JP2001103768A - 太陽光発電用電力変換装置 - Google Patents
太陽光発電用電力変換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 三相３線式Ｖ相接地方式の系統と連系して
も、インバータの直流部の対地間電位が変動しないトラ
ンスレス方式の太陽光発電用電力変換装置を提供する。 【解決手段】 スイッチング素子２個の直列回路の２組
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を有するインバータ回路を備
え、このインバータ回路の直流入力部間に直流電圧を分
圧する複数のコンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続し、三相
出力の１つとして該コンデンサの接続部Ｃ１，Ｃ２から
１本の出力線ＯＬ２を引き出し、前記三相出力の他の２
つとして前記各組のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４の中間点からそれぞれ２本の出力線ＯＬ１，Ｏ
Ｌ３を引き出してハーフブリッジインバータ回路の構成
とし、該コンデンサＣ１，Ｃ２の接続部から引き出され
た出力線ＯＬ２を前記接地した相に接続している。
も、インバータの直流部の対地間電位が変動しないトラ
ンスレス方式の太陽光発電用電力変換装置を提供する。 【解決手段】 スイッチング素子２個の直列回路の２組
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を有するインバータ回路を備
え、このインバータ回路の直流入力部間に直流電圧を分
圧する複数のコンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続し、三相
出力の１つとして該コンデンサの接続部Ｃ１，Ｃ２から
１本の出力線ＯＬ２を引き出し、前記三相出力の他の２
つとして前記各組のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４の中間点からそれぞれ２本の出力線ＯＬ１，Ｏ
Ｌ３を引き出してハーフブリッジインバータ回路の構成
とし、該コンデンサＣ１，Ｃ２の接続部から引き出され
た出力線ＯＬ２を前記接地した相に接続している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池の直流電
力を交流電力に変換して出力する太陽光発電用電力変換
装置に関する。
力を交流電力に変換して出力する太陽光発電用電力変換
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力変換装置として、太陽電池で発電し
た直流電力を、商用周波数の交流に変換して商用系統と
連系し、交流電力を系統に送り出す太陽光発電用系統連
系インバータ（以下「ＰＶインバータ」という）があ
る。
た直流電力を、商用周波数の交流に変換して商用系統と
連系し、交流電力を系統に送り出す太陽光発電用系統連
系インバータ（以下「ＰＶインバータ」という）があ
る。
【０００３】かかるＰＶインバータには、その内部に絶
縁トランスを設けて直流部と交流部とを電気的に絶縁す
る絶縁トランス方式のＰＶインバータと、絶縁トランス
を用いないトランスレス方式のＰＶインバータとがあ
り、トランスレス方式のＰＶインバータは、絶縁トラン
ス方式のＰＶインバータに比べて、低価格化、小型軽量
化、総合効率が高いといった利点がある。
縁トランスを設けて直流部と交流部とを電気的に絶縁す
る絶縁トランス方式のＰＶインバータと、絶縁トランス
を用いないトランスレス方式のＰＶインバータとがあ
り、トランスレス方式のＰＶインバータは、絶縁トラン
ス方式のＰＶインバータに比べて、低価格化、小型軽量
化、総合効率が高いといった利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、国内の電力
需要家が利用している系統電圧の種類には、単相２線式
や単相３線式あるいは三相３線式や三相４線式がある
が、特に多く利用されている三相３線式においては、Ｖ
相が接地される、いわゆる三相３線式Ｖ相接地方式が多
く採用されている。すなわち、Ｖ相が接地され、Ｖ相に
は対地間電位が発生しない。
需要家が利用している系統電圧の種類には、単相２線式
や単相３線式あるいは三相３線式や三相４線式がある
が、特に多く利用されている三相３線式においては、Ｖ
相が接地される、いわゆる三相３線式Ｖ相接地方式が多
く採用されている。すなわち、Ｖ相が接地され、Ｖ相に
は対地間電位が発生しない。
【０００５】この三相３線式Ｖ相接地方式の系統電源３
に、従来より一般的に使用されているフルブリッジのイ
ンバータ回路５0で構成された三相出力のＰＶインバー
タを、絶縁トランス無しで接続連系する、すなわち、上
述のトランスレス方式のＰＶインバータを用いると、図
６に示されるように、ＰＶインバータ入力の直流部の対
地間電位が商用周波数、商用電圧で変動し、直流部の対
地間容量には交流電圧が印加されたのと同じこととな
り、その結果、直流部と対地との間に対地間浮遊容量Ｃ
５，Ｃ６を介して漏れ電流が流れる。特に、太陽電池２
は、対地間容量が大きく、また、太陽電池２は屋外に設
置されるため雨天等では、対地間容量が増大し、漏れ電
流も大きくなるという問題がある。なお、図６におい
て、１２はＬＣフィルタである。
に、従来より一般的に使用されているフルブリッジのイ
ンバータ回路５0で構成された三相出力のＰＶインバー
タを、絶縁トランス無しで接続連系する、すなわち、上
述のトランスレス方式のＰＶインバータを用いると、図
６に示されるように、ＰＶインバータ入力の直流部の対
地間電位が商用周波数、商用電圧で変動し、直流部の対
地間容量には交流電圧が印加されたのと同じこととな
り、その結果、直流部と対地との間に対地間浮遊容量Ｃ
５，Ｃ６を介して漏れ電流が流れる。特に、太陽電池２
は、対地間容量が大きく、また、太陽電池２は屋外に設
置されるため雨天等では、対地間容量が増大し、漏れ電
流も大きくなるという問題がある。なお、図６におい
て、１２はＬＣフィルタである。
【０００６】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、国内で多く利用されている三相３線式Ｖ相接
地方式の系統と連系しても、インバータの直流部の対地
間電位が変動しないトランスレス方式の太陽光発電用電
力変換装置を提供することを目的とする。
であって、国内で多く利用されている三相３線式Ｖ相接
地方式の系統と連系しても、インバータの直流部の対地
間電位が変動しないトランスレス方式の太陽光発電用電
力変換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、次のように構成している。
達成するために、次のように構成している。
【０００８】すなわち、本発明は、太陽電池からの直流
電力を三相出力の交流電力に変換し、一相を接地した三
相の系統と連系して交流電力を該系統に送り出す太陽光
発電用電力変換装置において、スイッチング素子２個の
直列回路の２組を有するインバータ回路を備え、このイ
ンバータ回路の直流入力部間に直流電圧を分圧する複数
のコンデンサを直列接続し、前記三相出力の１つとして
該コンデンサの接続部から１本の出力線を引き出し、前
記三相出力の他の２つとして前記各組のスイッチング素
子の中間点からそれぞれ２本の出力線を引き出してハー
フブリッジインバータ回路の構成とし、該コンデンサの
接続部から引き出された出力線を前記接地した相に接続
したことを特徴としている。
電力を三相出力の交流電力に変換し、一相を接地した三
相の系統と連系して交流電力を該系統に送り出す太陽光
発電用電力変換装置において、スイッチング素子２個の
直列回路の２組を有するインバータ回路を備え、このイ
ンバータ回路の直流入力部間に直流電圧を分圧する複数
のコンデンサを直列接続し、前記三相出力の１つとして
該コンデンサの接続部から１本の出力線を引き出し、前
記三相出力の他の２つとして前記各組のスイッチング素
子の中間点からそれぞれ２本の出力線を引き出してハー
フブリッジインバータ回路の構成とし、該コンデンサの
接続部から引き出された出力線を前記接地した相に接続
したことを特徴としている。
【０００９】本発明によると、スイッチング素子２個の
直列回路の２組を有するインバータ回路の直流入力部間
に直流電圧を分圧する複数のコンデンサを直列接続し、
三相出力の１つとして該コンデンサの接続部から１本の
出力線を引き出し、前記三相出力の他の２つとして各組
のスイッチング素子の中間点からそれぞれ２本の出力線
を引き出してハーフブリッジインバータ回路の構成と
し、該コンデンサの接続部から引き出された出力線を前
記接地した相に接続しているので、三相３線式Ｖ相接地
方式の系統と連系しても直流部の対地間電位変動を抑制
することができる。
直列回路の２組を有するインバータ回路の直流入力部間
に直流電圧を分圧する複数のコンデンサを直列接続し、
三相出力の１つとして該コンデンサの接続部から１本の
出力線を引き出し、前記三相出力の他の２つとして各組
のスイッチング素子の中間点からそれぞれ２本の出力線
を引き出してハーフブリッジインバータ回路の構成と
し、該コンデンサの接続部から引き出された出力線を前
記接地した相に接続しているので、三相３線式Ｖ相接地
方式の系統と連系しても直流部の対地間電位変動を抑制
することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１１】（実施の形態１）図１は、本発明の一つの
実施の形態に係る太陽光発電用電力変換装置としてのＰ
Ｖインバータを備えるシステムの構成図である。
実施の形態に係る太陽光発電用電力変換装置としてのＰ
Ｖインバータを備えるシステムの構成図である。
【００１２】同図において、１は太陽電池２と三相３線
式Ｖ相接地方式の系統電源３との間に配置された本発明
に係るＰＶインバータであり、このＰＶインバータ１
は、直流入力用端子台ＴＡ１、交流出力用端子台ＴＡ
２、コンデンサＣ１，Ｃ２、ＩＧＢＴなどのスイッチン
グ素子２個の直列回路の２組Ｑ１，Ｑ２；Ｑ３，Ｑ４、
チョークコイルＬ１，Ｌ２およびコンデンサＣ３，Ｃ４
からなるＬＣフィタを備えている。なお、Ｃ５，Ｃ６
は、太陽電池２の対地間浮遊容量であり、この対地間浮
遊容量Ｃ５，Ｃ６は、上述のように雨天においては大き
な値を示すものである。
式Ｖ相接地方式の系統電源３との間に配置された本発明
に係るＰＶインバータであり、このＰＶインバータ１
は、直流入力用端子台ＴＡ１、交流出力用端子台ＴＡ
２、コンデンサＣ１，Ｃ２、ＩＧＢＴなどのスイッチン
グ素子２個の直列回路の２組Ｑ１，Ｑ２；Ｑ３，Ｑ４、
チョークコイルＬ１，Ｌ２およびコンデンサＣ３，Ｃ４
からなるＬＣフィタを備えている。なお、Ｃ５，Ｃ６
は、太陽電池２の対地間浮遊容量であり、この対地間浮
遊容量Ｃ５，Ｃ６は、上述のように雨天においては大き
な値を示すものである。
【００１３】直流電圧を分圧する両コンデンサＣ１，Ｃ
２は、直列に接続されて直流入力用端子台ＴＡ１の正負
の直流入力部（＋）（−）間に並列に接続されている。
これらコンデンサＣ１，Ｃ２それぞれの容量は、等しい
ことが理論上は最も好ましいが、容量的に近似したコン
デンサを使用していれば、制御回路４の制御によって漏
れ電流の発生防止の制御が可能となる。また、両直流入
力部（＋）（−）間に並列に接続されるコンデンサの数
は、この実施の形態では、２つであったけれども、２つ
に限定されるものではなく、複数のコンデンサの接続部
と一方の直流入力部（＋）との間の容量と、複数のコン
デンサの接続部（−）と他方の直流入力部との間の容量
とが等しければよい。
２は、直列に接続されて直流入力用端子台ＴＡ１の正負
の直流入力部（＋）（−）間に並列に接続されている。
これらコンデンサＣ１，Ｃ２それぞれの容量は、等しい
ことが理論上は最も好ましいが、容量的に近似したコン
デンサを使用していれば、制御回路４の制御によって漏
れ電流の発生防止の制御が可能となる。また、両直流入
力部（＋）（−）間に並列に接続されるコンデンサの数
は、この実施の形態では、２つであったけれども、２つ
に限定されるものではなく、複数のコンデンサの接続部
と一方の直流入力部（＋）との間の容量と、複数のコン
デンサの接続部（−）と他方の直流入力部との間の容量
とが等しければよい。
【００１４】また、両コンデンサＣ１，Ｃ２の接続中央
部（中電位点）から出力線ＯＬ２が引き出されて交流出
力用端子台ＴＡ２の交流出力部に接続されている。
部（中電位点）から出力線ＯＬ２が引き出されて交流出
力用端子台ＴＡ２の交流出力部に接続されている。
【００１５】インバータ回路を構成するスイッチング素
子２個の直列回路の２組Ｑ１，Ｑ２；Ｑ３，Ｑ４の各組
の直列回路の中間点から出力線ＯＬ１，ＯＬ３がそれぞ
れ引き出されて交流出力用端子台ＴＡ２の交流出力部
，にそれぞれ接続されている。
子２個の直列回路の２組Ｑ１，Ｑ２；Ｑ３，Ｑ４の各組
の直列回路の中間点から出力線ＯＬ１，ＯＬ３がそれぞ
れ引き出されて交流出力用端子台ＴＡ２の交流出力部
，にそれぞれ接続されている。
【００１６】このＰＶインバータ１の交流出力用端子台
ＴＡ２の交流出力部，，には、系統電源３のＵ
相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ接続され、Ｖ相が接地さ
れている。すなわち、三相３線式Ｖ相接地方式の系統電
源３が接続されて連系される。
ＴＡ２の交流出力部，，には、系統電源３のＵ
相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ接続され、Ｖ相が接地さ
れている。すなわち、三相３線式Ｖ相接地方式の系統電
源３が接続されて連系される。
【００１７】制御回路４は、インバータ回路の各スイッ
チング素子Ｑ１〜４のオンオフ動作を制御するものであ
り、太陽電池２から最大電力を取り出すように制御す
る。
チング素子Ｑ１〜４のオンオフ動作を制御するものであ
り、太陽電池２から最大電力を取り出すように制御す
る。
【００１８】この制御回路４は、スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２で構成されるアーム、すなわち、交流出力部
からは、Ｕ相電流を出力し、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ
４とから構成されるアーム、すなわち、交流出力部か
らは、Ｗ相電流を出力するように制御する。Ｖ相電流
は、Ｕ相とＷ相との電流の合計が流れる。ここで、Ｖ相
は、接地相であるが、Ｖ相は、スイッチング素子に接続
されているわけではなく、コンデンサＣ１，Ｃ２に接続
されているだけなので、直列に接続されたコンデンサＣ
１，Ｃ２の中間部の電位が、接地電位に安定的に固定さ
れることになる。
１，Ｑ２で構成されるアーム、すなわち、交流出力部
からは、Ｕ相電流を出力し、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ
４とから構成されるアーム、すなわち、交流出力部か
らは、Ｗ相電流を出力するように制御する。Ｖ相電流
は、Ｕ相とＷ相との電流の合計が流れる。ここで、Ｖ相
は、接地相であるが、Ｖ相は、スイッチング素子に接続
されているわけではなく、コンデンサＣ１，Ｃ２に接続
されているだけなので、直列に接続されたコンデンサＣ
１，Ｃ２の中間部の電位が、接地電位に安定的に固定さ
れることになる。
【００１９】すると、ＰＶインバータ１の直流入力の電
位は変動しないため、太陽電池２の対地間浮遊容量Ｃ
５，Ｃ６へ流れる漏れ電流が少なくなる。
位は変動しないため、太陽電池２の対地間浮遊容量Ｃ
５，Ｃ６へ流れる漏れ電流が少なくなる。
【００２０】すなわち、このようにスイッチング素子Ｑ
１〜Ｑ４及びコンデンサＣ１，Ｃ２から構成されるハー
フブリッジ回路５においては、Ｖ相は、コンデンサＣ
１，Ｃ２の接続点中央部電位となり、直流入力部（＋）
と直流入力部（−）の直流電圧は、対地との間で変動し
ないから、漏れ電流の発生は防止されることになる。
１〜Ｑ４及びコンデンサＣ１，Ｃ２から構成されるハー
フブリッジ回路５においては、Ｖ相は、コンデンサＣ
１，Ｃ２の接続点中央部電位となり、直流入力部（＋）
と直流入力部（−）の直流電圧は、対地との間で変動し
ないから、漏れ電流の発生は防止されることになる。
【００２１】このように、連系される系統が、Ｖ相接地
の三相３線式の場合、太陽電池２の対地間浮遊容量Ｃ
５，Ｃ６へ流れる漏れ電流を、絶縁トランスが無くとも
少なくできることになり、これによって、絶縁トランス
方式のＰＶインバータを用いる従来例に比べて、低価格
化、小型軽量化、総合効率の改善を図ることができ、ま
た、回路構成が簡素化されて信頼性も向上する。
の三相３線式の場合、太陽電池２の対地間浮遊容量Ｃ
５，Ｃ６へ流れる漏れ電流を、絶縁トランスが無くとも
少なくできることになり、これによって、絶縁トランス
方式のＰＶインバータを用いる従来例に比べて、低価格
化、小型軽量化、総合効率の改善を図ることができ、ま
た、回路構成が簡素化されて信頼性も向上する。
【００２２】なお、コンデンサＣ１，Ｃ２は、その容量
のバラツキなどによって均等に充電するのが容易でない
ので、破線で示されるように各コンデンサＣ１，Ｃ２に
バランス用の抵抗器Ｒ１，Ｒ２を並列に接続するのが好
ましい。
のバラツキなどによって均等に充電するのが容易でない
ので、破線で示されるように各コンデンサＣ１，Ｃ２に
バランス用の抵抗器Ｒ１，Ｒ２を並列に接続するのが好
ましい。
【００２３】（実施の形態２）図２は、本発明の他の実
施の形態のＰＶインバータ１1を備えるシステムの構成
図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を
付す。
施の形態のＰＶインバータ１1を備えるシステムの構成
図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を
付す。
【００２４】この実施の形態のＰＶインバータ１1は、
図１のハーフブリッジインバータ回路５の前段に、倍電
圧方式のＤＣ／ＤＣコンバータ６を設けたものである。
図１のハーフブリッジインバータ回路５の前段に、倍電
圧方式のＤＣ／ＤＣコンバータ６を設けたものである。
【００２５】このＤＣ／ＤＣコンバータ６は、制御回路
４1によってオンオフが制御される２個のスイッチング
素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路と、平滑用のコンデンサＣ７
と、昇圧用のチョークコイルＬ３と、ダイオードＤ１，
Ｄ２と、チョークコイルＬ４とを備えており、スイッチ
ング素子Ｑ５，Ｑ６の中央部（中間点）とコンデンサＣ
１，Ｃ２の中央部とを接続している。
４1によってオンオフが制御される２個のスイッチング
素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路と、平滑用のコンデンサＣ７
と、昇圧用のチョークコイルＬ３と、ダイオードＤ１，
Ｄ２と、チョークコイルＬ４とを備えており、スイッチ
ング素子Ｑ５，Ｑ６の中央部（中間点）とコンデンサＣ
１，Ｃ２の中央部とを接続している。
【００２６】昇圧用のチョークコイルＬ３は、図示した
極性で＋と−とのラインに接続するように１個設けても
よいが、＋と−とのラインに各々１個ずつ設けてもよい
し、さらには、＋または−の一方のラインに１個設けて
もよい。
極性で＋と−とのラインに接続するように１個設けても
よいが、＋と−とのラインに各々１個ずつ設けてもよい
し、さらには、＋または−の一方のラインに１個設けて
もよい。
【００２７】平滑用のコンデンサＣ７よりも入力側に設
けられるチョークコイルＬ４は、十分に大きなインダク
タンス値を持ったリアクトルであって、図示した極性で
＋と−とのラインに接続するように１個設けてもよい
が、＋と−とのラインに各々１個ずつ設けてもよい。こ
のチョークコイルＬ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６のス
イッチング素子Ｑ５，Ｑ６が、高周波スイッチングされ
ことによって太陽電池２の対地間浮遊容量Ｃ５，Ｃ６を
介して流れる高周波の漏れ電流を阻止するためのもので
ある。
けられるチョークコイルＬ４は、十分に大きなインダク
タンス値を持ったリアクトルであって、図示した極性で
＋と−とのラインに接続するように１個設けてもよい
が、＋と−とのラインに各々１個ずつ設けてもよい。こ
のチョークコイルＬ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６のス
イッチング素子Ｑ５，Ｑ６が、高周波スイッチングされ
ことによって太陽電池２の対地間浮遊容量Ｃ５，Ｃ６を
介して流れる高周波の漏れ電流を阻止するためのもので
ある。
【００２８】スイッチング素子Ｑ５の正極側がダイオー
ドＤ１を介してコンデンサＣ１の正極側に接続され、コ
ンデンサＣ２の負極側がダイオードＤ２を介してスイッ
チング素子Ｑ６の負極側に接続される。
ドＤ１を介してコンデンサＣ１の正極側に接続され、コ
ンデンサＣ２の負極側がダイオードＤ２を介してスイッ
チング素子Ｑ６の負極側に接続される。
【００２９】このＤＣ／ＤＣコンバータ６は、入力電圧
である太陽電池２の電圧を目標の電圧になるよう制御す
るものであり、太陽電池２の電圧が目標の電圧より高い
場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６のスイッチング素子Ｑ
５，Ｑ６のＯＮ時間を増やしてＤＣ／ＤＣコンバータ６
はより大きな電力を出力し、太陽電池２の電圧を下げる
ように動作する。また、太陽電池２の電圧が目標の電圧
よりも低い場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６のスイッチ
ング素子Ｑ５，Ｑ６のＯＮ時間を減らしてＤＣ／ＤＣコ
ンバータ６はより小さな電力を出力し、太陽電池２の電
圧を上げるように動作する。
である太陽電池２の電圧を目標の電圧になるよう制御す
るものであり、太陽電池２の電圧が目標の電圧より高い
場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６のスイッチング素子Ｑ
５，Ｑ６のＯＮ時間を増やしてＤＣ／ＤＣコンバータ６
はより大きな電力を出力し、太陽電池２の電圧を下げる
ように動作する。また、太陽電池２の電圧が目標の電圧
よりも低い場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６のスイッチ
ング素子Ｑ５，Ｑ６のＯＮ時間を減らしてＤＣ／ＤＣコ
ンバータ６はより小さな電力を出力し、太陽電池２の電
圧を上げるように動作する。
【００３０】このような制御によって、ＤＣ／ＤＣコン
バータ６は、入力電圧である太陽電池２の動作電圧を目
標値に制御し、この目標値を適宜変化させることによっ
て、太陽電池２から最大の電力を得ることのできる太陽
電池電圧を探し、その電圧近辺で動作する。
バータ６は、入力電圧である太陽電池２の動作電圧を目
標値に制御し、この目標値を適宜変化させることによっ
て、太陽電池２から最大の電力を得ることのできる太陽
電池電圧を探し、その電圧近辺で動作する。
【００３１】ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の出力電
圧、すなわち、ハーフブリッジインバータ回路５の入力
電圧は、インバータ回路５の出力を増減して一定の電圧
を維持するように制御される。
圧、すなわち、ハーフブリッジインバータ回路５の入力
電圧は、インバータ回路５の出力を増減して一定の電圧
を維持するように制御される。
【００３２】すなわち、ハーフブリッジインバータ回路
５は、コンデンサＣ１，Ｃ２の合計の電圧を一定にする
ように制御されているが、これだけでは、コンデンサＣ
１とＣ２との電圧が均等にならないので、コンデンサＣ
１とＣ２との電圧を均等に充電するために、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ６の制御回路４1には、均等充電のためのフ
ィードバック回路を付加している。
５は、コンデンサＣ１，Ｃ２の合計の電圧を一定にする
ように制御されているが、これだけでは、コンデンサＣ
１とＣ２との電圧が均等にならないので、コンデンサＣ
１とＣ２との電圧を均等に充電するために、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ６の制御回路４1には、均等充電のためのフ
ィードバック回路を付加している。
【００３３】図３は、このフィードバック回路の構成図
である。先ず、入力電圧制御は、ＤＣ／ＤＣコンバータ
６に入力される入力電圧と、制御回路４1内部の指令に
基づく入力電圧の目標値との偏差を、増幅回路７で増幅
してコンパレータ８を介してスイッチング素子Ｑ５の駆
動信号を生成するものであり、一方、出力電圧のバラン
ス制御は、コンデンサＣ１，Ｃ２の出力電圧の偏差を、
増幅器９で増幅して加算器１０で増幅器７の出力と加算
してコンパレータ１１を介してスイッチング素子Ｑ６の
駆動信号を生成するものであり、両駆動信号は、位相が
１８０度ずれている。
である。先ず、入力電圧制御は、ＤＣ／ＤＣコンバータ
６に入力される入力電圧と、制御回路４1内部の指令に
基づく入力電圧の目標値との偏差を、増幅回路７で増幅
してコンパレータ８を介してスイッチング素子Ｑ５の駆
動信号を生成するものであり、一方、出力電圧のバラン
ス制御は、コンデンサＣ１，Ｃ２の出力電圧の偏差を、
増幅器９で増幅して加算器１０で増幅器７の出力と加算
してコンパレータ１１を介してスイッチング素子Ｑ６の
駆動信号を生成するものであり、両駆動信号は、位相が
１８０度ずれている。
【００３４】ＤＣ／ＤＣコンバータ６のスイッチング素
子Ｑ５，Ｑ６は、これら駆動信号により動作し、スイッ
チング素子Ｑ５，Ｑ６のＯＮ時間は、出力電力を大きく
したいときには次第に長くなり、最終的には、かなりの
部分のＯＮ時間が重なることとなる。
子Ｑ５，Ｑ６は、これら駆動信号により動作し、スイッ
チング素子Ｑ５，Ｑ６のＯＮ時間は、出力電力を大きく
したいときには次第に長くなり、最終的には、かなりの
部分のＯＮ時間が重なることとなる。
【００３５】なお、フィードバック回路によってコンデ
ンサＣ１，Ｃ２の均等充電を行うので、上述の実施の形
態１のように、バランス用の抵抗器Ｒ１，Ｒ２を設ける
必要がない。
ンサＣ１，Ｃ２の均等充電を行うので、上述の実施の形
態１のように、バランス用の抵抗器Ｒ１，Ｒ２を設ける
必要がない。
【００３６】このＤＣ／ＤＣコンバータ６によって太陽
電池２の出力電圧を昇圧するので、太陽電池２の動作電
圧をより広く取ることができる利点がある。また、ハー
フブリッジインバータ回路は、フルブリッジインバータ
回路に比べて高い直流入力電圧を必要とするが、このＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ６は、倍電圧方式であるので、低い
入力電圧から高い電圧に昇圧する際でも、効率良く昇圧
できる利点がある。さらにまた、直列に接続されたコン
デンサＣ１，Ｃ２の各々の電圧を均等に充電することが
できる。
電池２の出力電圧を昇圧するので、太陽電池２の動作電
圧をより広く取ることができる利点がある。また、ハー
フブリッジインバータ回路は、フルブリッジインバータ
回路に比べて高い直流入力電圧を必要とするが、このＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ６は、倍電圧方式であるので、低い
入力電圧から高い電圧に昇圧する際でも、効率良く昇圧
できる利点がある。さらにまた、直列に接続されたコン
デンサＣ１，Ｃ２の各々の電圧を均等に充電することが
できる。
【００３７】このように高い直流電圧が必要とされ、コ
ンデンサを複数個直列に接続する必要があるハーフブリ
ッジインバータ回路に最適な回路方式のＤＣ／ＤＣコン
バータ６である。
ンデンサを複数個直列に接続する必要があるハーフブリ
ッジインバータ回路に最適な回路方式のＤＣ／ＤＣコン
バータ６である。
【００３８】その他の構成および効果は、上述の実施の
形態１と同様である。
形態１と同様である。
【００３９】（実施の形態３）なお、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータは、倍電圧方式に代えて、図４に示されるように、
平滑用のコンデンサＣ７、昇圧用チョークコイルＬ３、
スイッチング素子Ｑ５およびダイオードＤ１からなる昇
圧チョッパ方式のＤＣ／ＤＣコンバータ６1としてもよ
い。
ータは、倍電圧方式に代えて、図４に示されるように、
平滑用のコンデンサＣ７、昇圧用チョークコイルＬ３、
スイッチング素子Ｑ５およびダイオードＤ１からなる昇
圧チョッパ方式のＤＣ／ＤＣコンバータ６1としてもよ
い。
【００４０】（その他の実施の形態）図２に示した平滑
用コンデンサＣ７は、図５に示されるようにＤＣ／ＤＣ
コンバータ６の直流入力部間に直接接続するようにして
もよい。
用コンデンサＣ７は、図５に示されるようにＤＣ／ＤＣ
コンバータ６の直流入力部間に直接接続するようにして
もよい。
【００４１】なお、制御回路は、系統との連系運転を行
わない自立運転出力（一定交流電圧出力）を行う場合に
は、運転モードを指定することにより、三相３線式、単
相２線式あるいは単相３線式に対応した制御を行うの
で、必要に応じて、三相３線式、単相２線式あるいは単
相３線式の自立運転出力を選択することができる。
わない自立運転出力（一定交流電圧出力）を行う場合に
は、運転モードを指定することにより、三相３線式、単
相２線式あるいは単相３線式に対応した制御を行うの
で、必要に応じて、三相３線式、単相２線式あるいは単
相３線式の自立運転出力を選択することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、スイッチ
ング素子２個の直列回路の２組を有するインバータ回路
の直流入力部間に直流電圧を分圧する複数のコンデンサ
を直列接続し、三相出力の１つとして該コンデンサの接
続部から１本の出力線を引き出し、前記三相出力の他の
２つとして前記各組のスイッチング素子の中間点からそ
れぞれ２本の出力線を引き出してハーフブリッジインバ
ータ回路の構成とし、該コンデンサの接続部から引き出
された出力線を前記接地した相に接続するので、三相３
線式Ｖ相接地方式の系統と連系しても直流部の対地間電
位変動を抑制することができ、トランスが無くても対地
間浮遊容量を介して流れる漏れ電流を少なくできること
になり、これによって、絶縁トランスを備えた電力変換
装置に比べて、低価格化、小型軽量化および総合効率の
改善を図ることができる。
ング素子２個の直列回路の２組を有するインバータ回路
の直流入力部間に直流電圧を分圧する複数のコンデンサ
を直列接続し、三相出力の１つとして該コンデンサの接
続部から１本の出力線を引き出し、前記三相出力の他の
２つとして前記各組のスイッチング素子の中間点からそ
れぞれ２本の出力線を引き出してハーフブリッジインバ
ータ回路の構成とし、該コンデンサの接続部から引き出
された出力線を前記接地した相に接続するので、三相３
線式Ｖ相接地方式の系統と連系しても直流部の対地間電
位変動を抑制することができ、トランスが無くても対地
間浮遊容量を介して流れる漏れ電流を少なくできること
になり、これによって、絶縁トランスを備えた電力変換
装置に比べて、低価格化、小型軽量化および総合効率の
改善を図ることができる。
【００４３】また、倍電圧方式のＤＣ／ＤＣコンバータ
を組み合わせることにより、太陽電池の動作電圧範囲を
広くすることができ、低い入力電圧からでも効率よく昇
圧できる。
を組み合わせることにより、太陽電池の動作電圧範囲を
広くすることができ、低い入力電圧からでも効率よく昇
圧できる。
【図１】本発明の一つの実施の形態に係るＰＶインバー
タを備えるシステムの構成図である。
タを備えるシステムの構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態のシステムの構成図で
ある。
ある。
【図３】フィードバック回路の構成図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態のシステムの構
成図である。
成図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態のシステムの構
成図である。
成図である。
【図６】従来例の構成図である。
１ ＰＶインバータ ２ 太陽電池 ３ 系統電源 ５ ハーフブリッジインバータ回路 ６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
Claims (4)
- 【請求項１】 太陽電池からの直流電力を三相出力の交
流電力に変換し、一相を接地した三相の系統と連系して
交流電力を該系統に送り出す太陽光発電用電力変換装置
において、 スイッチング素子２個の直列回路の２組を有するインバ
ータ回路を備え、このインバータ回路の直流入力部間に
直流電圧を分圧する複数のコンデンサを直列接続し、前
記三相出力の１つとして該コンデンサの接続部から１本
の出力線を引き出し、前記三相出力の他の２つとして前
記各組のスイッチング素子の中間点からそれぞれ２本の
出力線を引き出してハーフブリッジインバータ回路の構
成とし、該コンデンサの接続部から引き出された出力線
を前記接地した相に接続したことを特徴とする太陽光発
電用電力変換装置。 - 【請求項２】 前記ハーフブリッジインバータ回路から
前記接地した相以外の２つの相にそれぞれ電流が出力さ
れるように制御する請求項１記載の太陽光発電用電力変
換装置。 - 【請求項３】 前記ハーフブリッジインバータ回路の前
段にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、該ＤＣ／ＤＣコンバータ
の直流入力部間に接続された平滑用コンデンサと、この
平滑用コンデンサに昇圧用チョークコイルを介して並列
に接続されたスイッチング素子２個の直列回路と、この
直列回路と前記ハーフブリッジインバータ回路の直列接
続された前記複数のコンデンサとの間に接続されたダイ
オードと、前記平滑用コンデンサよりも入力側に接続さ
れたチョークコイルとを備え、 該ＤＣ／ＤＣコンバータの前記直列回路の中間点を、前
記ハーフブリッジインバータ回路の前記複数のコンデン
サの前記接続部に接続する請求項１または２記載の太陽
光発電用電力変換装置。 - 【請求項４】 前記ハーフブリッジインバータ回路の前
段にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、該ＤＣ／ＤＣコンバータ
の直流入力部間に直接接続された平滑用コンデンサと、
この平滑用コンデンサにチョークコイルと昇圧用チョー
クコイルとを介して並列に接続されたスイッチング素子
２個の直列回路と、この直列回路と前記ハーフブリッジ
インバータ回路の直列接続された前記複数のコンデンサ
との間に接続されたダイオードとを備え、 該ＤＣ／ＤＣコンバータの前記直列回路の中間点を、前
記ハーフブリッジインバータ回路の前記複数のコンデン
サの前記接続部に接続する請求項１または２記載の太陽
光発電用電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27481299A JP4494562B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 太陽光発電用電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27481299A JP4494562B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 太陽光発電用電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001103768A true JP2001103768A (ja) | 2001-04-13 |
| JP4494562B2 JP4494562B2 (ja) | 2010-06-30 |
Family
ID=17546917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27481299A Expired - Lifetime JP4494562B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 太陽光発電用電力変換装置 |
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|---|---|
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- 1999-09-28 JP JP27481299A patent/JP4494562B2/ja not_active Expired - Lifetime
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