許文献2に記載の技術では、突入電流に関する記載が一切なく、どのように突入電流を抑制するのかに関しても一切記載がない。 In the technique described in Patent Document 2, there is no description about the inrush current, and there is no description about how to suppress the inrush current.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、系統連系インバータ装置の変換効率を向上でき、商用電力系統から系統連系インバータ装置への突入電流を抑制できる系統連系インバータ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and obtains a grid-connected inverter device capable of improving the conversion efficiency of the grid-connected inverter device and suppressing the inrush current from the commercial power system to the grid-connected inverter device. For the purpose.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかる系統連系インバータ装置は、直流電源を商用電力系統に連系させる系統連系インバータ装置であって、直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路部と、前記インバータ主回路部を商用電力系統から解列する開閉器と、前記開閉器に対する前記インバータ主回路部側の電圧を検出する第1の電圧検出器と、前記開閉器に対する前記商用電力系統側の電圧を検出する第2の電圧検出器と、前記第1の電圧検出器の検出値と前記第2の電圧検出器の検出値とに含まれる位相誤差を補正するための検出誤差補正値を保持する誤差補正器と、前記第1の電圧検出器の検出値と前記第2の電圧検出器の検出値と前記誤差補正器に保持された検出誤差補正値とに基づいて、前記インバータ主回路部を制御するインバータ制御部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a grid-connected inverter device according to one aspect of the present invention is a grid-connected inverter device that links a DC power source to a commercial power system, and includes DC power Main circuit unit for converting AC to AC power, a switch for disconnecting the inverter main circuit unit from a commercial power system, and a first voltage detector for detecting the voltage on the inverter main circuit unit side with respect to the switch And a phase included in a second voltage detector that detects a voltage on the commercial power system side with respect to the switch, a detected value of the first voltage detector, and a detected value of the second voltage detector An error corrector that holds a detection error correction value for correcting an error, a detection value of the first voltage detector, a detection value of the second voltage detector, and a detection error held in the error corrector Based on the correction value and Characterized by comprising an inverter control unit for controlling the serial inverter main circuit unit.
本発明によれば、第1の電圧検出器の検出値と第2の電圧検出器の検出値と誤差補正器に保持された検出誤差補正値とに基づいて、インバータ主回路部を制御するので、第1の電圧検出器及び第2の電圧検出器の間の電圧検出精度のバラツキによる突入電流の増大を抑制することができる。また、抵抗器によらずに突入電流を抑制でき、突入電流抑制専用の抵抗器が不要となるので、系統連系インバータ装置が商用電力系統に供給すべき交流電力の損失を低減でき、系統連系インバータ装置の全体として変換効率を向上できる。すなわち、系統連系インバータ装置の効率を向上でき、商用電力系統から系統連系インバータ装置への突入電流を抑制できる。 According to the present invention, the inverter main circuit unit is controlled based on the detection value of the first voltage detector, the detection value of the second voltage detector, and the detection error correction value held in the error corrector. The increase of the inrush current due to the variation in the voltage detection accuracy between the first voltage detector and the second voltage detector can be suppressed. In addition, since the inrush current can be suppressed without using a resistor, and a resistor dedicated to inrush current suppression is not required, the loss of AC power that the grid-connected inverter device should supply to the commercial power system can be reduced. The conversion efficiency of the entire system inverter device can be improved. That is, the efficiency of the grid interconnection inverter device can be improved, and the inrush current from the commercial power system to the grid interconnection inverter device can be suppressed.
以下に、本発明にかかる系統連系インバータ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a grid-connected inverter device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態.
実施の形態にかかる系統連系インバータ装置100について説明する前に、基本の形態にかかる系統連系インバータ装置1について図2を用いて説明する。図2は、基本の形態にかかる系統連系インバータ装置1の構成を示す図である。なお、以下では、系統連系インバータ装置1が単相3線の商用電力系統ACに接続される場合について例示的に説明するが、系統連系インバータ装置1及び商用電力系統ACの間の接続形態は、この限りではない。Embodiment.
Before describing the grid
系統連系インバータ装置1は、直流電源DCを商用電力系統ACに連系させる。直流電源DCは、例えば太陽電池であり、直流電力を発電する。すなわち、系統連系インバータ装置1は、直流電源DCで発電された直流電力を受けて、直流電力をインバータ主回路部4により交流電力に変換し、変換された交流電力を商用電力系統ACへ供給する。系統連系インバータ装置1では、直流電源DC(例えば、太陽電池)が発電を行っていない夜間などにおいて、インバータ主回路部4を商用電力系統ACから解列する必要があるため、インバータ主回路部4と商用電力系統ACとの間に開閉器7a、7bを設ける。
The grid-connected
具体的には、系統連系インバータ装置1は、図2に示すように、2つの入力端子IN1、IN2が直流電源DCの両端、すなわちP側端及びN側端子に接続され、3つの出力端子OUT1〜OUT3が商用電力系統ACの3線に接続されている。系統連系インバータ装置1は、平滑回路3、インバータ主回路部4、フィルタ回路6、2本の電圧線VL1、VL2、中性線ML、2つの開閉器7a、7b、抵抗器8、インバータ制御部5、及び開閉制御部2を有する。
Specifically, as shown in FIG. 2, the grid-connected
平滑回路3は、入力端子IN1、IN2を介して直流電源DCから直流電力を受ける。平滑回路3は、例えば平滑コンデンサC3を有し、平滑コンデンサC3を用いて直流電力を平滑化してインバータ主回路部4へ供給する。 The smoothing circuit 3 receives direct current power from the direct current power source DC via the input terminals IN1 and IN2. The smoothing circuit 3 has, for example, a smoothing capacitor C3, smoothes DC power using the smoothing capacitor C3, and supplies it to the inverter main circuit unit 4.
インバータ主回路部4は、平滑化された直流電力を平滑回路3から受ける。インバータ主回路部4は、直流電力を交流電力に変換する。インバータ主回路部4は、例えば複数のスイッチング素子Q1〜Q4を有し、インバータ制御部5による制御のもと複数のスイッチング素子Q1〜Q4が所定のタイミングでオン・オフするスイッチング動作を行うことにより、直流電力を交流電力に変換する。各スイッチング素子Q1〜Q4は、例えば、MOSトランジスタなどの電界効果トランジスタ(FET)と、電界効果トランジスタを保護するための還流ダイオードとを有する。あるいは、各スイッチング素子Q1〜Q4は、例えば、図示しないが、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)と、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを保護するための還流ダイオードとを有していてもよい。インバータ主回路部4は、変換された交流電力を出力ノード4a、4bからフィルタ回路6へ供給する。
The inverter main circuit unit 4 receives the smoothed DC power from the smoothing circuit 3. The inverter main circuit unit 4 converts DC power into AC power. The inverter main circuit unit 4 includes, for example, a plurality of switching elements Q1 to Q4, and performs a switching operation in which the plurality of switching elements Q1 to Q4 are turned on / off at a predetermined timing under the control of the inverter control unit 5. , DC power is converted to AC power. Each of the switching elements Q1 to Q4 includes, for example, a field effect transistor (FET) such as a MOS transistor and a free wheel diode for protecting the field effect transistor. Alternatively, each switching element Q1 to Q4 may include, for example, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a free-wheeling diode for protecting the insulated gate bipolar transistor, although not shown. The inverter main circuit unit 4 supplies the converted AC power to the filter circuit 6 from the
フィルタ回路6は、交流電力をインバータ主回路部4から受ける。フィルタ回路6は、インバータ主回路部4から出力された交流電力に含まれるノイズ(例えば、スイッチング素子Q1〜Q4のスイッチングに伴うスイッチングノイズ)を減衰させる。フィルタ回路6は、例えば2つのリアクトルL1、L2及び2つのコンデンサC1、C2を有する。例えば、2つのリアクトルL1、L2は、それぞれ、フィルタ回路6の入力ノード6a、6bと出力ノードN1、N2との間に直列に挿入されている。2つのコンデンサC1、C2の両端は、フィルタ回路6の2つの出力ノードN1、N2に接続され、2つのコンデンサC1、C2の中点は、フィルタ回路6の他の1つの出力ノードN3に接続されている。フィルタ回路6は、例えば2つのリアクトルL1、L2及び2つのコンデンサC1、C2を用いて交流電力に含まれるノイズを減衰させて3つの出力ノードN1〜N3から出力する。
The filter circuit 6 receives AC power from the inverter main circuit unit 4. The filter circuit 6 attenuates noise (for example, switching noise accompanying switching of the switching elements Q1 to Q4) included in the AC power output from the inverter main circuit unit 4. The filter circuit 6 includes, for example, two reactors L1 and L2 and two capacitors C1 and C2. For example, the two reactors L1 and L2 are inserted in series between the
2本の電圧線VL1、VL2は、2つの開閉器7a、7bが閉じた際に2つの出力ノードN1、N2と2つの出力端子OUT1、OUT2とを接続するように設けられている。すなわち、2本の電圧線VL1、VL2は、2つのコンデンサC1、C2の両端と商用電力系統ACとの間に配されている。
The two voltage lines VL1 and VL2 are provided to connect the two output nodes N1 and N2 and the two output terminals OUT1 and OUT2 when the two
中性線MLは、出力ノードN3と出力端子OUT3とを接続する。すなわち、中性線MLは、2つのコンデンサC1、C2の中点と商用電力系統ACとの間に配されている。 The neutral line ML connects the output node N3 and the output terminal OUT3. That is, the neutral line ML is arranged between the midpoint of the two capacitors C1 and C2 and the commercial power system AC.
2つの開閉器7a、7bは、例えば直流電源DC(例えば、太陽電池)が発電を行っていない夜間などにおいて、インバータ主回路部4を商用電力系統ACから解列し、例えば直流電源DC(例えば、太陽電池)が発電を行っている昼間などにおいて、インバータ主回路部4を商用電力系統ACに連系させる。
The two
具体的には、2つの開閉器7a、7bは、2本の電圧線VL1、VL2に設けられている。例えば、開閉器7aは、閉じた際に出力ノードN1と出力端子OUT1とを電気的に接続し、開いた際に出力ノードN1と出力端子OUT1とを電気的に遮断する。例えば、開閉器7bは、閉じた際に出力ノードN2と出力端子OUT2とを電気的に接続し、開いた際に出力ノードN2と出力端子OUT2とを電気的に遮断する。2つの開閉器7a、7bは、いずれもが開いた際にインバータ主回路部4を商用電力系統ACから解列し、いずれもが閉じた際にインバータ主回路部4を商用電力系統ACに連系させる。
Specifically, the two
抵抗器8は、インバータ主回路部4を商用電力系統ACに連系させる際、すなわち2つの開閉器7a、7bが閉じる際に、商用電力系統ACからインバータ主回路部4への突入電流を抑制する。すなわち、抵抗器8は、突入電流による開閉器7a、7bの接点寿命の低下を防止するために設けられている。
The resistor 8 suppresses inrush current from the commercial power system AC to the inverter main circuit unit 4 when connecting the inverter main circuit unit 4 to the commercial power system AC, that is, when the two
具体的には、抵抗器8は、中性線MLに設けられている。すなわち、抵抗器8は、一端が出力ノードN3に電気的に接続され、他端が出力端子OUT3に電気的に接続されている。 Specifically, the resistor 8 is provided on the neutral line ML. That is, the resistor 8 has one end electrically connected to the output node N3 and the other end electrically connected to the output terminal OUT3.
インバータ制御部5は、複数のスイッチング素子Q1〜Q4のそれぞれの制御端子に制御信号を供給し、複数のスイッチング素子Q1〜Q4をそれぞれ所定のタイミングでオン・オフさせスイッチング動作を行わせる。インバータ制御部5は、複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作を開始したらその旨を開閉制御部2へ通知する。また、インバータ制御部5は、複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作を終了する場合、その旨を開閉制御部2へ通知する。 The inverter control unit 5 supplies a control signal to each control terminal of the plurality of switching elements Q1 to Q4, and turns on / off the plurality of switching elements Q1 to Q4 respectively at a predetermined timing to perform a switching operation. When the inverter controller 5 starts the switching operation of the plurality of switching elements Q1 to Q4, the inverter controller 5 notifies the switching controller 2 to that effect. Moreover, the inverter control part 5 notifies that to the opening / closing control part 2, when complete | finishing switching operation | movement of the some switching elements Q1-Q4.
開閉制御部2は、複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作が開始された旨の通知を受けたら、その通知に応じて2つの開閉器7a、7bが閉じるように2つの開閉器7a、7bを制御する。また、開閉制御部2は、複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作が終了される旨の通知を受けたら、その通知に応じて2つの開閉器7a、7bが開くように2つの開閉器7a、7bを制御する。
When the switching control unit 2 receives a notification that the switching operations of the plurality of switching elements Q1 to Q4 have started, the two
この系統連系インバータ装置1において、抵抗器8は、2つの開閉器7a、7bが閉じる際の商用電力系統ACからインバータ主回路部4への突入電流を抑制するだけのために設けられた構成要素であり、インバータが商用系統に連系するために開閉器7を閉じるときのみ必要であり、通常の動作状態では必要ない。すなわち、通常の動作状態では、系統連系インバータ装置1にとって、抵抗器8は無駄な構成要素となっており、系統連系インバータ装置1の製造コストを無駄に増加させる可能性がある。
In this grid-connected
また、通常の動作状態では、系統連系インバータ装置1において、抵抗器8自身の電力損失があり、系統連系インバータ装置1が商用電力系統ACに供給すべき交流電力を抵抗器8で熱エネルギー等として損失させる傾向にあり、系統連系インバータ装置1の全体として変換効率が低下する可能性がある。
Further, in a normal operation state, there is a power loss of the resistor 8 itself in the grid
さらに、系統連系インバータ装置1において、インバータ主回路部4の複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作を開始した後に2つの開閉器7a、7bを閉じてインバータ主回路部4を商用電力系統ACに連系させるようにしているが、2つの開閉器7a、7bに対して、インバータ主回路部4側である出力ノードN1及び出力ノードN2の間の電圧と、商用電力系統AC側である出力端子OUT1及び出力端子OUT2の間の電圧との電圧差が生じている可能性がある。このような電圧差について系統連系インバータ装置1は全く認識することができず、このような電圧差が大きいと、配線インピーダンスによっては、商用電力系統ACからインバータ主回路部4への突入電流が増大する可能性がある。
Further, in the grid-connected
そこで、本実施の形態では、図1に示すように、系統連系インバータ装置100において、中性線MLから抵抗器8を除去するとともに、2つの開閉器7a、7bに対して、インバータ主回路部4側である出力ノードN1及び出力ノードN2の間の電圧を第1の電圧検出器19で検出し、商用電力系統AC側である出力端子OUT1及び出力端子OUT2の間の電圧を第2の電圧検出器18で検出し、第1の電圧検出器19の検出値と第2の電圧検出器18の検出値との差をインバータ制御部15で求めることで電圧差を求める。そして、インバータ制御部15が2つの開閉器7a、7bが開いた状態でインバータ主回路部4を制御してインバータ主回路部4の出力電圧と商用電力系統ACの電圧とを同期させることで、その後に開閉器7a、7bを閉じた際の商用電力系統ACからインバータ主回路部4への突入電流を抑制することを目指す。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, in the grid-connected
ここで、仮に、インバータ制御部15が第1の電圧検出器19の検出値と第2の電圧検出器18の検出値との差として求めた電圧差をそのまま用いて、インバータ主回路部4の複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作を制御する場合を考える。この場合、第1の電圧検出器19と第2の電圧検出器18とが互いにその電圧検出精度にばらつきを有する傾向にあり、その電圧検出精度にばらつきの影響により、インバータ主回路部4の出力電圧と商用電力系統ACの電圧とを同期させることが困難であり、突入電流を抑制することが困難である。
Here, it is assumed that the
そこで、本実施の形態では、さらに、系統連系インバータ装置100において、第1の電圧検出器19の検出値と第2の電圧検出器18の検出値とに含まれる位相誤差を位相誤差検出器20で検出し、その位相誤差を補正するための検出誤差補正値を誤差補正器21に保持させておき、インバータ制御部15が、第1の電圧検出器19の検出値と第2の電圧検出器18の検出値との差として求めた電圧差を、誤差補正器21に保持された検出誤差補正値を用いて補正し、補正された電圧差を用いて、インバータ主回路部4の複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作を制御するようにする。
Therefore, in the present embodiment, in the grid-connected
具体的には、第1の電圧検出器19及び第2の電圧検出器18は、一般的なトランスや電子部品から構成されるものである。そのため、実際の商用電源の電圧を検出しても部品の特性により電圧検出器の出力は実電圧に対して位相誤差が発生する。また、個々の部品の特性により発生する位相誤差にばらつきが発生する。そのため、位相誤差を補正するための補正値を一様に決定することが困難である。しかし、部品で単体であれば、位相誤差が変化する要因は少ないので、予め電圧検出器の位相誤差がわかれば位相誤差の影響を取り除くことができる。
Specifically, the first voltage detector 19 and the
位相誤差検出器20は、位相誤差の影響を取り除くことを実現するための検出器であって、例えば、系統連系インバータ装置100を工場より出荷する際に第1の電圧検出器19及び第2の電圧検出器18の位相誤差を検出し、検出された位相誤差を誤差補正器21に供給する。
The
誤差補正器21は、検出された位相誤差を位相誤差検出器20から受ける。誤差補正器21は、位相誤差を補正するための検出誤差補正値を求め、求められた検出誤差補正値を記録・保持する。なお、位相誤差検出器20は、工場からの出荷時にのみ必要なため、系統連系インバータ装置100に搭載されていなくてもよい。
The
誤差補正器21は、位相誤差検出器20によって検出された位相誤差を補正するための検出誤差補正値を記録・保持するもので、検出誤差補正値をインバータ制御部15に出力する。
The
インバータ制御部15は、2つの開閉器7a、7bが開いた状態で、検出誤差補正値を用いて、インバータ主回路部4の出力電圧と商用電力系統ACの電圧とが同期するようにインバータ主回路部4を制御する。すなわち、インバータ制御部15は、検出誤差補正値を用いて、インバータ主回路部4の出力電圧の位相と商用電力系統ACの電圧の位相とが一致するようにインバータ主回路部4の複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作を制御する。
The
例えば、第1の電圧検出器19の検出値をV19とし、第2の電圧検出器18の検出値をV18とし、第1の電圧検出器19の検出値に含まれる位相誤差をPE19とし、第2の電圧検出器18の検出値に含まれる位相誤差をPE18とすると、補正を行う前の電圧差ΔVは、例えば次の数式1により求められる。
ΔV=V19−V18・・・数式1
このとき、位相誤差PE19>位相誤差PE18であれば、所定の係数Kを用いて、第1の電圧検出器19の検出値V19に対する補正値ΔV19を例えば次の数式2により求める。
ΔV19=K(PE19−PE18)・・・数式2
この補正値ΔV19を用いて数式1を補正すると、補正された電圧差ΔV’は、例えば次の数式3により求められる。
ΔV’=V19+ΔV19−V18・・・数式3For example, the detection value of the first voltage detector 19 and V 19, the second detected value of the
ΔV = V 19 −V 18 Formula 1
At this time, if phase error PE 19 > phase error PE 18 , a correction value ΔV 19 for the detection value V 19 of the first voltage detector 19 is obtained by using the following equation 2, for example, using a predetermined coefficient K.
ΔV 19 = K (PE 19 −PE 18 ) Equation 2
When
ΔV ′ = V 19 + ΔV 19 −V 18 Formula 3
インバータ制御部15は、補正された電圧差に応じて、インバータ主回路部4の出力電圧の位相と商用電力系統ACの電圧の位相とが一致するようにインバータ主回路部4の複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作を制御する。
The
例えば、インバータ制御部15は、インバータ主回路部4の出力電圧の位相が商用電力系統ACの電圧の位相に比べて遅れている場合、複数のスイッチング素子Q1〜Q4の制御信号を生成する際に用いるキャリア波の位相を進相させる。
For example, when the phase of the output voltage of the inverter main circuit unit 4 is delayed compared to the phase of the voltage of the commercial power system AC, the
あるいは、例えば、インバータ制御部15は、インバータ主回路部4の出力電圧の位相が商用電力系統ACの電圧の位相に比べて進んでいる場合、複数のスイッチング素子Q1〜Q4の制御信号を生成する際に用いるキャリア波の位相を遅相させる。
Alternatively, for example, when the phase of the output voltage of the inverter main circuit unit 4 is advanced compared to the phase of the voltage of the commercial power system AC, the
そして、インバータ制御部15は、補正された電圧差が所定の許容範囲内に収まったら、インバータ主回路部4の出力電圧と商用電力系統ACの電圧とが同期したものと判断し、その旨を開閉制御部12へ通知する。また、インバータ制御部15は、複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作を終了する場合、その旨を開閉制御部12へ通知する。
Then, when the corrected voltage difference falls within a predetermined allowable range, the
開閉制御部12は、インバータ主回路部4の出力電圧と商用電力系統ACの電圧とが同期した旨の通知を受けたら、その通知に応じて2つの開閉器7a、7bが閉じるように2つの開閉器7a、7bを制御する。また、開閉制御部12は、複数のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作が終了される旨の通知を受けたら、その通知に応じて2つの開閉器7a、7bが開くように2つの開閉器7a、7bを制御する。
When the switching
以上のように、実施の形態では、系統連系インバータ装置100において、第1の電圧検出器19が、開閉器7a、7bに対するインバータ主回路部4側の電圧を検出し、第2の電圧検出器18が、開閉器7a、7bに対する商用電力系統AC側の電圧を検出する。誤差補正器21は、第1の電圧検出器19の検出値と第2の電圧検出器18の検出値とに含まれる位相誤差を補正するための検出誤差補正値を保持する。インバータ制御部15は、第1の電圧検出器19の検出値と第2の電圧検出器18の検出値と誤差補正器21に保持された検出誤差補正値とに基づいて、インバータ主回路部4を制御する。これにより、第1の電圧検出器19及び第2の電圧検出器18の間の電圧検出精度のバラツキによる突入電流の増大を抑制することができる。また、抵抗器によらずに突入電流を抑制でき、突入電流抑制専用の抵抗器が不要となるので、系統連系インバータ装置100が商用電力系統ACに供給すべき交流電力の損失を低減でき、系統連系インバータ装置100の全体として変換効率を向上できる。すなわち、系統連系インバータ装置100の変換効率を向上でき、商用電力系統ACから系統連系インバータ装置100への突入電流を抑制できる。
As described above, in the embodiment, in the grid-connected
また、実施の形態では、突入電流抑制専用の抵抗器が不要となるので、系統連系インバータ装置100の製造コストを低減できる。
In the embodiment, since a resistor dedicated to inrush current suppression is not required, the manufacturing cost of the grid-connected
また、実施の形態では、インバータ制御部15が、開閉器7a、7bが開いた状態で、第1の電圧検出器19の検出値と第2の電圧検出器18の検出値と誤差補正器21に保持された検出誤差補正値とに基づいて、インバータ主回路部4の出力電圧と商用電力系統ACの電圧とが同期するようにインバータ主回路部4を制御する。これにより、その後に開閉器7a、7bが閉じた際に、商用電力系統ACから系統連系インバータ装置100への突入電流を効果的に抑制できる。
Further, in the embodiment, the
また、実施の形態では、2つの開閉器7a、7bが、2本の電圧線VL1、VL2に設けられており、第1の電圧検出器19が、フィルタ回路6側の2本の電圧線VL1、VL2間の電圧を検出し、第2の電圧検出器18は、商用電力系統AC側の2本の電圧線VL1、VL2間の電圧を検出する。これにより、中性線MLにも開閉器を設ける場合に比べて開閉器の数を減らすことができるので、系統連系インバータ装置100の製造コストを低減できる。また、第1の電圧検出器19及び第2の電圧検出器18が2つの開閉器7a、7bの設けられた2本の電圧線VL1、VL2間の電圧を検出するので、抵抗器8(図2参照)を設けることなく、突入電流による開閉器7a、7bの接点寿命の低下を効果的に防止できる。
In the embodiment, the two
以上のように、本発明にかかる系統連系インバータ装置は、太陽電池と商用電力系統との連系に有用である。 As described above, the grid interconnection inverter device according to the present invention is useful for interconnection between a solar cell and a commercial power system.
1 系統連系インバータ装置
2 開閉制御部
3 平滑回路
4 インバータ主回路部
5 インバータ制御部
6 フィルタ回路
7a、7b 開閉器
8 抵抗器
12 開閉制御部
15 インバータ制御部
18 第2の電圧検出器
19 第1の電圧検出器
20 位相誤差検出器
21 誤差補正器
100 系統連系インバータ装置DESCRIPTION OF
Claims (3)
直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路部と、
前記インバータ主回路部を商用電力系統から解列する開閉器と、
前記開閉器に対する前記インバータ主回路部側の電圧を検出する第1の電圧検出器と、
前記開閉器に対する前記商用電力系統側の電圧を検出する第2の電圧検出器と、
前記第1の電圧検出器の検出値と前記第2の電圧検出器の検出値とに含まれる位相誤差を補正するための検出誤差補正値を保持する誤差補正器と、
前記第1の電圧検出器の検出値と前記第2の電圧検出器の検出値と前記誤差補正器に保持された検出誤差補正値とに基づいて、前記インバータ主回路部を制御するインバータ制御部と、
を備えたことを特徴とする系統連系インバータ装置。A grid-connected inverter device that links a DC power source to a commercial power system,
An inverter main circuit for converting DC power to AC power;
A switch for disconnecting the inverter main circuit from the commercial power system;
A first voltage detector for detecting a voltage on the inverter main circuit side with respect to the switch;
A second voltage detector for detecting a voltage on the commercial power system side with respect to the switch;
An error corrector that holds a detection error correction value for correcting a phase error included in the detection value of the first voltage detector and the detection value of the second voltage detector;
An inverter control unit that controls the inverter main circuit unit based on a detection value of the first voltage detector, a detection value of the second voltage detector, and a detection error correction value held in the error corrector When,
A grid-connected inverter device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の系統連系インバータ装置。The inverter control unit includes a detection value of the first voltage detector, a detection value of the second voltage detector, and a detection error correction value held in the error corrector while the switch is open. 2. The grid-connected inverter device according to claim 1, wherein the inverter main circuit unit is controlled so that an output voltage of the inverter main circuit unit and a voltage of the commercial power system are synchronized with each other.
前記2つのコンデンサの両端と前記商用電力系統との間に配された2本の電圧線と、
前記2つのコンデンサの中点と前記商用電力系統との間に配された中性線と、
をさらに備え、
2つの前記開閉器は、前記2本の電圧線に設けられており、
前記第1の電圧検出器は、前記フィルタ回路側の前記2本の電圧線間の電圧を検出し、
前記第2の電圧検出器は、前記商用電力系統側の前記2本の電圧線間の電圧を検出する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の系統連系インバータ装置。
A filter circuit having two reactors and two capacitors, for attenuating noise included in the AC power output from the inverter main circuit unit;
Two voltage lines arranged between both ends of the two capacitors and the commercial power system;
A neutral wire disposed between the midpoint of the two capacitors and the commercial power system;
Further comprising
The two switches are provided on the two voltage lines,
The first voltage detector detects a voltage between the two voltage lines on the filter circuit side,
The grid-connected inverter device according to claim 1 or 2, wherein the second voltage detector detects a voltage between the two voltage lines on the commercial power system side.
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