JP3406512B2 - Control method and control device for inverter device - Google Patents
Control method and control device for inverter deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置の
制御方法及び制御装置に係り、特に太陽電池等の直流出
力を電流制御型のインバータ装置を介して交流出力に変
換し、交流の商用電源の系統に連系するインバータ装置
の制御方法及び制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method and a control device for an inverter device, and more particularly to converting a direct current output of a solar cell or the like into an alternating current output through a current control type inverter device to obtain an alternating commercial power source. The present invention relates to a control method and a control device for an inverter device connected to a grid.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、省エネルギー化の要請から、太陽
電池を用いた発電システムが普及しつつある。係る発電
システムにおいては、直流電力が太陽光発電から生成さ
れるが、その負荷となる電力の供給を受ける装置は、商
用交流電源にも接続された電灯、或いはモータ等である
場合が多い。このため、係る発電システムで生成された
直流電力は、商用電源と同じ周波数、位相及び電圧の交
流電力に変換される必要がある。2. Description of the Related Art In recent years, power generation systems using solar cells are becoming popular due to the demand for energy saving. In such a power generation system, direct-current power is generated from solar power generation, but the device that receives the supply of power as a load is often a light or motor connected to a commercial alternating-current power supply. Therefore, the DC power generated by the power generation system needs to be converted into AC power having the same frequency, phase, and voltage as the commercial power supply.
【０００３】また、このような太陽光発電システムは、
夜間は発電が不能であり、その負荷装置は商用交流電源
から電力の供給を受ける必要があり、昼間の日照時には
負荷装置の需要電力をオーバする場合もある。発電電力
が負荷装置の需要電力をオーバする場合には、そのオー
バした分の電力を自動的に商用交流電源側に供給できる
ことが好ましい。このような観点から、太陽光発電シス
テムは商用交流電源と連系したシステムとすることが必
要な場合が多い。Further, such a solar power generation system is
It is impossible to generate electricity at night, and the load device needs to be supplied with electric power from a commercial AC power supply, and the demand power of the load device may be exceeded during daytime sunshine. When the generated power exceeds the demand power of the load device, it is preferable that the excess power can be automatically supplied to the commercial AC power supply side. From this point of view, it is often necessary for the photovoltaic power generation system to be a system that is connected to a commercial AC power supply.
【０００４】このように、太陽光発電システムと商用交
流電源とを連系するためには、太陽電池の直流電力から
商用交流電源の周波数、位相、電圧に合わせた交流電力
に変換する必要がある。図６は、従来の電圧制御型イン
バータ装置を用いた太陽光発電の商用交流電源との連系
を示す。即ち、太陽電池１は、インバータ装置２に接続
され、連結点３を介して例えば３相２００Ｖの交流商用
電源系統４に接続されている。ここでスイッチング回路
５は、パワートランジスタ、ＩＧＢＴ等からなり、その
ベース（ゲート）に駆動信号が入力されることにより、
コンデンサ６に蓄えられた直流電圧をオン／オフして、
交流電圧波形を形成している。As described above, in order to interconnect the solar power generation system and the commercial AC power supply, it is necessary to convert the DC power of the solar cell into AC power that matches the frequency, phase, and voltage of the commercial AC power supply. . FIG. 6 shows interconnection with a commercial AC power source for photovoltaic power generation using a conventional voltage-controlled inverter device. That is, the solar cell 1 is connected to the inverter device 2, and is connected to the AC commercial power supply system 4 of, for example, three-phase 200V via the connection point 3. Here, the switching circuit 5 is composed of a power transistor, an IGBT and the like, and by inputting a drive signal to its base (gate),
Turn on / off the DC voltage stored in the capacitor 6,
It forms an AC voltage waveform.
【０００５】このスイッチングにより形成された交流電
圧及び交流電流は、多量の高調波成分を含むので、フィ
ルタ回路７が設けられ、高調波成分が除去される。電流
フィルタ７の出力側は絶縁トランス８に接続され、商用
電源側とインバータ装置側とを絶縁分離する。そして、
連系リアクトルＬ、マグネットスイッチ９、ブレーカ１
０等を介して商用交流電源系統４の連結点である出力端
子３に接続されている。Since the AC voltage and the AC current formed by this switching contain a large amount of harmonic components, the filter circuit 7 is provided to remove the harmonic components. The output side of the current filter 7 is connected to an insulation transformer 8 to insulate and separate the commercial power supply side and the inverter device side. And
Interconnection reactor L, magnet switch 9, breaker 1
It is connected to the output terminal 3 which is a connection point of the commercial AC power supply system 4 via 0 or the like.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電圧制御型インバータ装置においては、太陽電池の
直流出力を交流に変換する際に、インバータの出力電流
と商用電源電圧との力率を１に維持するために、商用電
源電圧を常に検出し、この商用電源電圧を基準として、
図７に示すように連系リアクトルＬによる電位降下分ｅ
Lと系統電圧ｅCのベクトル和である進相の出力電圧ｅI
を電力素子のスイッチングにより形成していた。日射量
の変動によりインバータ出力電流の変動、系統電圧の変
動で、インバータの出力力率も変動する。ここに進相角
θを制御することにより、力率１を維持する。このた
め、連系リアクトルＬを大きくすることにより進相角θ
が大きくなり制御が容易となる。ところが、インバータ
装置の出力電圧は、直流電源電圧の制限があるので、制
御幅が狭くなるという問題があり、又、大きな連系リア
クトルＬは、小型化、低コスト化に不利であるという問
題があった。However, in such a voltage control type inverter device, the power factor between the output current of the inverter and the commercial power supply voltage is set to 1 when converting the direct current output of the solar cell into an alternating current. In order to maintain, commercial power supply voltage is always detected, and with this commercial power supply voltage as a reference,
As shown in FIG. 7, the potential drop e due to the interconnection reactor L
Leading phase output voltage e I which is the vector sum of L and system voltage e C
Were formed by switching the power element. The output power factor of the inverter also fluctuates due to fluctuations in the inverter output current and grid voltage due to fluctuations in the amount of solar radiation. The power factor of 1 is maintained by controlling the advance angle θ here. Therefore, by increasing the interconnection reactor L, the advance angle θ
Becomes larger and control becomes easier. However, since the output voltage of the inverter device is limited by the DC power supply voltage, there is a problem that the control width is narrowed, and the large interconnection reactor L is disadvantageous in downsizing and cost reduction. there were.
【０００７】本発明は上述の事情に鑑みて為されたもの
で、太陽光発電等の発電システムと商用電源との連系の
ための装置を小型コンパクト化することができると共
に、力率が１の交流出力電流を商用電源側に供給するこ
とができるインバータ装置の制御方法及びその制御装置
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to make a device for interconnection of a power generation system such as a solar power generation and a commercial power source small and compact, and to have a power factor of 1 It is an object of the present invention to provide a control method of an inverter device and a control device thereof, which can supply the AC output current of the above to a commercial power source side.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、直流電源の直流出力を交流出力に変換し、交流の商
用電源に連系するインバータ装置の制御方法において、
前記商用電源の相電圧を検出して該相電圧を係数倍して
指令信号とし、前記インバータ装置の出力電流を検出し
て該出力電流をフィードバック信号とし、前記指令信号
とフィードバック信号とを比較して誤差信号を生成し、
該誤差信号をゼロとするような制御信号を演算回路によ
り形成し、前記出力電流が小さい時に、絶縁トランスに
供給される無効電流の影響による前記相電圧の指令信号
と前記出力電流のフィードバック信号との位相のずれを
補正することを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an inverter device, which converts a direct current output of a direct current power source into an alternating current output and is connected to an alternating current commercial power source.
The phase voltage of the commercial power supply is detected, the phase voltage is multiplied by a coefficient to obtain a command signal, the output current of the inverter device is detected and the output current is used as a feedback signal, and the command signal and the feedback signal are compared. To generate the error signal,
A control signal for making the error signal zero is formed by an arithmetic circuit, and when the output current is small,
Command signal of the phase voltage due to the influence of the reactive current supplied
And the phase difference between the output current feedback signal and
It is characterized by correction .
【０００９】上述した本発明によれば、インバータ装置
を電流制御型にして、商用電源相電圧波形を基準信号と
して、そのインバータ装置の出力電流をフィードバック
信号として、インバータ装置の出力電流が商用電源相電
圧波形と一致するようにインバータ装置の電力素子のス
イッチングを制御するようにしたものである。これによ
り商用電源相電圧波形と一致したインバータ装置の交流
電流出力波形を得ることができる。係る制御方法によれ
ば、相電圧波形と電流波形とがその周波数及び位相にお
いて一致するので、力率１のインバータ装置の交流出力
が商用電源側に供給される。According to the present invention described above, the inverter device is of the current control type, the commercial power supply phase voltage waveform is used as the reference signal, the output current of the inverter device is used as the feedback signal, and the output current of the inverter device is the commercial power supply phase. The switching of the power element of the inverter device is controlled so as to coincide with the voltage waveform. This makes it possible to obtain an AC current output waveform of the inverter device that matches the commercial power supply phase voltage waveform. According to this control method, since the phase voltage waveform and the current waveform match in frequency and phase, the AC output of the inverter device having a power factor of 1 is supplied to the commercial power source side.
【００１０】そして、このインバータ装置の交流出力電
流は商用電源相電圧とほぼ一致した波形を有しているの
で、高調波成分が極めて少なく、商用電源側において要
求される高調波抑制の基準に完全に対応することができ
る。又、インバータ装置のフィルタ回路においては、電
力素子のパルス幅変調によるスイッチングの高調波成分
を除去できれば十分であり、このスイッチング周波数は
一般に１０ｋＨｚ程度以上と商用電源周波数と比較して
高いので、このフィルタは小型コンパクトなインダクタ
及びキャパシタを用いて構成できる。Since the AC output current of this inverter device has a waveform that substantially coincides with the commercial power supply phase voltage, it has very few harmonic components and is completely compliant with the standard for suppressing harmonics required on the commercial power supply side. Can correspond to. Further, in the filter circuit of the inverter device, it is sufficient if the harmonic components of switching due to the pulse width modulation of the power element can be removed, and this switching frequency is generally about 10 kHz or higher, which is higher than the commercial power supply frequency. Can be configured using small and compact inductors and capacitors.
【００１１】請求項２に記載の発明は、前記位相のずれ
の補正は、前記出力電流の大きさに対応して、前記相電
圧の指令信号の位相を進ませることを特徴とするもので
ある。According to a second aspect of the present invention, the phase shift is provided.
The correction of (1) advances the phase of the command signal of the phase voltage in accordance with the magnitude of the output current .
【００１２】これにより、絶縁トランスに商用電源側か
ら流入する無効電流成分（励磁電流）による位相のずれ
を補正することができる。即ち、電流制御型のインバー
タ装置においては、インバータ装置の出力電流は、電源
相電圧と完全に位相が一致している。しかしながら、電
源系統側に供給される出力電流は、インバータ装置の出
力電流と絶縁トランスに流入する無効電流成分とのベク
トル和となる。このため、インバータ装置の出力電流が
小さいときには、相対的に無効電流成分が大きくなり、
このため商用電源側に供給される全体としての出力電流
の位相は、相電圧の位相と一致しなくなる。即ち、力率
が１でなくなる。従って、上述したように電源相電圧信
号の位相を進ませるように補正することで、商用電源側
における相電圧と電流の位相差をなくすことができる。Thus, it is possible to correct the phase shift due to the reactive current component (exciting current) flowing into the insulating transformer from the commercial power source side. That is, in the current control type inverter device, the output current of the inverter device is completely in phase with the power supply phase voltage. However, the output current supplied to the power supply system side is the vector sum of the output current of the inverter device and the reactive current component flowing into the isolation transformer. Therefore, when the output current of the inverter device is small, the reactive current component becomes relatively large,
Therefore, the phase of the overall output current supplied to the commercial power supply side does not match the phase of the phase voltage. That is, the power factor is not 1. Therefore, the phase difference between the phase voltage and the current on the commercial power source side can be eliminated by correcting the phase of the power source phase voltage signal so as to advance as described above.
【００１３】請求項３に記載の発明は、前記位相の補正
は、一つの相の相電圧の指令信号に他の相の相電圧に係
数ｋを乗算した指令信号を加算し、該係数ｋを前記出力
電流のフィードバック信号の大きさにより、前記出力電
流が小さいほど大きくなるように変化させることを特徴
とするものである。これにより、インバータ装置の出力
電流の大きさに応じた補正を適正に行うことができる。[0013] invention as set forth in claim 3, the correction of the previous SL-position phase adds the one phase voltage of the phase command signal multiplied by the coefficient k in the phase voltage of the other phase to a command signal, the coefficient According to the magnitude of the feedback signal of the output current, k is changed so as to increase as the output current decreases. As a result, the correction according to the magnitude of the output current of the inverter device can be appropriately performed.
【００１４】請求項４に記載の発明は、直流電源の直流
出力を交流出力に変換し、交流の商用電源に連系するイ
ンバータ装置の制御装置において、前記商用電源の相電
圧の検出回路と、前記インバータ装置の出力電流の検出
回路と、前記相電圧の検出回路により検出された商用電
源の相電圧信号を係数倍した出力電流指令信号と前記出
力電流の検出回路により検出されたインバータ装置の出
力電流信号とを誤差演算する演算回路と、該演算回路の
出力に基づいて前記インバータ装置のスイッチングを制
御するドライバ回路と、前記出力電流が小さい時に、絶
縁トランスに供給される無効電流の影響による前記相電
圧の指令信号と前記出力電流のフィードバック信号との
位相のずれを補正するために、前記相電圧の指令信号の
位相を進ませる位相補正回路とを備え、前記インバータ
装置の出力電流を前記指令信号に追従するように制御す
ることを特徴とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, in a controller for an inverter device that converts a direct current output of a direct current power source into an alternating current output and is connected to an alternating current commercial power source, a phase voltage detecting circuit for the commercial power source, Output current detection signal of the inverter device, output current command signal obtained by multiplying the phase voltage signal of the commercial power source detected by the phase voltage detection circuit by a coefficient, and output of the inverter device detected by the output current detection circuit An arithmetic circuit that performs an error operation on the current signal, a driver circuit that controls the switching of the inverter device based on the output of the arithmetic circuit, and an interrupt circuit when the output current is small.
The phase current due to the influence of the reactive current supplied to the edge transformer
Between the pressure command signal and the output current feedback signal
In order to correct the phase shift, the phase voltage command signal
A phase correction circuit for advancing the phase is provided, and the output current of the inverter device is controlled so as to follow the command signal.
【００１５】これによれば、上記演算回路は、オペアン
プを用いた簡単なアナログ回路又はマイクロコンピュー
タ等により実現できるので、制御回路部分を小型且つコ
ンパクト化することができる。又、電流制御型のインバ
ータ装置とすることにより大きなリアクトルが必要なく
なり、又、制御系を簡素化できるので、装置全体の構成
を小型コンパクト化することができる。According to this, the arithmetic circuit can be realized by a simple analog circuit using an operational amplifier or a microcomputer, so that the control circuit portion can be made small and compact. Further, since the current control type inverter device does not require a large reactor and the control system can be simplified, the entire device can be made compact and compact.
【００１６】請求項５に記載の発明は、前記位相補正回
路は、一つの相の相電圧信号と、他の相の相電圧信号に
位相補正量に対応した係数ｋを乗じた信号を加算して前
記商用電源の相電圧信号とする回路であることを特徴と
するものである。これにより、インバータ装置の出力電
流が小さいときにも、力率が１となる出力電流を供給で
きる。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the phase correction circuit.
Road is one of the phase voltage signals of phases, circuits shall be the phase voltage signal of the commercial power source by adding the signals multiplied by the coefficient k corresponding to the phase correction amount to the phase voltage signals of the other phases It is characterized by that. Thereby, even when the output current of the inverter device is small, the output current having a power factor of 1 can be supplied.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１８】図１は、本発明の一実施の形態の電流制御
型インバータ装置の構成を示す図である。太陽電池１の
出力端は、電流制御型インバータ装置２に接続され、更
に連系点３において、商用電源系統４に接続される。そ
して電源の負荷となる設備には、太陽電池１からの電力
と、商用電源系統４からの電力とが供給され得る。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a current control type inverter device according to an embodiment of the present invention. The output end of the solar cell 1 is connected to the current control type inverter device 2 and further connected to the commercial power supply system 4 at the interconnection point 3. Then, the power from the solar cell 1 and the power from the commercial power supply system 4 can be supplied to the facility serving as the load of the power supply.
【００１９】インバータ装置２の主回路を構成するスイ
ッチング回路５は、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式の制御
信号により、直流電圧をオン／オフすることで、商用電
源の電圧波形に追従したパルス幅変調された擬似正弦波
の交流電流を発生する。このインバータ装置２には、電
流検出回路１８ｕ，１８ｗがスイッチング回路５の出力
線に接続され、Ｕ相及びＷ相の出力電流を検出する。電
流フィルタ７は、スイッチング回路５の出力電流に含ま
れている高調波成分を除去するためのフィルタであり、
スイッチング回路５のキャリアスイッチング周波数であ
る例えば１０ｋＨｚ以上の周波数帯域を除去するように
なっている。従って、この電流フィルタ７は、インダク
タンス値及びキャパシタンス値も比較的小さい、小型コ
ンパクト化したインダクタンス素子及びキャパシタンス
素子を用いることができる。The switching circuit 5 constituting the main circuit of the inverter device 2 turns on / off a DC voltage by a control signal of a pulse width modulation (PWM) system, thereby pulse width modulation following the voltage waveform of the commercial power source. To generate a pseudo sine wave alternating current. In the inverter device 2, current detection circuits 18u and 18w are connected to the output lines of the switching circuit 5, and the output currents of the U phase and the W phase are detected. The current filter 7 is a filter for removing harmonic components contained in the output current of the switching circuit 5,
A frequency band of 10 kHz or higher, which is the carrier switching frequency of the switching circuit 5, is removed. Therefore, the current filter 7 can use a compact and compact inductance element and capacitance element having relatively small inductance and capacitance values.
【００２０】電流フィルタ７を通過したスイッチング回
路５の出力電流は、絶縁トランス８により、その商用電
源側とインバータ装置側とが絶縁分離される。更に、イ
ンバータ装置２の出力側には、連系マグネットスイッチ
９、ブレーカ１０とが設けられ、連系点となるインバー
タ装置２の出力端子３に商用電源系統４が接続されてい
る。注目すべきは、従来の電圧制御型インバータ装置に
必要であった連系リアクトルが除去されていることであ
る。これは、電流制御型インバータ装置においては、電
源相電圧を基準信号として、これに出力電流をフィード
バック信号として基準信号に追従させるので、連系リア
クトルが必要なくなるためである。これにより制御系が
簡素化され、又、装置の小型コンパクト化が可能とな
る。The output current of the switching circuit 5, which has passed through the current filter 7, is insulated and separated between the commercial power source side and the inverter device side by the insulating transformer 8. Further, an interconnection magnet switch 9 and a breaker 10 are provided on the output side of the inverter device 2, and a commercial power supply system 4 is connected to the output terminal 3 of the inverter device 2 which is the interconnection point. It should be noted that the interconnection reactor, which was necessary for the conventional voltage-controlled inverter device, has been removed. This is because in the current control type inverter device, the power supply phase voltage is used as the reference signal and the output current is made to follow the reference signal as the feedback signal, so that the interconnection reactor is not required. As a result, the control system can be simplified and the device can be made compact and compact.
【００２１】ブレーカ１０の出力線には、信号トランス
１１が接続され、この信号トランス１１は、商用電源の
相電圧波形の検出回路となっている。即ち、商用電源相
電圧がその出力側に誘導され、図示する場合には、ブレ
ーカ１０がオン状態である時には、Ｕ相及びＷ相の相電
圧が検出回路１１ｕ，１１ｗにより検出される。検出回
路１１ｕ，１１ｗでは、それぞれ相電圧信号に変換して
その相電圧信号Ｖｕ，Ｖｗがそれぞれ乗算器１２ｕ，１
２ｗに入力される。乗算器１２には最大電力追跡回路２
０の出力Ｓｄが入力され、これにより最大電力追跡回路
２０の出力に対応した係数Ｓｄが乗算された相電圧信号
Ｖｕ’，Ｖｗ’が誤差積分器１３ｕ，１３ｗの一方の端
子に基準信号として入力される。A signal transformer 11 is connected to the output line of the breaker 10, and this signal transformer 11 is a detection circuit for detecting a phase voltage waveform of a commercial power source. That is, the commercial power supply phase voltage is induced to the output side, and in the illustrated case, when the breaker 10 is in the ON state, the phase voltages of the U phase and the W phase are detected by the detection circuits 11u and 11w. In the detection circuits 11u and 11w, the phase voltage signals Vu and Vw are converted into phase voltage signals, and the phase voltage signals Vu and Vw are respectively multiplied by multipliers 12u and 1w.
Input to 2w. The multiplier 12 has a maximum power tracking circuit 2
The output Sd of 0 is input, and thereby the phase voltage signals Vu ′ and Vw ′ multiplied by the coefficient Sd corresponding to the output of the maximum power tracking circuit 20 are input to one terminals of the error integrators 13u and 13w as reference signals. To be done.
【００２２】誤差積分器１３ｕ，１３ｗの他方の端子に
は、スイッチング回路５の出力電流の検出回路１８ｕ，
１８ｗにより検出された電流信号Ｉｕ，Ｉｗがフィード
バック信号として入力される。誤差積分器１３ｕ，１３
ｗは、比例積分（ＰＩ）制御回路であり、基準信号であ
る電源相電圧信号と、フィードバック信号であるスイッ
チング回路５の出力電流信号との差をゼロとするような
制御信号を出力する。誤差積分器１３ｕ，１３ｗの制御
信号出力は、２相／３相変換回路１４に入力され、これ
により、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの制御信号が生成
される。Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の制御信号は、ＰＷＭ変調回
路１５に入力され、ここでパルス幅変調を受ける。そし
てパルス幅変調された制御信号はドライバ回路１６を介
してスイッチング回路５の電力素子のスイッチングを行
う。The other terminals of the error integrators 13u and 13w are connected to the output current detection circuit 18u of the switching circuit 5,
The current signals Iu and Iw detected by 18w are input as feedback signals. Error integrators 13u and 13
w is a proportional-plus-integral (PI) control circuit, which outputs a control signal that makes the difference between the power supply phase voltage signal, which is a reference signal, and the output current signal of the switching circuit 5, which is a feedback signal, zero. The control signal outputs of the error integrators 13u and 13w are input to the two-phase / three-phase conversion circuit 14, which generates the U-phase, V-phase, and W-phase control signals. The control signal of each phase of U, V and W is input to the PWM modulation circuit 15 and undergoes pulse width modulation here. Then, the pulse-width-modulated control signal switches the power element of the switching circuit 5 via the driver circuit 16.
【００２３】従って、商用電源の相電圧信号は信号トラ
ンス１１により検出され、これが乗算器１２ｕ，１２ｗ
を経て誤差積分器１３ｕ，１３ｗに基準信号として入力
される。そして、スイッチング回路５の出力電流が検出
器１８ｕ，１８ｗにより検出され、フィードバック信号
として誤差積分器１３に入力される。そしてその誤差信
号がゼロとなるように、誤差積分器１３ｕ，１３ｗが制
御信号を生成し、これを２相／３相変換回路１４及びＰ
ＷＭ変調器１５を介してスイッチング回路５により直流
電圧のスイッチング動作を行う。従って、スイッチング
回路５の出力電流は、その波形が電源相電圧波形に追従
するように制御され、これにより、力率１の周波数及び
位相がぴったり一致した系統電源周波数の交流出力電流
が形成される。この出力電流波形を、図２に示す。出力
電流に含まれている僅かの高調波成分はフィルタ回路７
により除去され、連系点３からは商用電源４側にきれい
な基本波成分のみの交流電流が出力される。このように
電流波形は電源相電圧波形とその周波数及び位相が一致
しているので、商用電源系統には力率１の且つ高調波成
分をほとんど含まない極めて良質の交流電力が送出され
る。尚、モータ等の誘導負荷が系統に接続されている場
合には、この負荷に供給される無効電流は、系統電源側
から供給される。Therefore, the phase voltage signal of the commercial power source is detected by the signal transformer 11, and this is detected by the multipliers 12u and 12w.
Is input as a reference signal to the error integrators 13u and 13w. Then, the output current of the switching circuit 5 is detected by the detectors 18u and 18w, and is input to the error integrator 13 as a feedback signal. The error integrators 13u and 13w generate control signals so that the error signal becomes zero, and the control signals are generated by the two-phase / three-phase conversion circuit 14 and the P-phase conversion circuit.
The switching circuit 5 performs the switching operation of the DC voltage via the WM modulator 15. Therefore, the output current of the switching circuit 5 is controlled so that its waveform follows the power supply phase voltage waveform, and thereby an AC output current of the system power supply frequency in which the frequency and phase of the power factor 1 exactly match is formed. . This output current waveform is shown in FIG. A slight harmonic component included in the output current is filtered by the filter circuit 7
And a clean AC current having only the fundamental wave component is output from the interconnection point 3 to the commercial power source 4 side. Since the current waveform has the same frequency and phase as the power supply phase voltage waveform, extremely high-quality AC power having a power factor of 1 and containing almost no harmonic components is transmitted to the commercial power supply system. When an inductive load such as a motor is connected to the system, the reactive current supplied to this load is supplied from the system power supply side.
【００２４】このインバータ装置２は、インバータ装置
がその最大出力点で動作するように運転される。図３
は、太陽電池の出力特性の一例を示す。即ち、負荷電流
が最大出力点（１０Ａ程度）迄は、出力電圧が略一定で
あり、最大出力点Ｍを越えると、急激に出力電圧が低下
する。また、この最大出力点Ｍの位置は、日照等の条件
によって変動する。The inverter device 2 is operated so that the inverter device operates at its maximum output point. Figure 3
Shows an example of the output characteristics of the solar cell. That is, the output voltage is substantially constant until the load current reaches the maximum output point (about 10 A), and when the load current exceeds the maximum output point M, the output voltage sharply decreases. Further, the position of this maximum output point M changes depending on conditions such as sunlight.
【００２５】このため、インバータ装置２においては、
まず直流電圧の検出回路１９ｖ及び直流電流の検出回路
１９ｉを備え、その出力結果により、最大電力追跡回路
２０において、直流出力を演算する。そして、この直流
出力が図３における最大出力点Ｍ以下であれば、インバ
ータ交流出力電流を増大するような制御信号Ｓｄを生成
する。そして、この制御信号出力Ｓｄを乗算器１２ｕ，
１２ｗに入力することにより、それぞれの電源相電圧信
号を係数倍する。従って、出力電流信号が追従すべき、
基準電源相電圧信号が太陽電池出力の最大点Ｍとの差分
に応じて、乗算回路１２ｕ，１２ｗにより変更されるこ
とになる。これにより、インバータ装置２は、常にイン
バータ装置の最大出力点Ｍで動作するように運転され
る。Therefore, in the inverter device 2,
First, a DC voltage detection circuit 19v and a DC current detection circuit 19i are provided, and a DC output is calculated in the maximum power tracking circuit 20 based on the output result. If the DC output is equal to or lower than the maximum output point M in FIG. 3, the control signal Sd for increasing the inverter AC output current is generated. Then, the control signal output Sd is multiplied by the multiplier 12u,
By inputting into 12w, each power supply phase voltage signal is multiplied by a coefficient. Therefore, the output current signal should follow,
The reference power source phase voltage signal is changed by the multiplication circuits 12u and 12w according to the difference from the maximum point M of the solar cell output. As a result, the inverter device 2 is always operated so as to operate at the maximum output point M of the inverter device.
【００２６】日照の関係等で太陽電池の発電能力が低下
した場合には、交流側の検出回路１８ｕ，１８ｗ及び直
流側の検出回路１９ｖ，１９ｉで、送電不能の状態が検
出されるので、最大電力追跡回路２０等の制御により開
閉器９を開くことにより、太陽電池１側から商用電源側
への送電が終了する。When the power generation capacity of the solar cell is lowered due to sunshine or the like, the AC-side detection circuits 18u and 18w and the DC-side detection circuits 19v and 19i detect a state in which power transmission is impossible. By opening the switch 9 under the control of the power tracking circuit 20 or the like, power transmission from the solar cell 1 side to the commercial power source side is completed.
【００２７】図４及び図５は、位相補正回路の概要を示
す。インバータ装置の出力電流が小さいときには、商用
電源系統４から絶縁トランス８に供給される無効電流の
影響で、インバータ装置の出力電流と商用電源相電圧と
の位相差をゼロに維持することができなくなる。絶縁ト
ランス８の無効電流によりインバータ装置の出力電流が
商用電源相電圧よりある程度の位相遅れが発生する。こ
のため、商用電源側の出力電流と、商用電源相電圧との
位相差をゼロに維持するためには、インバータ装置の指
令信号の位相補正が必要となる。4 and 5 show the outline of the phase correction circuit. When the output current of the inverter device is small, it is not possible to maintain the phase difference between the output current of the inverter device and the commercial power supply phase voltage at zero due to the influence of the reactive current supplied from the commercial power supply system 4 to the isolation transformer 8. . The reactive current of the insulation transformer 8 causes a phase delay of the output current of the inverter device to a certain degree from the commercial power supply phase voltage. Therefore, in order to maintain the phase difference between the output current on the commercial power supply side and the commercial power supply phase voltage at zero, it is necessary to correct the phase of the command signal of the inverter device.
【００２８】図４は、商用電源相電圧信号ＵS，ＶS，Ｗ
Sのベクトル表示を示す。これらは信号トランス１１か
ら出力される商用電源相電圧信号である。電源相電圧信
号ＵSの位相を進ませるために、電源相電圧信号ＷSの一
部分を加えればよいので、電源相電圧信号ベクトルＵS
にｋ・ＷSのベクトルを加算し、補正された電源相電圧
信号ベクトルＵGを形成する。ここにｋは、１より小さ
な係数であり、インバータ装置の出力電流に対応して定
められる係数である。即ち、インバータ装置の出力電流
が小さくなると、ｋが大きくなり、出力電流が大きくな
るとｋが小さくなり、出力電流がある程度以上に大きく
なると、ｋがゼロになる。即ち、インバータ装置の出力
電流が大きいときには絶縁トランスに供給される無効電
流成分の比率が小さくなるので、このとき位相補正が不
要となる。逆に、インバータ装置の出力電流が小さいと
きには絶縁トランスに供給される無効電流成分の比率が
大きくなるので、このとき位相補正が必要である。同様
に電源相電圧信号ＷSにベクトルｋ・ＶSを加算すること
により、補正された相電圧信号ベクトルＷGを形成す
る。ＷGは、ベクトル電源相電圧信号ＷSに対して、ベク
トルｋ・ＶSの分だけ位相が進むように補正される。FIG. 4 shows the commercial power supply phase voltage signals U S , V S and W.
The vector display of S is shown. These are commercial power supply phase voltage signals output from the signal transformer 11. In order to advance the phase of the power supply phase voltage signal U S , it is sufficient to add a part of the power supply phase voltage signal W S , so the power supply phase voltage signal vector U S
And the vector of k · W S is added to form a corrected power supply phase voltage signal vector U G. Here, k is a coefficient smaller than 1, and is a coefficient determined corresponding to the output current of the inverter device. That is, when the output current of the inverter device becomes small, k becomes large, when the output current becomes large, k becomes small, and when the output current becomes larger than a certain value, k becomes zero. That is, when the output current of the inverter device is large, the ratio of the reactive current component supplied to the isolation transformer is small, and at this time, phase correction is unnecessary. On the contrary, when the output current of the inverter device is small, the ratio of the reactive current component supplied to the isolation transformer becomes large, and therefore, the phase correction is necessary at this time. Similarly, the corrected phase voltage signal vector W G is formed by adding the vector k · V S to the power supply phase voltage signal W S. W G is corrected so that the phase of the vector power supply phase voltage signal W S advances by the amount of vector k · V S.
【００２９】図５は、係る位相補正を実現する回路例で
ある。信号トランス出力信号ＵSには、太陽電池の動作
点を最大電力に維持するための最大電力指令信号Ｓｄが
乗算器１２ｕで乗算処理され、その振幅が補正される。
そして、最大電力指令により補正された電源電圧信号Ｕ
S’に位相補正信号であるｋ・ＷSを加算器２２で加算す
る。これにより形成される進み位相に補正された電源電
圧信号ＵGが形成され、誤差積分器１３ｕに入力され
る。補正信号ｋ・ＷSは、信号トランス出力である電源
電圧信号ＷSに係数ｋを乗算器２３により乗算処理する
ことにより求められる。ここで係数ｋは、図示しないが
出力電流と比較することにより、出力電流が小さいとき
には１より小さい範囲で大きくなり、出力電流が大きく
なるとゼロに近づき、出力電流が一定値以上になるとゼ
ロとなるように誤差増幅器等を用いて演算により形成さ
れる。FIG. 5 shows an example of a circuit that realizes such phase correction. The signal transformer output signal U S is multiplied by the maximum power command signal Sd for maintaining the operating point of the solar cell at the maximum power in the multiplier 12u, and its amplitude is corrected.
Then, the power supply voltage signal U corrected by the maximum power command
The adder 22 adds the phase correction signal k · W S to S ′. As a result, the power supply voltage signal U G corrected to the lead phase is formed and input to the error integrator 13u. The correction signal k · W S is obtained by multiplying the power supply voltage signal W S , which is the signal transformer output, by the coefficient k by the multiplier 23. Here, although not shown, the coefficient k becomes larger in the range smaller than 1 when the output current is small by comparison with the output current, approaches zero when the output current becomes large, and becomes zero when the output current becomes a certain value or more. Thus, it is formed by calculation using an error amplifier or the like.
【００３０】誤差積分器１３ｕの基準信号入力は、進相
に位相補正された電源相電圧信号ＵGが入力され、フィ
ードバック信号として交流出力電流Ｉｕが入力されるの
で、誤差積分器１３ｕは両者の差分がゼロとなるような
制御指令Ｕを出力する。これにより交流出力電流Ｉｕ
は、進相に補正された電源相電圧信号ＵGに追従するの
で、その間で力率が１となり、絶縁トランス８の商用電
源側から供給される無効電流成分による位相のずれを補
正することができる。即ち、インバータ装置の出力電流
が電源トランス８の無効成分電流に対して小さいときに
も、絶縁トランス８の商用電源側において、その電源相
電圧と交流出力電流との位相を合わせることができ、力
率１に近づけることができる。尚、図５に示す位相補正
回路は、電源相電圧信号ＵSについてのものであるが、
Ｗ相についても同様な回路で対応が可能である。Since the reference signal input to the error integrator 13u is the phase-corrected power supply phase voltage signal U G , and the AC output current Iu is input as a feedback signal, the error integrator 13u outputs both signals. The control command U is output so that the difference becomes zero. As a result, the AC output current Iu
Follows the power supply phase voltage signal U G corrected to the advanced phase, the power factor becomes 1 during that time, and the phase shift due to the reactive current component supplied from the commercial power supply side of the insulating transformer 8 can be corrected. it can. That is, even when the output current of the inverter device is smaller than the reactive component current of the power transformer 8, the phase of the power source phase voltage and the AC output current can be matched on the commercial power source side of the isolation transformer 8. It is possible to approach the rate 1. The phase correction circuit shown in FIG. 5 is for the power supply phase voltage signal U S ,
A similar circuit can be used for the W phase.
【００３１】尚、上記実施の形態においては、太陽電池
の発生する直流電力を交流電力に変換する例について説
明したが、太陽電池と同様に直流電力を発生して交流に
変換して電源系統に連系させるシステムについても、同
様に適用できることは勿論である。In the above embodiment, the example in which the DC power generated by the solar cell is converted into the AC power has been described. However, like the solar cell, the DC power is generated and converted into the AC power to be used in the power supply system. for some systems which interconnection can of course be similarly applied.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
商用電源側に力率１の高調波成分を殆ど含まない出力電
流を供給できると共に、装置を小型コンパクト化でき
る。又、交流出力電流が小さいときでも、絶縁トランス
の励磁電流の流入に伴う位相のずれを補正して、出力端
で力率１を維持することができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to supply an output current containing almost no higher harmonic component with a power factor of 1 to the commercial power source side, and to downsize the device. Further, even when the AC output current is small, it is possible to correct the phase shift due to the inflow of the exciting current of the insulating transformer and maintain the power factor of 1 at the output end.
【図１】本発明の一実施の形態のインバータ装置の制御
装置の概要を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a control device for an inverter device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のインバータ装置の出力電流の波形を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a waveform of an output current of the inverter device of FIG.
【図３】太陽光発電システムの出力特性の一例を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing an example of output characteristics of a solar power generation system.
【図４】電源電圧信号ベクトルの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a power supply voltage signal vector.
【図５】位相補正回路の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a phase correction circuit.
【図６】従来のインバータ装置の制御装置の概要を示す
説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an outline of a conventional control device for an inverter device.
【図７】図６の装置における出力電圧ベクトルの説明図
である。7 is an explanatory diagram of an output voltage vector in the device of FIG.
１ 太陽電池 ２ インバータ装置 ３ 連系点 ４ 商用電源系統 ５ スイッチング回路 ６ コンデンサ ７ フィルタ回路 ８ 絶縁トランス ９，１０ 開閉器 １１ 信号トランス １２ｕ，１２ｗ 乗算回路 １３ｕ，１３ｗ 誤差増幅器 １４ ２相／３相変換回路 １５ ＰＷＭ変調回路 １６ ドライバ回路 １８ｕ，１８ｗ 出力電流検出回路 ２０ 最大電力追跡回路 ２１ 位相補正回路 1 solar cell 2 Inverter device 3 interconnection points 4 Commercial power supply system 5 switching circuits 6 capacitors 7 Filter circuit 8 isolation transformer 9,10 switch 11 signal transformer 12u, 12w multiplication circuit 13u, 13w error amplifier 14 Two-phase / 3-phase conversion circuit 15 PWM modulation circuit 16 Driver circuit 18u, 18w output current detection circuit 20 Maximum power tracking circuit 21 Phase correction circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南部 浩史 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社 荏原製作所内 (72)発明者 岡崎 裕 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社 荏原製作所内 (56)参考文献 特開 平７−325635（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−107662（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−308263（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−83861（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 H02J 3/38 H02J 7/35 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Nanbu 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Ebara Corporation (72) Inventor Hiroshi Okazaki 11-1 Haneda-asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Stocks (56) References JP-A-7-325635 (JP, A) JP-A-1-107662 (JP, A) JP-A-9-308263 (JP, A) JP-A-5-83861 ( (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/48 H02J 3/38 H02J 7/35
Claims (7)
し、交流の商用電源に連系するインバータ装置の制御方
法において、 前記商用電源の相電圧を検出して該相電圧を係数倍して
指令信号とし、前記インバータ装置の出力電流を検出し
て該出力電流をフィードバック信号とし、前記指令信号
とフィードバック信号とを比較して誤差信号を生成し、
該誤差信号をゼロとするような制御信号を演算回路によ
り形成し、前記出力電流が小さい時に、絶縁トランスに
供給される無効電流の影響による前記相電圧の指令信号
と前記出力電流のフィードバック信号との位相のずれを
補正することを特徴とするインバータ装置の制御方法。1. A method for controlling an inverter device in which a DC output of a DC power supply is converted into an AC output and which is connected to an AC commercial power supply, wherein a phase voltage of the commercial power supply is detected and the phase voltage is multiplied by a coefficient. As a command signal, the output current of the inverter device is detected and the output current is used as a feedback signal, and an error signal is generated by comparing the command signal and the feedback signal,
A control signal for making the error signal zero is formed by an arithmetic circuit, and when the output current is small,
Command signal of the phase voltage due to the influence of the reactive current supplied
And the phase difference between the output current feedback signal and
A method for controlling an inverter device, which comprises performing correction .
の大きさに対応して、前記相電圧の指令信号の位相を進
ませることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装
置の制御方法。2. The output current is corrected by correcting the phase shift.
The method of controlling an inverter device according to claim 1 , wherein the phase of the command signal of the phase voltage is advanced in accordance with the magnitude of .
指令信号に他の相の相電圧に係数ｋを乗算した指令信号
を加算し、該係数ｋを前記出力電流のフィードバック信
号の大きさにより、前記出力電流が小さいほど大きくな
るように変化させることを特徴とする請求項２に記載の
インバータ装置の制御方法。Correction of 3. A front Symbol position phase adds the one phase voltage of the phase command signal multiplied by the coefficient k in the phase voltage of the other phase to a command signal, the feedback of the the coefficient k and the output current The control method of the inverter device according to claim 2, wherein the output current is changed so as to increase as the output current decreases, depending on the magnitude of the signal.
し、交流の商用電源に連系するインバータ装置の制御装
置において、 前記商用電源の相電圧の検出回路と、前記インバータ装
置の出力電流の検出回路と、前記相電圧の検出回路によ
り検出された商用電源の相電圧信号を係数倍した出力電
流指令信号と前記出力電流の検出回路により検出された
インバータ装置の出力電流信号とを誤差演算する演算回
路と、該演算回路の出力に基づいて前記インバータ装置
のスイッチングを制御するドライバ回路と、前記出力電
流が小さい時に、絶縁トランスに供給される無効電流の
影響による前記相電圧の指令信号と前記出力電流のフィ
ードバック信号との位相のずれを補正するために、前記
相電圧の指令信号の位相を進ませる位相補正回路とを備
え、前記インバータ装置の出力電流を前記指令信号に追
従するように制御することを特徴とするインバータ装置
の制御装置。4. A control device for an inverter device, which converts a direct current output of a direct current power source into an alternating current output and is connected to an alternating current commercial power source, comprising: a detection circuit of a phase voltage of the commercial power source; and an output current of the inverter device. An error calculation is performed between the detection circuit and the output current command signal obtained by multiplying the phase voltage signal of the commercial power source detected by the phase voltage detection circuit by a coefficient, and the output current signal of the inverter device detected by the output current detection circuit. An arithmetic circuit, a driver circuit that controls switching of the inverter device based on the output of the arithmetic circuit, and the output power circuit.
When the current is small, the reactive current supplied to the isolation transformer
Command signal of the phase voltage and the output current
In order to correct the phase shift with the feedback signal,
A control device for an inverter device, comprising: a phase correction circuit that advances the phase of a command signal of a phase voltage, and controlling the output current of the inverter device so as to follow the command signal.
信号と、他の相の相電圧信号に位相補正量に対応した係
数ｋを乗じた信号を加算して前記商用電源の相電圧信号
とする回路であることを特徴とする請求項４に記載のイ
ンバータ装置の制御装置。 5. The phase correction circuit adds a phase voltage signal of one phase and a signal obtained by multiplying a phase voltage signal of another phase by a coefficient k corresponding to a phase correction amount, and adds the phase voltage signal of the commercial power supply. control device for an inverter device according to claim 4, characterized in that the circuits shall be the signal.
回路であることを特徴とする請求項４に記載のインバー
タ装置の制御装置。6. The control device for an inverter device according to claim 4, wherein the arithmetic circuit is a proportional integral (PI) control circuit.
た係数（Ｓｄ）であり、インバータ装置が前記直流電源
の最大出力点で動作するように運転されることを特徴と
する請求項４に記載のインバータ装置の制御装置。7. The coefficient multiple is a coefficient (Sd) corresponding to the output of the DC power supply, and the inverter device is operated to operate at the maximum output point of the DC power supply. The control device of the inverter device according to.
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