JPH10155280A - Inverters, power conditioners and solar power systems - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】出力電流の歪を抑制して高調波の発生を防止し
たインバータ、パワーコンディショナおよびそれを用い
た太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】DC/DCコンバータ4によって、インバ
ータ回路7の入力電圧を可変することにより、インバー
タ回路7のスイッチングパルスのデューティ比を、ゼロ
電圧回路8の共振動作が間に合う一定範囲に制限しつ
つ、実質的にはデューティ比を制限していないのと同じ
インバータ回路7の出力を得るようにし、従来のように
ゼロ電圧回路8の共振動作が間に合わずに出力電流が歪
むというのを防止している。
(57) [Problem] To provide an inverter, a power conditioner, and a photovoltaic power generation system using the same, which suppress distortion of output current to prevent generation of harmonics. A DC / DC converter (4) varies an input voltage of an inverter circuit (7), thereby limiting a duty ratio of a switching pulse of the inverter circuit (7) to a certain range in which a resonance operation of a zero voltage circuit (8) can be performed in time. The output of the inverter circuit 7, which is substantially the same as the one in which the duty ratio is not limited, is obtained to prevent the output current from being distorted because the resonance operation of the zero voltage circuit 8 cannot be made in time as in the related art. .
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、直流を交流に変換
するインバータおよびパワーコンディショナ並びに該パ
ワーコンディショナを備えた太陽光発電システムに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter and a power conditioner for converting a direct current into an alternating current and a photovoltaic power generation system provided with the power conditioner.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、太陽光発電による分散型電源と商
用電源とを連系し、分散型電源だけでは電力が賄えない
場合に、その電力を系統側から供給するようにした太陽
光発電システムが開発されている。2. Description of the Related Art In recent years, a photovoltaic power generation system has been proposed in which a distributed power supply using a photovoltaic power generation and a commercial power supply are interconnected, and when the power cannot be provided by the distributed power supply alone, the power is supplied from the grid side. The system is being developed.
【0003】図6は、かかる太陽光発電システムの概略
構成図であり、同図において、1は直流電源としての太
陽電池、30はトランスを内蔵しない、いわゆるトラン
スレス型のパワーコンディショナであり、このパワーコ
ンディショナ30は、太陽電池1の直流電圧を一定電圧
に昇圧する昇圧型のDC/DCコンバータ4と、このD
C/DCコンバータ4からの直流電力を、系統電源2と
同期のとれた交流電力に変換するインバータ回路7とを
備えており、前記DC/DCコンバータ4およびインバ
ータ回路7のスイッチング素子S1,S2〜S5が、パ
ワーコンディショナ制御部60によって制御される。な
お、L0,C0は、フィルタ回路を構成するコイルおよび
コンデンサである。[0003] Figure 6 is a schematic configuration diagram of a photovoltaic system, reference numeral 1 denotes a solar battery as a DC power supply, 3 0 is not a built-in transformer, be a power conditioner of a so-called transformerless the power conditioner 3 0, the DC / DC converter 4 of the booster type for boosting the DC voltage of the solar cell 1 at a constant voltage, the D
An inverter circuit 7 for converting DC power from the C / DC converter 4 into AC power synchronized with the system power supply 2; and switching elements S1, S2 to S2 of the DC / DC converter 4 and the inverter circuit 7. S5 is is controlled by the power conditioner controller 6 0. L 0 and C 0 are a coil and a capacitor constituting the filter circuit.
【0004】DC/DCコンバータ4は、リアクトルL
1、ダイオードD1、コンデンサC1,C2およびスイ
ッチング素子S1を備える昇圧形のDC/DCコンバー
タであり、太陽電池1の直流電圧を、例えば350V程
度の一定電圧に昇圧する。The DC / DC converter 4 includes a reactor L
1, a step-up DC / DC converter including a diode D1, capacitors C1 and C2, and a switching element S1, and boosts the DC voltage of the solar cell 1 to a constant voltage of, for example, about 350V.
【0005】インバータ回路7は、パルス幅を変化させ
て出力を制御するPWMインバータであり、PWMパル
スに基づくスイッチングパルスによってスイッチング素
子S2〜S5が制御される。[0005] The inverter circuit 7 is a PWM inverter for controlling the output by changing the pulse width, and the switching elements S2 to S5 are controlled by a switching pulse based on the PWM pulse.
【0006】このインバータ回路7では、DC/DCコ
ンバータ4からの350V程度と比較的高い電圧を、例
えば、20kHzといった高い周波数でスイッチングす
るために、スイッチングノイズ(放射ノイズ)が発生
し、別の機器に障害を与える虞れがある。In the inverter circuit 7, switching noise (radiation noise) is generated because a relatively high voltage of about 350 V from the DC / DC converter 4 is switched at a high frequency of, for example, 20 kHz. There is a risk of causing trouble.
【0007】このようなスイッチングノイズやスイッチ
ング損失を低減させる方法として、入力電圧をゼロボル
トにした状態で、PWMインバータのスイッチングを行
う、いわゆる、ゼロ電圧スイッチングによるPWMイン
バータが検討されている。As a method of reducing such switching noise and switching loss, a so-called zero voltage switching PWM inverter which performs switching of the PWM inverter in a state where the input voltage is set to zero volt has been studied.
【0008】図7は、このようなゼロ電圧スイッチング
PWMインバータを用いたシステムの構成図であり、図
6に対応する部分には、同一の参照符号を付す。FIG. 7 is a configuration diagram of a system using such a zero-voltage switching PWM inverter. Parts corresponding to FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
【0009】同図において、8は並列共振DCリンク
(Pararell Resonant DC Link)回路からなるゼロ電圧
回路であり、61はゼロ電圧回路8およびインバータ回
路7のスイッチング素子S6〜S8,S2〜S5を制御
する電源装置制御部である。[0009] In the figure, 8 is a zero voltage circuit consisting of parallel resonant DC link (Pararell Resonant DC Link) circuit, 6 1 zero voltage circuit 8 and the switching elements S6~S8 of the inverter circuit 7, the S2~S5 It is a power supply control unit for controlling.
【0010】ゼロ電圧回路8は、共振用リアクトルL
2、共振用コンデンサC3,C4、ダイオードD2〜D
5およびスイッチング素子S6〜S8を備え、共振動作
によって一時的にインバータ回路7の入力電圧を0Vに
するものであり、インバータ回路7のスイッチング時
に、該インバータ回路7の入力電圧がゼロ電圧になるよ
うに前記スイッチング素子S6〜S8が制御される。The zero voltage circuit 8 includes a resonance reactor L
2. Resonant capacitors C3 and C4, diodes D2 to D
5 and switching elements S6 to S8 for temporarily reducing the input voltage of the inverter circuit 7 to 0 V by the resonance operation, so that the input voltage of the inverter circuit 7 becomes zero voltage when the inverter circuit 7 is switched. , The switching elements S6 to S8 are controlled.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ゼロ電圧スイッチングによるPWMインバータでは、P
WMパルスに基づくスイッチングパルスのデューティ比
が、例えば、90%程度以上あるいは10%程度以下に
なると、ゼロ電圧回路8は、キャリア周波数の10倍以
上の周波数で動作しなければならず、共振動作が間に合
わなくなってしまう。However, in such a PWM inverter using zero voltage switching, P
When the duty ratio of the switching pulse based on the WM pulse becomes, for example, about 90% or more or about 10% or less, the zero voltage circuit 8 must operate at a frequency of 10 times or more of the carrier frequency, and resonance operation is not performed. I will not be in time.
【0012】すなわち、図8は、スイッチングパルスと
ゼロ電圧スイッチングによるインバータ回路7の入力電
圧を示すタイミングチャートであり、同図(A),
(B)は、スイッチングパルスのデューティ比が50
%、同図(C),(D)は、スイッチングパルスのデュ
ーティ比が90%、同図(E),(F)は、スイッチン
グパルスのデューティ比が10%のときのスイッチング
パルスとインバータ回路7の入力電圧とをそれぞれ示し
ている。That is, FIG. 8 is a timing chart showing the input voltage of the inverter circuit 7 by the switching pulse and the zero voltage switching.
(B) shows that the duty ratio of the switching pulse is 50.
(C) and (D) show the switching pulse duty ratio of 90%, and FIGS. (E) and (F) show the switching pulse and the inverter circuit 7 when the switching pulse duty ratio is 10%. And the input voltage of each.
【0013】この図8(D),(F)に示されるよう
に、インバータ回路7のスイッチングパルスのデューテ
ィ比が90%程度以上あるいは10%程度以下になる
と、ゼロ電圧回路8は、キャリア周波数(図8では20
kHz)の10倍以上の周波数で動作しなければなら
ず、ゼロ電圧回路8の共振動作が間に合わず、出力がほ
とんど得られないことになり、このため、出力電流が歪
み、高調波の原因になるといった難点がある。As shown in FIGS. 8D and 8F, when the duty ratio of the switching pulse of the inverter circuit 7 becomes about 90% or more or about 10% or less, the zero voltage circuit 8 sets the carrier frequency ( In FIG. 8, 20
kHz), the resonance operation of the zero-voltage circuit 8 cannot be performed in time, and almost no output can be obtained. Therefore, the output current is distorted and harmonics may be caused. There is a disadvantage that it becomes.
【0014】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、出力電流の歪を抑制して高調波の発生を低減
したインバータ、パワーコンディショナおよび太陽光発
電システムを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and provides an inverter, a power conditioner, and a photovoltaic power generation system which suppress distortion of an output current to reduce generation of harmonics. With the goal.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is configured as follows.
【0016】すなわち、本発明は、インバータ回路の入
力電圧を可変すれば、インバータ回路のスイッチングパ
ルスのデューティ比を可変しなくても、実質的に前記デ
ューティ比を可変したのと同じ出力を得ることができる
という点に着目して為されたものであり、本発明のイン
バータは、直流電源からの直流を交流に変換するインバ
ータ回路と、前記直流電源と前記インバータ回路との間
に設けられて前記インバータ回路のスイッチング時に、
該インバータ回路の入力電圧をゼロ電圧にするゼロ電圧
回路とを備えるゼロ電圧スイッチングのインバータであ
って、前記直流電源と前記ゼロ電圧回路との間に設けら
れて前記直流電源からの直流電圧を可変して前記ゼロ電
圧回路に与える電圧可変回路を備えている。That is, according to the present invention, if the input voltage of the inverter circuit is varied, the same output as that obtained by varying the duty ratio can be obtained without varying the duty ratio of the switching pulse of the inverter circuit. The inverter of the present invention is an inverter circuit that converts DC from a DC power supply into an AC, and is provided between the DC power supply and the inverter circuit. When switching the inverter circuit,
A zero-voltage switching inverter including a zero-voltage circuit for setting an input voltage of the inverter circuit to a zero voltage, wherein the inverter is provided between the DC power supply and the zero-voltage circuit and varies a DC voltage from the DC power supply. And a voltage variable circuit to be applied to the zero voltage circuit.
【0017】また、前記電圧可変回路は、前記インバー
タ回路のスイッチングパルスのデューティ比が一定範囲
になるように、前記直流電圧を可変するのが好ましい。Further, it is preferable that the voltage variable circuit varies the DC voltage so that a duty ratio of a switching pulse of the inverter circuit is within a certain range.
【0018】前記インバータ回路を、PWMインバータ
回路とし、前記ゼロ電圧回路を、共振現象を利用してP
WMインバータ回路の入力電圧をゼロ電圧にする並列共
振DCリンク回路とし、前記電圧可変回路を、DC/D
Cコンバータとしてもよい。本発明のパワーコンディシ
ョナは、直流電源からの直流電圧を昇圧する昇圧回路
と、直流を交流に変換するインバータ回路と、前記昇圧
回路と前記インバータ回路との間に設けられて前記イン
バータ回路のスイッチング時に該インバータ回路の入力
電圧をゼロ電圧にするゼロ電圧回路とを備えるパワーコ
ンディショナであって、前記昇圧回路は、前記インバー
タ回路のスイッチングパルスのデューティ比が一定範囲
になるように、前記直流電圧を昇圧するものである。The inverter circuit is a PWM inverter circuit, and the zero voltage circuit is a P-type inverter circuit utilizing a resonance phenomenon.
A parallel resonant DC link circuit for reducing the input voltage of the WM inverter circuit to zero voltage, wherein the voltage variable circuit is a DC / D
It may be a C converter. The power conditioner of the present invention includes a booster circuit for boosting a DC voltage from a DC power supply, an inverter circuit for converting DC to AC, and a switching circuit for the inverter circuit provided between the booster circuit and the inverter circuit. A zero voltage circuit that sometimes makes the input voltage of the inverter circuit zero voltage, wherein the booster circuit is configured to control the DC voltage so that a duty ratio of a switching pulse of the inverter circuit is within a certain range. Is to increase the pressure.
【0019】本発明の太陽光発電システムは、太陽電池
と、該太陽電池からの直流を交流に変換する本発明のパ
ワーコンディショナとを備えるものである。The photovoltaic power generation system of the present invention includes a solar cell and the power conditioner of the present invention for converting DC from the solar cell into AC.
【0020】本発明のインバータによれば、電圧可変回
路によってインバータ回路の入力電圧を可変することが
できるので、例えば、前記入力電圧を高くすることによ
ってインバータ回路のスイッチングパルスのデューティ
比を小さくすることができ、逆に前記入力電圧を低くす
ることによって前記デューティ比を大きくすることがで
きることになり、したがって、前記入力電圧を可変する
ことによって、前記デューティ比を一定範囲にすること
ができる。According to the inverter of the present invention, the input voltage of the inverter circuit can be varied by the voltage variable circuit. For example, the duty ratio of the switching pulse of the inverter circuit can be reduced by increasing the input voltage. On the contrary, the duty ratio can be increased by lowering the input voltage. Therefore, by varying the input voltage, the duty ratio can be kept within a certain range.
【0021】また、本発明のインバータによれば、前記
一定範囲を、ゼロ電圧回路の共振動作が間に合う範囲と
することにより、出力電流の歪みを改善して高調波を抑
制できることになる。Further, according to the inverter of the present invention, by setting the certain range to a range where the resonance operation of the zero voltage circuit can be made in time, it is possible to improve the distortion of the output current and suppress the harmonics.
【0022】さらに、本発明のパワーコンディショナに
よれば、昇圧回路は、インバータ回路のスイッチングパ
ルスのデューティ比が一定範囲になるように、直流電源
からの直流電圧を昇圧してゼロ電圧回路に与えるので、
ゼロ電圧回路の共振動作が間に合わないといったことが
なく、出力電流の歪みを改善して高調波を抑制できるこ
とになる。Further, according to the power conditioner of the present invention, the booster circuit boosts the DC voltage from the DC power supply and supplies the boosted DC voltage to the zero voltage circuit so that the duty ratio of the switching pulse of the inverter circuit is within a certain range. So
The resonance operation of the zero voltage circuit is not missed, so that the distortion of the output current can be improved and harmonics can be suppressed.
【0023】また、本発明の太陽光発電システムによれ
ば、本発明のパワーコンディショナを備えているので、
軽負荷時や入力低下時などの出力電流の歪が改善されて
高調波の発生が低減される。Further, according to the photovoltaic power generation system of the present invention, since the power conditioner of the present invention is provided,
Distortion of the output current at the time of a light load or a drop in input is improved, and the generation of harmonics is reduced.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施
の形態について、詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0025】図1は、本発明の一つの実施の形態に係る
パワーコンディショナを備えた太陽光発電システムの要
部の構成図であり、上述の図6および図7に対応する部
分には、同一の参照符号を付す。FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a photovoltaic power generation system provided with a power conditioner according to one embodiment of the present invention, and a portion corresponding to FIG. 6 and FIG. The same reference numerals are given.
【0026】この実施の形態の太陽光発電システムは、
直流電源としての太陽電池1と、該太陽電池1からの直
流電力を、系統電源2と同期のとれた交流電力に変換す
るパワーコンディショナ3とを備えており、このパワー
コンディショナ3は、太陽電池1からの直流電圧を昇圧
する昇圧回路としてのDC/DCコンバータ4と、ゼロ
電圧スイッチングPWMインバータ5と、各部を制御す
るパワーコンディショナ制御部6とを備えるとともに、
従来と同様に系統の異常を検出して保護動作を行う保護
機能を備えている。The solar power generation system according to this embodiment
A solar cell 1 as a DC power supply and a power conditioner 3 for converting DC power from the solar cell 1 into AC power synchronized with a system power supply 2 are provided. A DC / DC converter 4 as a boosting circuit for boosting a DC voltage from the battery 1, a zero voltage switching PWM inverter 5, and a power conditioner control unit 6 for controlling each unit;
As in the conventional case, a protection function for detecting a system abnormality and performing a protection operation is provided.
【0027】ゼロ電圧スイッチングPWMインバータ5
は、直流電力を交流電力に変換するPWM制御形のイン
バータ回路7と、このインバータ回路7のスイッチング
時にインバータ回路7の入力電圧をゼロ電圧にするゼロ
電圧回路8とを備えており、このPWMインバータ5
は、スイッチングノイズやスイッチング損失を低減させ
るために、入力電圧をゼロ電圧にした状態で、インバー
タ回路7のスイッチング、いわゆるソフトスイッチング
を行うものである。Zero voltage switching PWM inverter 5
Includes a PWM control type inverter circuit 7 for converting DC power to AC power, and a zero voltage circuit 8 for setting the input voltage of the inverter circuit 7 to zero voltage when the inverter circuit 7 is switched. 5
Performs switching of the inverter circuit 7, that is, so-called soft switching, in a state where the input voltage is set to zero voltage in order to reduce switching noise and switching loss.
【0028】DC/DCコンバータ4は、従来例と同様
に、リアクトルL1、ダイオードD1、コンデンサC
1,C2およびスイッチング素子S1を備える昇圧形の
DC/DCコンバータであり、前記スイッチング素子S
1が後述のように制御される。The DC / DC converter 4 includes a reactor L1, a diode D1, and a capacitor C, as in the prior art.
, A step-up DC / DC converter including a switching element S1 and a switching element S1.
1 is controlled as described below.
【0029】ゼロ電圧回路8は、共振用リアクトルL
2、共振用コンデンサC3,C4、ダイオードD2〜D
5およびスイッチング素子S6〜S8を備える並列共振
DCリンク回路であり、共振動作によって一時的にイン
バータ回路7の入力電圧を0Vにするものであり、イン
バータ回路7のスイッチング時に、該インバータ回路7
の入力電圧がゼロ電圧になるように前記スイッチング素
子S6〜S8が制御される。The zero voltage circuit 8 includes a resonance reactor L
2. Resonant capacitors C3 and C4, diodes D2 to D
5 and a parallel resonant DC link circuit including switching elements S6 to S8, which temporarily reduces the input voltage of the inverter circuit 7 to 0 V by a resonance operation.
The switching elements S6 to S8 are controlled such that the input voltage of the switching elements S1 to S4 becomes zero.
【0030】インバータ回路7は、パルス幅を変化させ
て出力を制御するPWMインバータであり、PWMパル
スに基づくスイッチングパルスによってスイッチング素
子S2〜S5が制御される。The inverter circuit 7 is a PWM inverter for controlling the output by changing the pulse width, and the switching elements S2 to S5 are controlled by a switching pulse based on the PWM pulse.
【0031】パワーコンディショナ制御部6は、CPU
および論理回路などを備えており、インバータ回路7の
出力電圧をフィードバックし、それに基づく正弦波と基
準三角波とからインバータ回路7の各スイッチング素子
S2〜S5を制御するPWMパルスを出力するととも
に、インバータ回路7のスイッチング時に、該インバー
タ回路7の入力電圧がゼロ電圧になるように、ゼロ電圧
回路8のスイッチング素子S6〜S8を制御するもので
あり、かかる構成は、従来と同様である。The power conditioner control unit 6 includes a CPU
And a logic circuit, which feeds back an output voltage of the inverter circuit 7 and outputs a PWM pulse for controlling each of the switching elements S2 to S5 of the inverter circuit 7 from a sine wave and a reference triangular wave based on the feedback voltage. The switching elements S6 to S8 of the zero voltage circuit 8 are controlled so that the input voltage of the inverter circuit 7 becomes zero voltage at the time of switching of the inverter 7, and the configuration is the same as the conventional one.
【0032】この実施の形態では、インバータ回路7の
スイッチングパルスのデューティ比が90%程度以上あ
るいは10%程度以下になってゼロ電圧回路8の共振動
作が間に合わず、出力が得られなくなるというのを防止
するために、次のように構成している。In the present embodiment, it is assumed that the duty ratio of the switching pulse of the inverter circuit 7 becomes about 90% or more or about 10% or less, and the resonance operation of the zero voltage circuit 8 cannot be performed in time, so that no output can be obtained. In order to prevent this, the configuration is as follows.
【0033】すなわち、インバータ回路7のスイッチン
グパルスのデューティ比を、例えば90%にしなくて
も、DC/DCコンバータ4によってインバータ回路7
の入力電圧を高くすれば、実質的にデューティ比を90
%にした同様のインバータ回路7の出力を得ることがで
き、また、デューティ比を、例えば10%にしなくて
も、DC/DCコンバータ4によってインバータ回路7
の入力電圧を低くすれば、実質的にデューティ比を10
%にした同様のインバータ回路7の出力を得ることがき
るという点に着目し、DC/DCコンバータ4によって
その出力電圧、すなわち、インバータ回路7の入力電圧
を可変している。That is, even if the duty ratio of the switching pulse of the inverter circuit 7 is not set to, for example, 90%, the DC / DC converter 4 allows the inverter circuit 7 to operate.
, The duty ratio is substantially 90
% Of the output of the inverter circuit 7 can be obtained. Even if the duty ratio is not 10%, for example, the inverter circuit 7 can be obtained by the DC / DC converter 4.
, The duty ratio can be substantially reduced to 10
Paying attention to the fact that the output of the same inverter circuit 7 can be obtained in%, the output voltage, that is, the input voltage of the inverter circuit 7 is varied by the DC / DC converter 4.
【0034】従来では、DC/DCコンバータ4は、一
定電圧になるように昇圧していたのに対して、この実施
の形態では、DC/DCコンバータ4は、インバータ回
路7のスイッチングパルスのデューティ比が一定範囲、
例えば、20%〜80%になるように昇圧している。Conventionally, the DC / DC converter 4 boosts the voltage to a constant voltage. In this embodiment, however, the DC / DC converter 4 uses the duty ratio of the switching pulse of the inverter circuit 7. Is a certain range,
For example, the pressure is increased so as to be 20% to 80%.
【0035】すなわち、図2に示されるように、デュー
ティ比が、20%以下に相当する部分では、従来の一定
電圧Vsよりも低い電圧に昇圧し、20%〜80%の範
囲では、従来と同様の一定電圧Vsに昇圧し、80%以
上に相当する部分では、従来の一定電圧Vsよりも高い
電圧に昇圧し、インバータ回路7の入力電圧とデューテ
ィ比との積が常に一定になるように制御しており、この
ようにインバータ回路7の入力電圧を制御することによ
り、インバータ回路7のスイッチングパルスのデューテ
ィ比が、20%以下あるいは80%以上にならないよう
にしている。That is, as shown in FIG. 2, in a portion where the duty ratio is equal to or less than 20%, the voltage is boosted to a voltage lower than the conventional constant voltage Vs. The voltage is increased to the same constant voltage Vs, and in a portion corresponding to 80% or more, the voltage is increased to a voltage higher than the conventional constant voltage Vs so that the product of the input voltage of the inverter circuit 7 and the duty ratio is always constant. By controlling the input voltage of the inverter circuit 7 in this way, the duty ratio of the switching pulse of the inverter circuit 7 is prevented from becoming less than 20% or more than 80%.
【0036】図3は、かかるDC/DCコンバータ4お
よびインバータ回路7の制御を行うパワーコンディショ
ナ制御部6の要部の機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of a main part of the power conditioner control section 6 for controlling the DC / DC converter 4 and the inverter circuit 7.
【0037】D/A変換器10によってD/A変換され
たCPU9からの基準正弦波とインバータ回路7の出力
電圧とがオペアンプ11に入力されてその誤差電圧が増
幅され、このオペアンプ11の出力と発振器12からの
基準三角波とがPWMコンパレータ13で比較されてそ
の比較出力であるPWMパルスに基づいてインバータ回
路7のスイッチング素子S2〜S5が制御されるととも
に、このPWMパルスがCPU9に取り込まれる。The reference sine wave from the CPU 9 which has been D / A converted by the D / A converter 10 and the output voltage of the inverter circuit 7 are input to the operational amplifier 11 and the error voltage thereof is amplified. The reference triangular wave from the oscillator 12 is compared by the PWM comparator 13 to control the switching elements S2 to S5 of the inverter circuit 7 based on the PWM pulse which is the comparison output, and the PWM pulse is taken into the CPU 9.
【0038】一方、CPU9は、このPWMパルスに基
づいて、上述の図2の特性になるように基準電圧データ
を出力し、この基準電圧データが、D/A変換器14で
D/A変換されてオペアンプ15の一方の入力に与えら
れ、このオペアンプ15の他方の入力には、DC/DC
コンバータ4の出力電圧が与えられて誤差電圧が増幅さ
れ、このオペアンプ15の出力と発振器16からの基準
三角波とがPWMコンパレータ17で比較されてその比
較出力によってDC/DCコンバータ4のスイッチング
素子S1が制御されるのである。On the other hand, the CPU 9 outputs reference voltage data based on the PWM pulse so as to have the characteristics shown in FIG. 2, and the D / A converter 14 converts the reference voltage data into a digital signal. Is applied to one input of an operational amplifier 15, and the other input of the operational amplifier 15 is connected to DC / DC
The output voltage of the converter 4 is applied to amplify the error voltage, and the output of the operational amplifier 15 and the reference triangular wave from the oscillator 16 are compared by the PWM comparator 17, and the comparison output causes the switching element S1 of the DC / DC converter 4 to operate. It is controlled.
【0039】なお、本発明は、この図3の機能ブロック
図に限らず、ソフト処理によって行ってもよいのは勿論
であり、また、電圧制御形に限らず、電流制御形であっ
てもよいのは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the functional block diagram of FIG. 3, but may be carried out by software processing. The present invention is not limited to the voltage control type but may be a current control type. Of course.
【0040】図4は、この実施の形態のスイッチングパ
ルスとゼロ電圧スイッチングによるインバータ回路7の
入力電圧を示す図8に対応するタイミングチャートであ
り、同図(A),(B)は、スイッチングパルスのデュ
ーティ比が50%のときのスイッチングパルスとインバ
ータ回路7の入力電圧とをそれぞれ示し、同図(C),
(D)は、従来のデューティ比90%に相当するスイッ
チングパルスとインバータ回路7の入力電圧とをそれぞ
れ示し、同図(E),(F)は、従来のデューティ比1
0%に相当するスイッチングパルスとインバータ回路7
の入力電圧とをそれぞれ示している。FIG. 4 is a timing chart corresponding to FIG. 8 showing the switching pulse and the input voltage of the inverter circuit 7 by the zero voltage switching according to this embodiment. FIGS. FIG. 3C shows the switching pulse and the input voltage of the inverter circuit 7 when the duty ratio is 50%.
(D) shows the switching pulse corresponding to the conventional duty ratio of 90% and the input voltage of the inverter circuit 7, respectively, and FIGS. (E) and (F) show the conventional duty ratio of 1%.
Switching pulse equivalent to 0% and inverter circuit 7
And the input voltage of each.
【0041】この図4(C),(D)に示されるよう
に、従来では、デューティ比90%であったが、この実
施の形態では、DC/DCコンバータ4によってインバ
ータ回路7の入力電圧を、図2の特性に従って高くする
ことによって、デューティ比を、共振動作が間に合う8
0%に制限しながら実質的にデューティ比を90%にし
たの同じ出力を得ることができ、図8(C),(D)の
ように共振動作が間に合わずに出力が得られないといっ
たことがない。As shown in FIGS. 4C and 4D, the duty ratio is 90% in the prior art, but in this embodiment, the input voltage of the inverter circuit 7 is changed by the DC / DC converter 4. 2, the duty ratio can be increased in time for the resonance operation to be sufficient.
The same output as when the duty ratio is substantially set to 90% can be obtained while limiting to 0%, and the output cannot be obtained because the resonance operation is not in time as shown in FIGS. 8 (C) and 8 (D). There is no.
【0042】また、この図4(E),(F)に示される
ように、従来では、デューティ比10%であったが、こ
の実施の形態では、DC/DCコンバータ4によってイ
ンバータ回路7の入力電圧を、図2の特性に従って低く
することによって、デューティ比を、共振動作が間に合
う20%に制限しながら実質的にデューティ比を10%
にしたの同じ出力を得ることができ、図8(E),
(F)のように共振動作が間に合わずに出力が得られな
いといったことがない。As shown in FIGS. 4 (E) and 4 (F), the duty ratio is conventionally 10%, but in this embodiment, the input of the inverter circuit 7 is controlled by the DC / DC converter 4. By lowering the voltage according to the characteristics of FIG. 2, the duty ratio is substantially reduced to 10% while limiting the duty ratio to 20% at which resonance operation can be performed.
8 (E), the same output can be obtained.
There is no case where an output cannot be obtained because the resonance operation is not in time as in (F).
【0043】なお、DC/DCコンバータ4は、上述の
ようにインバータ回路7の入力電圧とデューティ比との
積が常に一定になるようにしているので、図4(C),
(E)と図8(C),(E)の斜線を施した面積は等し
くなっている。Since the product of the input voltage of the inverter circuit 7 and the duty ratio is always constant in the DC / DC converter 4 as described above, FIG.
The shaded areas in FIG. 8E and FIGS. 8C and 8E are equal.
【0044】図5は、インバータ回路7の入力電圧およ
び出力電圧を示しており、同図(A),(B)は、従来
例のインバータ回路7の入力電圧および出力電圧をそれ
ぞれ示し、同図(C),(D)は、この実施の形態のイ
ンバータ回路7の入力電圧および出力電圧をそれぞれ示
している。FIGS. 5A and 5B show the input voltage and the output voltage of the inverter circuit 7, and FIGS. 5A and 5B show the input voltage and the output voltage of the conventional inverter circuit 7, respectively. (C) and (D) show the input voltage and the output voltage of the inverter circuit 7 of this embodiment, respectively.
【0045】従来では、インバータ回路7の入力電圧
は、同図(A)に示されるように一定電圧であったけれ
ども、この実施の形態では、同図(C)に示されるよう
に、デューティ比が、20%以下に相当する期間では低
く、80%以上に相当する期間では高くしており、これ
によって、デューティ比を20%〜80%に制限しなが
ら同図(B),(D)に示されるように、実質的に従来
例と同じ出力を得ることができる。Conventionally, the input voltage of the inverter circuit 7 was a constant voltage as shown in FIG. 5A, but in this embodiment, as shown in FIG. However, it is low in the period corresponding to 20% or less, and is high in the period corresponding to 80% or more. As a result, while limiting the duty ratio to 20% to 80%, FIGS. As shown, substantially the same output as the conventional example can be obtained.
【0046】このように、インバータ回路7の入力電圧
を、DC/DCコンバータ4によって可変することによ
り、インバータ回路7のスイッチングパルスのデューテ
ィ比を、ゼロ電圧回路8の共振動作が間に合う一定の範
囲に制限しつつ、実質的には、デューティ比を制限して
いないのと同じ出力を得るようにしているので、従来の
ようにゼロ電圧回路の共振動作が間に合わず、出力が得
られないといったことがなく、これによって出力電流の
歪を改善して高調波の発生を低減できることになる。As described above, by changing the input voltage of the inverter circuit 7 by the DC / DC converter 4, the duty ratio of the switching pulse of the inverter circuit 7 can be set within a certain range in which the resonance operation of the zero voltage circuit 8 can be performed. While limiting, the output is virtually the same as when the duty ratio is not limited, so that the resonance operation of the zero voltage circuit is not in time and the output cannot be obtained as in the past. Instead, this can improve the distortion of the output current and reduce the generation of harmonics.
【0047】上述の実施の形態では、系統連系型の太陽
光発電システムに適用して説明したけれども、本発明の
他の実施の形態として、系統とは独立した独立型の太陽
光発電システムに適用してもよいのは勿論である。Although the above embodiment has been described by applying the present invention to a grid-connected photovoltaic power generation system, another embodiment of the present invention relates to an independent photovoltaic power generation system independent of a grid. Of course, it may be applied.
【0048】また、本発明のインバータおよびパワーコ
ンディショナは、太陽電池を直流電源とする太陽光発電
システムに限らず、燃料電池などの他の分散型電源シス
テムに適用してもよく、あるいは、インバータエアコン
システムなどに適用してもよい。The inverter and the power conditioner of the present invention are not limited to a solar power generation system using a solar cell as a DC power supply, but may be applied to other distributed power supply systems such as a fuel cell. It may be applied to an air conditioner system or the like.
【0049】また、上述の実施の形態では、デューティ
比を、20%〜80%の範囲になるようにしたけれど
も、この範囲に限らないのは勿論である。Further, in the above-described embodiment, the duty ratio is set in the range of 20% to 80%, but it is needless to say that the duty ratio is not limited to this range.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、DC/D
Cコンバータなどの電圧可変回路によって直流電圧を可
変することにより、インバータ回路の入力電圧を可変す
ることができるので、インバータ回路のスイッチングパ
ルスのデューティ比を、並列共振DCリンク回路などの
ゼロ電圧回路の共振動作が間に合う一定範囲に制限しつ
つ、実質的にデューティ比を制限していないのと同じ出
力を得ることができ、これによって、従来のようにゼロ
電圧回路の共振動作が間に合わず、出力が得られないと
いったことがなくなり、出力電流の歪を改善して高調波
の発生を低減できることになる。As described above, according to the present invention, DC / D
Since the input voltage of the inverter circuit can be varied by varying the DC voltage by a voltage variable circuit such as a C converter, the duty ratio of the switching pulse of the inverter circuit can be reduced by using a zero voltage circuit such as a parallel resonant DC link circuit. It is possible to obtain the same output that does not substantially limit the duty ratio while limiting to a certain range in which the resonance operation can be performed in time. It is no longer possible to obtain the output current, thereby improving the distortion of the output current and reducing the generation of harmonics.
【図1】本発明の一つの実施の形態に係る太陽光発電シ
ステムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to one embodiment of the present invention.
【図2】図1のDC/DCコンバータの特性を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing characteristics of the DC / DC converter of FIG.
【図3】図1のパワーコンディショナ制御部の要部の機
能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of a main part of a power conditioner control unit of FIG. 1;
【図4】図1のスイッチングパルスおよびインバータ回
路の入力電圧のタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart of a switching pulse and an input voltage of an inverter circuit of FIG. 1;
【図5】インバータ回路の入力電圧および出力電圧を示
す図である。FIG. 5 is a diagram showing an input voltage and an output voltage of the inverter circuit.
【図6】従来例の太陽光発電システムの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional solar power generation system.
【図7】ゼロ電圧スイッチングPWMインバータを用い
たシステムの構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a system using a zero voltage switching PWM inverter.
【図8】従来例のスイッチングパルスおよびインバータ
回路の入力電圧のタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart of a switching pulse and an input voltage of an inverter circuit of a conventional example.
1 太陽電池 3,30 パワーコンディショナ 4 DC/DCコンバータ 5 ゼロ電圧スイッチングPW
Mインバータ 7 インバータ回路 8 ゼロ電圧回路 6,60 パワーコンディショナ制御
部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 3,3 0 Power conditioner 4 DC / DC converter 5 Zero voltage switching PW
M inverter 7 Inverter circuit 8 Zero voltage circuit 6,6 0 Power conditioner controller
Claims (5)
ンバータ回路と、前記直流電源と前記インバータ回路と
の間に設けられて前記インバータ回路のスイッチング時
に、該インバータ回路の入力電圧をゼロ電圧にするゼロ
電圧回路とを備えるゼロ電圧スイッチングのインバータ
であって、 前記直流電源と前記ゼロ電圧回路との間に設けられて前
記直流電源からの直流電圧を可変して前記ゼロ電圧回路
に与える電圧可変回路を備えることを特徴とするインバ
ータ。An inverter circuit for converting a direct current from a direct current power supply into an alternating current, and an input voltage of the inverter circuit being reduced to zero voltage when the inverter circuit is switched between the direct current power supply and the inverter circuit. A zero-voltage switching inverter, comprising: a zero-voltage switching inverter provided between the DC power supply and the zero-voltage circuit, the DC voltage from the DC power supply being variable and applied to the zero-voltage circuit. An inverter comprising a circuit.
路のスイッチングパルスのデューティ比が一定範囲にな
るように、前記直流電圧を可変するものである請求項1
記載のインバータ。2. The voltage variable circuit varies the DC voltage such that a duty ratio of a switching pulse of the inverter circuit is within a certain range.
Inverter as described.
タ回路であり、前記ゼロ電圧回路は、共振現象を利用し
てPWMインバータ回路の入力電圧をゼロ電圧にする並
列共振DCリンク回路であり、前記電圧可変回路は、D
C/DCコンバータである請求項1または2記載のイン
バータ。3. The inverter circuit is a PWM inverter circuit, and the zero voltage circuit is a parallel resonant DC link circuit that makes an input voltage of the PWM inverter circuit zero voltage using a resonance phenomenon, and the voltage variable. The circuit is D
3. The inverter according to claim 1, wherein the inverter is a C / DC converter.
回路と、直流を交流に変換するインバータ回路と、前記
昇圧回路と前記インバータ回路との間に設けられて前記
インバータ回路のスイッチング時に該インバータ回路の
入力電圧をゼロ電圧にするゼロ電圧回路とを備えるパワ
ーコンディショナであって、 前記昇圧回路は、前記インバータ回路のスイッチングパ
ルスのデューティ比が一定範囲になるように、前記直流
電圧を昇圧することを特徴とするパワーコンディショ
ナ。4. A booster circuit for boosting a DC voltage from a DC power supply, an inverter circuit for converting DC to AC, and the inverter provided between the booster circuit and the inverter circuit when the inverter circuit is switched. A booster circuit that boosts the DC voltage so that a duty ratio of a switching pulse of the inverter circuit is within a certain range. A power conditioner characterized by the following.
流に変換する請求項4記載のパワーコンディショナとを
備えることを特徴とする太陽光発電システム。5. A photovoltaic power generation system comprising: a solar cell; and the power conditioner according to claim 4, which converts a direct current from the solar cell into an alternating current.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8309209A JPH10155280A (en) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | Inverters, power conditioners and solar power systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8309209A JPH10155280A (en) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | Inverters, power conditioners and solar power systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10155280A true JPH10155280A (en) | 1998-06-09 |
Family
ID=17990247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8309209A Pending JPH10155280A (en) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | Inverters, power conditioners and solar power systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10155280A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000091608A (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-31 | Omron Corp | Power control device and solar power generation system using the same |
| JP2005229783A (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Omron Corp | Power conditioner for fuel cell power generation system and fuel cell power generation system using the same |
| WO2006125409A3 (en) * | 2005-05-20 | 2008-01-17 | Sma Technologie Ag | Power inverter |
| US8688287B2 (en) | 2009-09-18 | 2014-04-01 | Sparq Systems Inc. | Distributed power generation interface |
| JP2015142418A (en) * | 2014-01-28 | 2015-08-03 | 株式会社東芝 | Switching controller and control method of drive circuit |
-
1996
- 1996-11-20 JP JP8309209A patent/JPH10155280A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000091608A (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-31 | Omron Corp | Power control device and solar power generation system using the same |
| JP2005229783A (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Omron Corp | Power conditioner for fuel cell power generation system and fuel cell power generation system using the same |
| WO2006125409A3 (en) * | 2005-05-20 | 2008-01-17 | Sma Technologie Ag | Power inverter |
| US8688287B2 (en) | 2009-09-18 | 2014-04-01 | Sparq Systems Inc. | Distributed power generation interface |
| US9680364B2 (en) | 2009-09-18 | 2017-06-13 | Sparq Systems Inc. | Distributed power generation interface |
| JP2015142418A (en) * | 2014-01-28 | 2015-08-03 | 株式会社東芝 | Switching controller and control method of drive circuit |
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