CN103427696B - 逆变器装置以及太阳光发电系统 - Google Patents

Abstract

提供一种逆变器装置以及太阳光发电系统。在功率调节器中，将来自太阳电池的直流电力更高效地变换为交流电力。逆变器装置具备：具有串联连接的第1开关以及第2开关，并连接在直流电源上的第1开关群；一端连接在第1开关与第2开关的第1连接点上的电容器；具有串联连接的第3开关以及第4开关，与电容器并联连接的第2开关群；通过对第1开关、第2开关、第3开关、以及第4开关进行通断控制，将来自直流电源的直流电压变换为交流电压，从第3开关与第4开关的第2连接点输出交流电压的开关控制部；以及连接在第2连接点，将交流电压的脉冲波形进行平滑化的平滑电路。

Description

逆变器装置以及太阳光发电系统

技术领域

本发明涉及一种逆变器装置以及太阳光发电系统。

背景技术

功率调节器通过将构成逆变器电路的多个开关进行通断,将来自太阳电池的直流电力变换为交流电力。专利文献1以及专利文献2提出了通过降低逆变器电路的开关的开关损耗，来提高从直流电力向交流电力的变换的效率的功率调节器。

专利文献1：日本特开2010-220320号公报

专利文献2：日本特开2010-220321号公报

发明内容

发明要解决的问题

在这种功率调节器中，希望更高效地变换来自太阳电池的直流电力为交流电力。

用于解决问题的方案

与本发明有关的逆变器装置，具备：第1开关群，其具有串联连接的第1开关以及第2开关，并连接在直流电源；电容器，其一端连接在第1开关与第2开关的第1连接点；第2开关群，其具有串联连接的第3开关以及第4开关，并与电容器并联连接；开关控制部，其通过对第1开关、第2开关、第3开关、以及第4开关进行通断控制而将来自直流电源的直流电压变换为交流电压，从第3开关与第4开关的第2连接点输出交流电压；以及平滑电路，其连接在第2连接点，使交流电压的脉冲波形平滑化。

在上述逆变器装置中，开关控制部也可以使第1开关以及第2开关交互地通断、且使第3开关以及第4开关交互地通断。开关控制部也可以在使第1开关以及第2开关交互地通断、且使第3开关以及第4开关交互地通断之后，以断开第1开关、接通第2开关的状态使第3开关以及第4开关交互地通断。

在上述逆变器装置中，开关控制部也可以以接通第3开关且断开第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断、以接通第1开关且断开第2开关的状态使第3开关以及第4开关交互地通断。开关控制部也可以在以接通第1开关且断开第2开关的状态使第3开关以及第4开关交互地通断之后，以接通第3开关且断开第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断。开关控制部也可以在以接通第3开关且断开第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断之后，以断开第1开关且接通第2开关的状态使第3开关以及第4开关交互地通断。

上述逆变器装置也可以还具备电压测量部，该电压测量部测量连接在平滑电路的输出侧的系统电源的电压，开关控制部根据系统电源的电压，决定从以接通第3开关且断开第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断的动作切换为以接通第1开关且断开第2开关的状态使第3开关以及第4开关交互地通断的动作的定时。

上述逆变器装置也可以连接在三相交流电源，开关控制部为了从平滑电路输出与应该同步交流电压的相位的基准交流电压的基准电位相比使基准交流电压向正侧移动预先确定的电位的交流电压的脉冲波形，对第1开关、第2开关、第3开关、以及第4开关进行通断控制。

在上述逆变器装置中，开关控制部也可以在以断开第1开关、接通第2开关的状态使第3开关以及第4开关交互地通断之后，以接通第3开关、断开第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断。

在上述逆变器装置中，开关控制部也可以在以接通第3开关、断开第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断之后，继续接通第1开关、断开第2开关、断开第3开关、以及接通第4开关的状态。

在上述逆变器装置中，开关控制部也可以在将接通第1开关、断开第2开关、断开第3开关、以及接通第4开关的状态在比2π/3长的期间继续的情况下，以接通第3开关、断开第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断，接着以断开第3开关、接通第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断之后，继续接通第1开关、断开第2开关、断开第3开关、以及接通第4开关的状态。

在上述逆变器装置中，开关控制部也可以在继续了接通第1开关、断开第2开关、断开第3开关、以及接通第4开关的状态之后，以接通第3开关、断开第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断。

在上述逆变器装置中，开关控制部也可以在使接通第1开关、断开第2开关、断开第3开关、以及接通第4开关的状态在比2π/3长的期间继续的情况下，使接通第1开关、断开第2开关、断开第3开关、以及接通第4开关的状态继续，接着,以断开第3开关、接通第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断之后，以接通第3开关、断开第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断。

在上述逆变器装置中，开关控制部也可以在以接通第3开关、断开第4开关的状态使第1开关以及第2开关交互地通断之后，以断开第1开关、接通第2开关的状态使第3开关以及第4开关交互地通断。

与本发明有关的太阳光发电系统具有：太阳电池；以及将来自太阳电池的直流电压变换为交流电压的上述逆变器装置。

此外，上述的发明的概要并非列举出本发明的必要特征的全部。另外，这些特征群的子组合也还能够成为发明。

附图说明

图1是表示与本实施方式有关的功率调节器的电路结构的图。

图2A是表示控制法1中的第1电压指令值的一个例子的图。

图2B是表示控制法1中的第2电压指令值的一个例子的图。

图2C是表示应该从功率调节器输出的基准交流电压的波形的一个例子的图。

图3A是表示控制法2中的第1电压指令值的一个例子的图。

图3B是表示控制法2中的第2电压指令值的一个例子的图。

图4是表示控制法2中的各开关的开关条件的一个例子的图。

图5是表示将功率调节器应用于三相四线制的电源的情况下的电路结构的图。

图6是表示应用于三相四线制的电源的情况下从各相的功率调节器输出的电压波形的一个例子的图。

图7A是表示控制法3中的第1电压指令值的一个例子的图。

图7B是表示控制法3中的第1电压指令值的一个例子的图。

图8是表示控制法3中的各开关的开关条件的一个例子的图。

图9A是表示控制法3中的第1电压指令值的一个例子的图。

图9B是表示控制法3中的第1电压指令值的一个例子的图。

图10是表示控制法3中的各开关的开关条件的一个例子的图。

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式说明本发明,不过，以下的实施方式并不限定权利要求所涉及的发明，另外，在实施方式中说明的特征组合并非全部为发明的解决手段所必须的。

图1是表示与本实施方式有关的功率调节器100的电路结构的图。功率调节器100例如用于太阳光发电系统。功率调节器100是逆变器装置的一个例子。功率调节器100与直流电源70、和系统电源80相连接。直流电源70例如是太阳电池。功率调节器100将来自直流电源70的直流电压变换为交流电压,与系统电源80联网运行。

功率调节器100具备第1电容器30、第1开关群10、第2电容器32、第2开关群20、平滑电路40、开关控制部50、第1电压传感器34、第2电压传感器35、以及第3电压传感器36。第1电容器30经由一个输入端子61以及另一个输入端子62与直流电源70并联连接，将从直流电源70输出的直流电压进行平滑化。另一个输入端子62连接在作为基准电位的接地。

第1开关群10与直流电源70以及第1电容器30并联连接。第1开关群10具有串联连接的第1开关12以及第2开关14。第1开关12以及第2开关14例如包含MOS型场效应晶体管、绝缘栅型双极晶体管（IGBT）等的开关元件。另外，第1开关12以及第2开关14包含二极管，二极管对开关元件反并联。第1开关12的一端连接在一个输入端子61，第1开关的另一端连接在第2开关14的一端。第2开关14的另一端连接在另一个输入端子62。即，第2开关14的另一端连接在接地。

第2电容器32的一端连接在第1开关12与第2开关14的第1连接点16。第2开关群20与第2电容器32并联连接。第2开关群20具有串联连接的第3开关22以及第4开关24。第3开关22以及第4开关24例如包含MOS型场效应晶体管、绝缘栅型双极晶体管（IGBT）等的开关元件。另外，第3开关22以及第4开关24包含二极管，二极管对开关元件反并联。第3开关22的一端连接在第2电容器32的一端。第3开关22的另一端连接在第4开关24的一端。第4开关24的另一端连接在第2电容器32的另一端。

开关控制部50通过对第1开关12、第2开关14、第3开关22、以及第4开关24进行通断控制而将来自直流电源70的直流电压变换为交流电压，从第3开关22与第4开关24的第2连接点26输出交流电压。平滑电路40连接在第2连接点26，将交流电压的脉冲波形进行平滑化。平滑电路40具备线圈42以及第3电容器44。线圈42的一端连接在第2连接点26，线圈42的另一端连接在第3电容器44的一端。第3电容器44的一端连接在一个输出端子63。第3电容器44的另一端连接在另一个输出端子64。第3电容器44的另一端还连接在接地。

第1电压传感器34测量输入在功率调节器100中的直流电源70的电压E1。第2电压传感器35测量第2电容器32的电压E2。第3电压传感器36测量从功率调节器100输出的交流电压、即作为系统电源80的电压的系统电压。开关控制部50根据从第1电压传感器34、第2电压传感器35以及第3电压传感器36获取的电压信息来对第1开关12、第2开关14、第3开关22、以及第4开关24进行PWM控制而将来自直流电源70的直流电压变换为与系统电源80所输出的基准交流电压的相位同步的交流电压。

下面，对开关控制部50的第1开关12、第2开关14、第3开关22、以及第4开关24的具体通断控制的次序分别说明控制法1、控制法2、以及控制法3。

<控制法1>

开关控制部50在作为基准交流电压的正侧的半周期的期间I中使第1开关12以及第2开关14交互地通断、并且使第3开关22以及第4开关24交互地通断。开关控制部50在基准交流电压的正侧的半周期中使第1开关12以及第2开关14交互地通断、并且使第3开关22以及第4开关24交互地通断之后，在作为基准交流电压的负侧的半周期的期间II中以断开第1开关12、接通第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断。

开关控制部50根据表示与基准交流电压的相位同步的正侧的半波整流波形的如图2A所示那样的第1电压指令值200来使第1开关12以及第2开关14交互地通断。在第1开关12接通、第2开关14断开的情况下，第1连接点16的电位表示一个输入端子61的电位、即直流电源70的电压E1。另一方面，在第1开关12断开、第2开关14接通的情况下，第1连接点16的电位表示其它的输入端子62的电位、即接地的电位。

另外，开关控制部50根据表示与基准交流电压的相位同步的如图2B所示那样的负侧的全波整流波形的第2电压指令值202来使第3开关22以及第4开关24交互地通断。在接通第3开关22、断开第4开关24的情况下，第2连接点26的电位表示第2电容器32的一端侧的电位、即第1连接点16的电位。另一方面，在断开第3开关22、接通第4开关24的情况下，第2连接点26的电位表示从第1连接点16的电位减去第2电容器32的两端的电位差（第2电容器32的电压E2）的电位。

这里，第1电压指令值200所表示的电压的最大值表示基准交流电压的最大值的2倍的大小。另一方面，第2电压指令值202所表示的电压的最小值表示与基准交流电压的最小值相同的值。由此，第1开关12以及第2开关14根据第1电压指令值200来进行PWM控制、第3开关22以及第4开关24根据第2电压指令值202来进行PWM控制，由此功率调节器100能够输出与基准交流电压同步的如图2C的标记210所示那样的交流电压。

这里，控制法1中的第1电压指令值200可表示如下。

[数式1]

另外，控制法1中的第2电压指令值202可表示如下。

[数式2]

这里，v_1ref表示第1电压指令值、v_2ref表示第2电压指令值、Vs表示基准交流电压。

开关控制部50基于由第3电压传感器36测量的系统电源的电压来决定从以接通第3开关22且断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断的动作切换为以接通第1开关12且断开第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断的动作的定时。更具体地说，开关控制部50通过检测第3电压传感器36所测量的电压的过零点，控制切换使第1开关12以及第2开关14交互地通断的期间I、与继续断开第1开关12、接通第2开关14的状态的期间II的定时。另外，开关控制部50控制在使第1开关12以及第2开关14交互地通断、或者使第3开关22以及第4开关24交互地通断而进行PWM控制的情况下的脉宽使得第2电压传感器35所测量的第2电容器32的电压E2的峰值电压的大小成为基准交流电压Vs的√2倍以上。

根据控制法1，能够将功率调节器100应用于单相二线制、单相三线制、三相三线制、或者三相四线制的电源。并且，根据控制法1，不需要在基准交流电压的负侧的半周期中进行第1开关12以及第2开关14的通断控制。由此，在基准交流电压的负侧的半周期中，能够消除将第1开关12以及第2开关14进行通断所伴随的开关损耗。

<控制法2>

开关控制部50根据图3A所示的第1电压指令值200以及图3B所示的第2电压指令值202，在期间I、期间II、期间III、以及期间IV的各个期间中根据如图4所示那样的通断条件来对第1开关12、第2开关14、第3开关22、以及第4开关24进行通断控制，由此将来自直流电源70的直流电压变换为应该从功率调节器100输出的基准交流电压、即与系统电源80所输出的交流电压同步的交流电压。

控制法2中的第1电压指令值200可表示如下。开关控制部50根据第1电压指令值200对第1开关12以及第2开关14在期间I以及期间III中进行PWM控制。

[数式3]

另外，控制法2中的第2电压指令值202可表示如下。开关控制部50根据第2电压指令值202将第3开关22以及第4开关24在期间II以及期间IV中进行PWM控制。

[数式4]

这里，v_1ref表示第1电压指令值、v_2ref表示第2电压指令值、Vs表示基准交流电压、Vin表示输入在功率调节器100的直流电源70的电压E1、σ1表示期间II的宽度的一半的期间。

开关控制部50在期间I中以接通第3开关22且断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断。在以接通第3开关22且断开第4开关24的状态使第1开关12接通、第2开关14断开的情况下，第2连接点26的电位成为作为一个输入端子61的电位的直流电源70的电压E1。另外，在以接通第3开关22且断开第4开关24的状态使第1开关12断开、第2开关14接通的情况下，第2连接点26的电位成为接地的电位GND。由此，在期间I中，从第2连接点26输出交互地重复直流电源70的电压E1、和接地的电位GND的脉冲波形的电压。

另外，开关控制部50在期间I的后续的期间II中，以接通第1开关12且断开第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断。在以接通第1开关12且断开第2开关14的状态使第3开关22接通、第4开关24断开的情况下，第2连接点26的电位成为直流电源70的电压E1。另外，在以接通第1开关12且断开第2开关14的状态使第3开关22断开、第4开关24接通的情况下，第2连接点26的电位成为直流电源70的电压E1与第2电容器32的电压E2的差分E1-E2。由此，在期间II中，从第2连接点26输出交互地重复直流电源70的电压E1和差分E1-E2的脉冲波形的电压。

开关控制部50在期间II中，以接通第1开关12且断开第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断之后，在期间II的后续的期间III中，以与期间I相同的条件以接通第3开关22且断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断。由此，在期间III中，从第2连接点26输出交互地重复直流电源70的电压E1、和接地的电位GND的脉冲波形的电压。

另外，开关控制部50在期间III中，以接通第3开关22且断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断之后，在期间III的后续的期间IV中以断开第1开关12且接通第2开关的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断。在以断开第1开关12且接通第2开关的状态使接通第3开关22、断开第4开关24的情况下，第2连接点26的电位成为接地的电位GND。另外，在以断开第1开关12且接通第2开关的状态使断开第3开关22、接通第4开关24的情况下，第2连接点26的电位成为第2电容器32的另一端的电位-E2。由此，在期间IV中，从第2连接点26输出交互地重复电位GND和电位-E2的脉冲波形的电压。

如以上所述，开关控制部50通过根据各个期间中的各个开关条件控制各个开关的通断的期间来执行PWM控制，使来自直流电源70的直流电压变换为与基准交流电压的相位同步的交流电压。

这里，开关控制部50根据直流电源的电压E1以及第2电容器32的电压E2来决定从以接通第3开关22且断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断的动作切换为以接通第1开关12且断开第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断的动作的定时。即，开关控制部50根据直流电源70的电压E1以及第2电容器32的电压E2来决定从期间I切换为期间II的定时。

更具体地说，开关控制部50将基准交流电压从负切换为正的过零的定时到基准交流电压成为E1-E2的定时为止决定为期间I。同样地，开关控制部50根据直流电源的电压E1以及第2电容器32的电压E2来决定从期间II切换为期间III的定时。更具体地说，开关控制部50切换为期间II之后，将基准交流电压再次成为E1-E2的定时为止决定为期间II。并且，开关控制部50将基准交流电压再次成为E1-E2的定时到基准交流电压从正切换为负的过零的定时为止决定为期间III。而且，开关控制部50将基准交流电压从正切换为负的过零的定时到基准交流电压从负切换为正的过零的定时为止决定为期间IV。

这里，在直流电源70为太阳电池的情况下，功率调节器100为了从太阳电池输出最大电力而使来自直流电源70的输入电压变动。由此，直流电源70的电压E1发生变动。因此，例如，开关控制部50从第1电压传感器34获取表示直流电源70的电压E1的电压信息。而且，开关控制部50获取预先存储在功率调节器100所具备的存储器等的第2电容器32的电压E2。并且，开关控制部50计算出电压E1与电压E2的差分E1-E2。接着，开关控制部50参照表示预先确定的基准交流电压的波形的电压指令值来计算出从基准交流电压从负切换为正的过零的定时到基准交流电压成为E1-E2的定时为止的时间，将该时间设定为期间I。开关控制部50计算出从基准交流电压成为E1-E2的定时到基准交流电压再次成为E1-E2的定时为止的时间，将该时间设定为期间II。

此外，在第2电容器32的电压为固定值的情况下，表示切换开关条件的定时的各个期间将直流电源70的电压E1确定为参数。由此，也可以将各个期间对电压E1的每个大小预先算出并登记在存储器。在这种情况下，开关控制部50参照存储器将与通过第1电压传感器34所测量的直流电源70的电压E1的大小相关联的各个期间决定为表示切换开关条件的定时的各个期间。

另一方面，如果来自直流电源70的输入电压发生变动，则第2电容器32的电压发生变动。通过第2电容器32的电压发生变动，来自功率调节器100的输出有可能变得不稳定。因此，为了使来自功率调节器100的输出稳定化，最好将第2电容器32的电压设为固定。并且，为了将第2电容器32的电压设为固定，例如只要进行控制使得从第2连接点26输出的电力的平均值P2成为0即可。这里，第2连接点26的输出电压的基本频率成分有效值V_2f能够以下面的公式来表示。

[数式5]

$V_{2f}=\frac{1}{\sqrt{2}}\frac{1}{\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}_0^{2\mathrm{\&pi;}}{v}_{2\mathrm{ref}}\cos \mathrm{\&theta;d\&theta;}$

$=\frac{\sqrt{2}}{\mathrm{\&pi;}}\{-V_{\mathrm{in}}\sin {\mathrm{\&delta;}}_1+\sqrt{2}{V}_S(\frac{\sin 2{\mathrm{\&delta;}}_1}{4}+\frac{{\mathrm{\&delta;}}_1}{2}+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4})\}$

并且，通过计算出成为平均值P₂=V_2fI=0的σ₁，能够将从第2连接点26输出的电力的平均值P₂控制为0，能够使来自功率调节器100的输出稳定化。此外，也可以不直接从上述式计算出成为P₂=V_2fI=0的σ₁而例如使用3次的近似式来算出σ₁。

根据控制法2，能够将功率调节器100应用于单相二线制、单相三线制、三相三线制、或者三相四线制的电源。并且，根据控制法2，在期间II中使第3开关22以及第4开关24交互地通断的情况下，成为交互地重复直流电源70的电压E1和差分E1-E2的脉冲波形的电压。由此，与交互地重复直流电源70的电压E1和接地的电位GND的脉冲波形的电压相比，更能够降低第3开关22以及第4开关24中的开关损耗。另外，输入在第2电容器32的脉动电流只在期间II以及期间IV。由此，通过输入脉动电流能够抑制第2电容器32发热，因此能够抑制第2电容器32的劣化。

<控制法3>

控制法3能够将功率调节器100应用于三相三线制、或者三相四线制的三相交流电源。图5中表示应用于三相四线制的电源的情况下的系统的电路结构。系统具有功率调节器100u、100v以及100w，功率调节器100u、100v以及100w连接在直流电源70、和三相交流电源80u、80v以及80w。功率调节器100u、100v以及100w能够分别使用图1所示的功率调节器100。

这里，在使用三相三线制或者三相四线制的电源的情况下，通过使用3次谐波能够提高直流电源的电压利用效率。因此，在控制法3中，开关控制部50对第1开关12、第2开关14、第3开关22、以及第4开关24进行通断控制使得从功率调节器100u、100v以及100w输出的各个相输出电压vxu、vxv、vxw成为如图6所示的电压波形。图6所示的电压波形表示对从三相四线制中的三相电源电压减去最大电压的相电压的电压波形相加了偏移电压vf的电压波形。

开关控制部50根据图7A所示的第1电压指令值200以及图7B所示的第2电压指令值202，在期间I、期间II、期间III、期间IV、期间V、期间VI以及期间VII的各个中，通过基于如图8所示的通断条件而对第1开关12、第2开关14、第3开关22、以及第4开关24进行通断控制，而将来自直流电源70的直流电压变换为交流电压。或者，开关控制部50根据图9A所示的第1电压指令值200以及图9B所示的第2电压指令值202，在期间I、期间II、期间III、期间IV、期间V、期间VI、以及期间VII的各个中，根据如图10所示的通断条件对第1开关12、第2开关14、第3开关22、以及第4开关24进行通断控制，由此将来自直流电源70的直流电压变换为交流电压。此外，图7A以及图7B表示σ1为π/3以下（期间IV为2π/3以下）的情况下的电压指令值，图9A以及图9B表示σ1大于π/3的（期间IV比2π/3长）的情况下的电压指令值。

在控制法3中，σ1为π/3以下（期间IV为2π/3以下）时的第1电压指令值200在期间I、期间II、期间III、期间IV、期间V、期间VI以及期间VII的各个中可如下表达。开关控制部50根据第1电压指令值200对第1开关12以及第2开关14在期间II、期间III、期间V、以及期间VI中进行PWM控制。

[数式6]

另外，在控制法3中，σ1为π/3以下（期间IV为2π/3以下）时的第2电压指令值202在期间I、期间II、期间III、期间IV、期间V、期间VI以及期间VII的各个中可如下表达。开关控制部50根据第2电压指令值202对第3开关22以及第4开关24在期间I以及期间VII中进行PWM控制。

[数式7]

这里，v_1ref表示第1电压指令值、v_2ref表示第2电压指令值、Vs表示基准交流电压、Vin表示输入在功率调节器100的直流电源70的电压E1、σ₁表示期间II的宽度的一半的期间。V_f表示偏移电压。另外，是成为u相输出vxu=0的θ，能够由下式算出。

[数式8]

在σ1为π/3以下时，开关控制部50在期间I中以断开第1开关12、接通第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断。开关控制部50以断开第1开关12、接通第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断之后，在期间I的后续的期间II以及期间III中以接通第3开关22、断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断。

开关控制部50以接通第3开关22、断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断之后，在期间III的后续的期间IV中继续接通第1开关12、断开第2开关14、断开第3开关22、以及接通第4开关24的状态。开关控制部50在继续了接通第1开关12、断开第2开关14、断开第3开关22、以及接通第4开关24的状态之后，在期间IV的后续的期间V以及期间VI中以接通第3开关22、断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断。

开关控制部50以接通第3开关22、断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断之后，在期间VI的后续的期间VII中，以断开第1开关12、接通第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断。

在控制法3中，在σ1大于π/3（期间IV比2π/3长）的情况下的第1电压指令值200在期间I、期间II、期间III、期间IV、期间V、期间VI以及期间VII的各个中可表示如下。开关控制部50根据第1电压指令值200对第1开关12以及第2开关14在期间II、期间III、期间V以及期间VI中进行PWM控制。

[数式9]

另外，在控制法3中，在σ1大于π/3（期间IV比2π/3长）的情况下的第2电压指令值202在期间I、期间II、期间III、期间IV、期间V、期间VI以及期间VII的各个中可如下表达。开关控制部50根据第2电压指令值202对第3开关22以及第4开关24在期间I以及期间VII中进行PWM控制。

[数式10]

在σ1大于π/3的情况下，开关控制部50在期间I中以断开第1开关12、接通第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断。开关控制部50以断开第1开关12、接通第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断之后，在期间I的后续的期间II中以接通第3开关22、断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断。

开关控制部50以接通第3开关22、断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断之后，在期间II的后续的期间III中以断开第3开关、接通第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断。开关控制部50以断开第3开关22、接通第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断之后，在期间III的后续的期间IV中继续接通第1开关12、断开第2开关14、断开第3开关22、以及接通第4开关24的状态。

开关控制部50在继续接通第1开关12、断开第2开关14、断开第3开关22、以及接通第4开关24的状态之后，在期间IV的后续的期间V中以断开第3开关22、接通第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断。开关控制部50在以断开第3开关22、接通第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断之后，在期间V的后续的期间VI中以接通第3开关22、断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断。

开关控制部50在以接通第3开关22、断开第4开关24的状态使第1开关12以及第2开关14交互地通断之后，在期间VI的后续的期间VII中以断开第1开关12、接通第2开关14的状态使第3开关22以及第4开关24交互地通断。

控制法3在从平滑电路40输出的交流电压为与应该同步相位的基准交流电压的基准电位相比使基准交流电压向正侧移动预先确定的电位（偏移电压v_f）的交流电压的点上与控制法2不同。在控制法3的情况下，只要电压E1和电压E2的合计为作为系统电源80的交流电压的基准交流电压的Vp-p以上即可。因而，与控制法2相比，能够降低电压E1以及电压E2。由此，能够更降低开关损耗。

与控制法2同样地，为了使来自功率调节器100u、100v以及100w的输出稳定化，最好将各个第2电容器32的电压设为固定。为了将第2电容器32的电压设为固定，例如只要进行控制使得从各个第2连接点26输出的电力的平均值P₂成为0即可。在控制法3中，各个第2连接点26的输出电压的基本频率成分有效值V_2f能够以下面的公式来表示。

[数式11]

通过计算出成为平均值P₂=V_2fI=0的σ₁，能够将从第2连接点26输出的电力的平均值P₂控制为0，能够使来自功率调节器100的输出稳定化。此外，当将上述式对σ₁进行展开时成为如下式。

[数式12]

以上，通过实施方式说明了本发明,不过，本发明的技术范围不受以上的实施方式记载的范围所限定。本领域专业人员明白，对上述实施例能够加以多种多样的改良和变更。根据权利要求的记载可以明确，实施了这样的变更和改良的实施方式也包含在本发明的技术范围之内。

应该注意的是，在权利要求、说明书和在附图中表示的装置、系统、程序，和在方法中的动作、次序、步骤，和阶段等的各处理的执行顺序，只要没有特别注明“比…先”、“在…之前”等，或者只要不是后边的处理必须使用前面的处理的输出，就可以以任意的顺序实施。有关权利要求、说明书和附图中的动作流程，为了说明上的方便，说明中使用了“首先”、“其次”、等字样，但即使这样也不意味着以这个顺序实施是必须的条件。

符号说明

10第1开关群

12第1开关

14第2开关

16第1连接点

20第2开关群

22第3开关

24第4开关

26第2连接点

30第1电容器

32第2电容器

34第1电压传感器

35第2电压传感器

36第3电压传感器

40平滑电路

50开关控制部

70直流电源

80系统电源

100功率调节器

Claims (21)

1.一种逆变器装置，其特征在于，具备：

第1开关群，其具有串联连接的第1开关以及第2开关，并连接于直流电源；

电容器，其一端连接在所述第1开关与所述第2开关的第1连接点；

第2开关群，其具有串联连接的第3开关以及第4开关，并与所述电容器并联连接；

开关控制部，其通过对所述第1开关、所述第2开关、所述第3开关、以及所述第4开关进行通断控制而将来自所述直流电源的直流电压变换为交流电压，从所述第3开关与所述第4开关的第2连接点输出所述交流电压；以及

平滑电路，其连接于所述第2连接点，对所述交流电压的脉冲波形进行平滑化，

所述开关控制部在使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断、并且使所述第3开关以及所述第4开关交互地通断之后，以断开所述第1开关、接通所述第2开关的状态使所述第3开关以及所述第4开关交互地通断。

2.一种逆变器装置，其特征在于，具备：

第1开关群，其具有串联连接的第1开关以及第2开关，并连接于直流电源；

电容器，其一端连接在所述第1开关与所述第2开关的第1连接点；

第2开关群，其具有串联连接的第3开关以及第4开关，并与所述电容器并联连接；

开关控制部，其通过对所述第1开关、所述第2开关、所述第3开关、以及所述第4开关进行通断控制而将来自所述直流电源的直流电压变换为交流电压，从所述第3开关与所述第4开关的第2连接点输出所述交流电压；以及

平滑电路，其连接于所述第2连接点，对所述交流电压的脉冲波形进行平滑化，

所述开关控制部在以接通所述第3开关且断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，以接通所述第1开关且断开所述第2开关的状态使所述第3开关以及所述第4开关交互地通断。

3.根据权利要求2所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在以接通所述第1开关且断开所述第2开关的状态使所述第3开关以及所述第4开关交互地通断之后，以接通所述第3开关且断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断。

4.根据权利要求3所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在以接通所述第3开关且断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，以断开所述第1开关且接通所述第2开关的状态使所述第3开关以及所述第4开关交互地通断。

5.根据权利要求2～4中的任一项所述的逆变器装置，其特征在于，

还具备电压测量部，该电压测量部测量连接在所述平滑电路的输出侧的系统电源的电压，

所述开关控制部根据所述系统电源的所述电压，决定从以接通所述第3开关且断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断的动作切换为以接通所述第1开关且断开所述第2开关的状态使所述第3开关以及所述第4开关交互地通断的动作的定时。

6.一种逆变器装置，其特征在于，具备：

第1开关群，其具有串联连接的第1开关以及第2开关，并连接于直流电源；

电容器，其一端连接在所述第1开关与所述第2开关的第1连接点；

第2开关群，其具有串联连接的第3开关以及第4开关，并与所述电容器并联连接；

开关控制部，其通过对所述第1开关、所述第2开关、所述第3开关、以及所述第4开关进行通断控制而将来自所述直流电源的直流电压变换为交流电压，从所述第3开关与所述第4开关的第2连接点输出所述交流电压；以及

平滑电路，其连接于所述第2连接点，对所述交流电压的脉冲波形进行平滑化，

所述逆变器装置连接在三相交流电源，

所述开关控制部为了从所述平滑电路输出以下交流电压，对所述第1开关、所述第2开关、所述第3开关、以及所述第4开关进行通断控制，该交流电压是与应该同步所述交流电压的相位的基准交流电压的基准电位相比使所述基准交流电压向正侧移动预先确定的电位的交流电压，

所述开关控制部在以断开所述第1开关、接通所述第2开关的状态使所述第3开关以及所述第4开关交互地通断之后，以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断。

7.根据权利要求6所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，继续接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态。

8.根据权利要求7所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在将接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态在比2π/3长的期间继续的情况下，以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断，接着以断开所述第3开关、接通所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，继续接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态。

9.根据权利要求7所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在继续了接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态之后，以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断。

10.根据权利要求9所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在将接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态在比2π/3长的期间继续的情况下，继续接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态，接着以断开所述第3开关、接通所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断。

11.根据权利要求9所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，以断开所述第1开关、接通所述第2开关的状态使所述第3开关以及所述第4开关交互地通断。

12.根据权利要求10所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，以断开所述第1开关、接通所述第2开关的状态使所述第3开关以及所述第4开关交互地通断。

13.根据权利要求6所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，继续接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态。

14.根据权利要求6所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在将接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态在比2π/3长的期间继续的情况下，以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断，接着以断开所述第3开关、接通所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，继续接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态。

15.根据权利要求6所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在继续了接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态之后，以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断。

16.根据权利要求6所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在将接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态在比2π/3长的期间继续的情况下，继续接通所述第1开关、断开所述第2开关、断开所述第3开关、以及接通所述第4开关的状态，接着以断开所述第3开关、接通所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断。

17.根据权利要求6所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，以断开所述第1开关、接通所述第2开关的状态使所述第3开关以及所述第4开关交互地通断。

18.根据权利要求6所述的逆变器装置，其特征在于，

所述开关控制部在以接通所述第3开关、断开所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断之后，以断开所述第3开关、接通所述第4开关的状态使所述第1开关以及所述第2开关交互地通断。

19.一种太阳光发电系统，其特征在于，具备：

太阳电池；以及用于将来自所述太阳电池的直流电压变换为交流电压的权利要求1～4、6～8、10～18中的任一项所述的逆变器装置。

20.一种太阳光发电系统，其特征在于，具备：

太阳电池；以及用于将来自所述太阳电池的直流电压变换为交流电压的权利要求5所述的逆变器装置。

21.一种太阳光发电系统，其特征在于，具备：

太阳电池；以及用于将来自所述太阳电池的直流电压变换为交流电压的权利要求9所述的逆变器装置。