JP5422178B2 - 系統連系インバータ - Google Patents

Description

本発明は、直流電源の出力を交流に変換して電気事業者の電力系統と連系させる系統連系インバータに関し、特にコモンモードノイズによる電流（以下、「コモンモード電流」という）を抑制する技術に関する。

例えば、太陽光発電システムや燃料電池などといった直流電源の出力を交流に変換して電力系統に連系させる系統連系インバータでは、この系統連系インバータから大地へ流れる漏れ電流を抑制し、人体への感電や他機器への影響を防がなければならない。漏れ電流の許容量については電気用品安全法で規定されており、分散型電源の系統連系装置に関しても財団法人電気安全環境研究所により定められた試験の基準が存在する。

太陽光発電システムにおいては、太陽電池パネルの端子と、大地に接続された太陽電池パネルのフレームとの間に浮遊容量が存在する。一般に、太陽電池パネルの表面にはガラス板から成る絶縁層が形成されており、このガラス板は大きな平面を有するため、雨で濡れると、浮遊容量が増大し漏れ電流も増大する。漏れ電流の経路はいくつかあり、例えばインバータの接地線も漏れ電流の経路となる。その1つの浮遊容量が大きくなると、漏れ電流が増大する。

漏れ電流を抑制する一般的な方法としては、系統連系インバータと電力系統との間を、絶縁トランスを用いて絶縁する方法の他に、コモンモード電流を抑制するコモンモードチョークコイルを用いる方法（例えば、非特許文献１参照）、フィルタでコモンモード電流を入力側または大地にバイパスさせる方法（特許文献１および非特許文献１参照）、インバータの制御方式を２レベルパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Wide Modulation）として上下アームに逆極性の電圧を出力する方法（特許文献２参照）、または、これらを組み合わせた方法などが知られている。

図１０は、従来の漏れ電流対策が施された系統連系インバータの１つとしての太陽光発電系統連系インバータの構成を示すブロック図である。この太陽光発電系統連系インバータは、インバータ１、出力フィルタ２、第１コモンモードチョークコイル３ａ、第２コモンモードチョークコイル３ｂ、第１コンデンサ対４１、第２コンデンサ対４２、太陽電池５および系統トランス７を備えている。なお、図１０においては、太陽電池５と大地との間に存在する浮遊容量をコンデンサ６ａおよびコンデンサ６ｂとして示している。

太陽電池５は、直流起電圧を発生する。太陽電池５で発生された直流電力は、第１コモンモードチョークコイル３ａを経由してインバータ１に供給される。第１コモンモードチョークコイル３ａは、インバータ１から太陽電池５に流れるコモンモード電流を抑止する。

第１コンデンサ対４１は、コンデンサ４１ａとコンデンサ４１ｂとが直列に接続されて構成されており、インバータ１の入力端子間（第１コモンモードチョークコイル３ａの出力端子間）ａｂに配置されている。ａ点には直流ライン正電圧が、ｂ点には直流ライン負電圧がそれぞれ現れる。これらコンデンサ４１ａとコンデンサ４１ｂとの接続点に直流ライン中性点ｃが形成されており、直流ライン中性点ｃは大地に接続されている。

インバータ１は、２レベルＰＷＭ制御方式で駆動され、太陽電池５から第１コモンモードチョークコイル３ａを経由して供給される直流電力を、例えば図１１に示すような、＋１から−１まで変化する振幅を有し、パルス幅が順次に変化するパルス波形を有するＰＷＭ波に変換し、出力フィルタ２に送る。

出力フィルタ２は、入力端がインバータ１の一方の出力端子に接続されたリアクトル２１ａ、入力端がインバータ１の他方の出力端子に接続されたリアクトル２１ｂおよびリアクトル２１ａの出力端とリアクトル２１ｂの出力端との間に接続されたコンデンサ２２から構成されている。出力フィルタ２は、インバータ１から出力されるＰＷＭ信号を、図１１の破線で示すような正弦波交流に変換し、第２コモンモードチョークコイル３ｂを経由して系統トランス７に送る。

第２コンデンサ対４２は、コンデンサ４２ａとコンデンサ４２ｂとが直列に接続されて構成されており、第２コモンモードチョークコイル３ｂの入力端子間（出力フィルタ２の出力端子間）ｄｅに配置されている。ｄ点とｅ点との間には正弦波交流（交流出力信号）が現れる。これらコンデンサ４２ａとコンデンサ４２ｂとの接続点に交流出力中性点ｆが形成されており、交流出力中性点ｆは大地に接続されている。

第２コモンモードチョークコイル３ｂは、出力フィルタ２から系統トランス７に流れるコモンモード電流を抑止する。系統トランス７は、出力フィルタ２から第２コモンモードチョークコイル３ｂを経由して供給される正弦波交流を変圧し、電力系統に接続するための電力系統端ｈから出力する。系統トランス７の中性点は、中性点接地線ｉにより大地に接続されている。

上記のように構成された太陽光発電系統連系インバータにおいては、インバータ１で発生された高周波漏れ電流（コモンモード電流）は、第１コモンモードチョークコイル３ａによって太陽電池５側に流れるのが阻止されるとともに、第２コモンモードチョークコイル３ｂによって系統トランス７側に流れるのが阻止され、第１コンデンサ対４１および第２コンデンサ対４２によって大地にバイパスされる。

仮に、漏れ電流対策が施されていない、つまり第１コモンモードチョークコイル３ａ、第２コモンモードチョークコイル３ｂ、第１コンデンサ対４１および第２コンデンサ対４２が存在しなければ、系統トランス７の中性点接地線ｉ→大地→太陽電池５の浮遊容量６といった経路で漏れ電流が流れる。これに対し、上述した太陽光発電系統連系インバータにおいては、インバータ１を２レベルＰＷＭ制御方式で駆動すると、その出力端子間には常に逆極性の電圧が発生するため、コモンモードノイズによる電圧（以下、コモンモード電圧という）を抑制できる。また、上述したように、第１コモンモードチョークコイル３ａにより太陽電池５に流れる漏れ電流を抑制し、第２コモンモードチョークコイル３ｂにより系統トランス７へ流れる漏れ電流を抑制し、第１コンデンサ対４１および第２コンデンサ対４２により漏れ電流を大地にバイパスさせることができる。
電気学会・半導体電力変換システム調査専門委員会編、「パワーエレクトロニクス回路」、オーム社、平成１２年１１月３０日、２０６頁 特開２００２−２１８６５６号公報 特許第３８０５９５３号公報

しかしながら、上述した従来の太陽光発電系統連系インバータでは、漏れ電流がバイパスされる大地周辺への影響を考慮する必要がある他、図１１に示すように、２レベルＰＷＭ制御方式で駆動されるインバータ１の出力は振幅が大きいので、出力フィルタ２を構成する第１リアクトル２１ａおよび第２リアクトル２１ｂが大きくなる。また、絶縁トランスを用いて太陽光発電系統連系インバータと電力系統との間を絶縁する方法では、漏れ電流を根本的に無くすことができるが、絶縁トランスによってシステムの効率が低下し、絶縁トランスの分だけコストも高くなる。

一方、インバータ１を、図１２に示すように、３レベルＰＷＭ制御方式で駆動すると、ＰＷＭ制御の１周期における周波数は２レベルＰＷＭ制御方式の場合の２倍になり、電圧の振幅は半分になる。したがって、電圧のリプルは４分の１になり、出力フィルタ２の第１リアクトル２１ａおよび第２リアクトル２１ｂを小型化することができる。しかしながら、インバータ１を３レベルＰＷＭ制御方式で駆動すると、インバータ１の出力電圧がゼロの時にコモンモード電圧が発生するため、漏れ電流の原因になるという問題がある。

本発明の課題は、漏れ電流の流出を抑制できる系統連系インバータを提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明は、直流電源の出力をパルス幅変調するインバータと、前記インバータの入力側に配置され、中性点を形成するように直列に接続されたコンデンサから成る第１コンデンサ対と、前記インバータの出力側に配置され、中性点を形成するように直列に接続されたコンデンサから成る第２コンデンサ対と、前記第１コンデンサ対の中性点と前記第２コンデンサ対の中性点とを接続することにより形成された漏れ電流のバイパス路と、前記第１コンデンサ対と前記第２コンデンサ対との間に設けられて前記インバータで発生されたコモンモード電流を抑制する少なくとも１つのコモンモードチョークコイルと、前記インバータから出力されるパルス幅変調された電圧を正弦波状に変換する出力フィルタとを備え、前記バイパス路は、前記インバータのスイッチング周波数において、前記第２コンデンサ対を介して接続された系統トランスから大地を介して前記直流電源の浮遊容量に漏れ電流が流れる漏れ電流路よりも小さいインピーダンスを有し、前記コモンモードチョークコイルは、前記漏れ電流路および前記バイパス路よりも大きなインピーダンスを有することを特徴とする。

第２の発明は、直流電源の出力をパルス幅変調するインバータと、前記直流電源の両端に接続される第１コンデンサと、一端が前記インバータの出力側に接続され、他端が前記インバータの入力側及び前記第１コンデンサの一端に接続されて漏れ電流のバイパス路を形成する第２コンデンサと、前記第２コンデンサの一端が接続される点と他端が接続される点との間に設けられて前記インバータで発生されたコモンモード電流を抑制する少なくとも１つのコモンモードチョークコイルと、前記インバータから出力されるパルス幅変調された電圧を正弦波状に変換する出力フィルタとを備え、前記バイパス路は、前記インバータのスイッチング周波数において、前記第２コンデンサを介して接続された系統トランスから大地を介して前記直流電源の浮遊容量に漏れ電流が流れる漏れ電流路よりも小さいインピーダンスを有し、前記コモンモードチョークコイルは、前記漏れ電流路および前記バイパス路よりも大きなインピーダンスを有することを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記出力フィルタは、前記コモンモードチョークコイルのノーマルモードインダクタンス成分と、前記コモンモードチョークコイルの出力端間に接続されたコンデンサとから成ることを特徴とする。

第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記出力フィルタは、前記コモンモードチョークコイルの出力端間に接続された前記第２コンデンサ対又は前記第２コンデンサの容量から成ることを特徴とする。

第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１の発明において、前記直流電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を備え、前記インバータは、前記昇圧回路の出力をパルス幅変調することを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明において、前記コモンモードチョークコイルの少なくとも１つは、前記昇圧回路の入力側に配置され、前記昇圧回路は、前記コモンモードチョークコイルのノーマルモードインダクタンス成分と、前記コモンモードチョークコイルの一方の出力端に接続されたダイオードと、前記コモンモードチョークコイルの両方の出力端の間に設けられたスイッチング素子とから成ることを特徴とする。

本発明によれば、従来の漏れ電流の経路の他に、インバータの出力側から入力側に至る経路にインピーダンスの小さい漏れ電流のバイパス路を設けたので、インバータを３レベルＰＷＭ制御方式で駆動する場合であっても、漏れ電流が外部に流出するのを抑制できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。なお、以下においては、背景技術の欄で説明した図１０に示す系統連系インバータの構成要素と同一または相当する構成要素には、図１０で使用した符号と同一の符号を付して説明する。

この系統連系インバータは、インバータ１、出力フィルタ２、コモンモードチョークコイル３、第１コンデンサ対４１、第２コンデンサ対４２、太陽電池５および系統トランス７を備えている。なお、図１においては、太陽電池５と大地との間に存在する浮遊容量をコンデンサ６ａおよびコンデンサ６ｂとして示している。

太陽電池５は、本発明の直流電源に対応し、直流電力を発生する。太陽電池５で発生された直流電力は、インバータ１に供給される。なお、本発明の直流電源としては、太陽電池に限らず、燃料電池、その他の直流電力を発生する電池を使用することができる。

インバータ１は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）またはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などといった半導体素子によるブリッジ回路から構成されている。インバータ１は、３レベルＰＷＭ制御方式で駆動され、太陽電池５から供給される直流電力を、例えば図１２に示すような、＋１から０まで、または、０から−１まで変化する振幅を有し、パルス幅が順次に変化するパルス波形を有するＰＷＭ信号に変換し、コモンモードチョークコイル３を経由して出力フィルタ２に送る。

コモンモードチョークコイル３は、インバータ１の出力側に設けられ、インバータ１から出力フィルタ２に流れるコモンモード電流を抑止する。

出力フィルタ２は、入力端がインバータ１の一方の出力端子に接続されたリアクトル２１ａ、入力端がインバータ１の他方の出力端子に接続されたリアクトル２１ｂおよびリアクトル２１ａの出力端とリアクトル２１ｂの出力端との間に接続されたコンデンサ２２から構成されている。出力フィルタ２は、インバータ１からコモンモードチョークコイル３を介して送られてくるＰＷＭ信号を、図１２の破線で示すような正弦波交流に変換して系統トランス７に送る。

第１コンデンサ対４１は、コンデンサ４１ａとコンデンサ４１ｂとが直列に接続されて構成されており、インバータ１の入力端子間（太陽電池５の出力端子間）ａｂに配置されている。ａ点には直流ライン正電圧が、ｂ点には直流ライン負電圧がそれぞれ現れる。これらコンデンサ４１ａとコンデンサ４１ｂとの接続点に直流ライン中性点ｃが形成されており、直流ライン中性点ｃは、中性点接続線ｇによって、後述する第２コンデンサ対４２の交流出力中性点ｆに接続されている。

第２コンデンサ対４２は、コンデンサ４２ａとコンデンサ４２ｂとが直列に接続されて構成されており、系統トランス７の入力端子間（出力フィルタ２の出力端子間）ｄｅに配置されている。ｄ点とｅ点との間には正弦波交流（交流出力信号）が現れる。これらコンデンサ４２ａとコンデンサ４２ｂとの接続点に交流出力中性点ｆが形成されており、交流出力中性点ｆは、上述したように、中性点接続線ｇによって、第１コンデンサ対４１の直流ライン中性点ｃに接続されている。

系統トランス７は、出力フィルタ２から供給される正弦波交流を変圧し、電力系統に接続するための電力系統端ｈから出力する。系統トランス７の中性点は、中性点接地線ｉにより大地に接続されている。

上記のように構成された系統連系インバータにおいては、系統トランス７の中性点接地線ｉ→大地→太陽電池５の浮遊容量６といった経路で漏れ電流が流れる「漏れ電流路」が形成される。また、インバータ１の出力→第２コンデンサ対４２→中性点接続線ｇ→第１コンデンサ対４１→インバータ１の入力といった線路で漏れ電流が流れる「バイパス路ｇ」が形成される。漏れ電流のバイパス路ｇは、漏れ電流の周波数（インバータ１のスイッチング周波数に等しい）において、漏れ電流路よりも十分に小さいインピーダンスを有し、コモンモードチョークコイル３は、漏れ電流路およびバイパス路ｇよりも大きなインピーダンスを有する。

したがって、コモンモードノイズによる漏れ電流の殆どはバイパス路ｇを流れることになり、その大きさはコモンモードチョークコイル３によって抑制される。その結果、系統連系インバータの外へ流れ出る漏れ電流は抑制される。

本発明の実施例１に係る系統連系インバータによれば、インバータ１の出力にコモンモードチョークコイル３と出力フィルタ２を接続し、インバータ１の出力側の交流出力中性点ｆと入力側の直流ライン中性点ｃを接続したので、漏れ電流の系統連系インバータの外への流出を抑制することができる。

図２は、本発明の実施例２に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。この系統連系インバータは、実施例１に係る系統連系インバータにおいてインバータ１の出力側に接続されたコモンモードチョークコイル３を、インバータ１の入力側に移すことにより構成されている。

この系統連系インバータにおいて、太陽電池５で発生された直流電力は、コモンモードチョークコイル３を経由してインバータ１に供給される。インバータ１は、太陽電池５から供給される直流電力をＰＷＭ信号に変換し、出力フィルタ２に送る。その他の構成および動作は、上述した実施例１に係る系統連系インバータの構成および動作と同じである。

実施例２に係る系統連系インバータのように、コモンモードチョークコイル３をインバータ１の入力側に配置した場合であっても、上述した実施例１に係る系統連系インバータと同様に、コモンモードノイズによる漏れ電流の殆どはバイパス路ｇを流れることになり、その大きさはコモンモードチョークコイル３によって抑制される。その結果、系統連系インバータの外へ流れ出る漏れ電流は抑制される。

また、実施例２に係る系統連系インバータは、図３に示すように、インバータ１の出力側のコモンモードチョークコイル３を除去することなく、インバータ１の入力側にコモンモードチョークコイル３ａを追加して構成することもできる。この構成の場合も、上述した実施例２と同様の効果が得られる。

図４は、本発明の実施例３に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。この系統連系インバータは、実施例１に係る系統連系インバータの第１コンデンサ対４１を１個のコンデンサ４１で置き換え、第２コンデンサ対４２を除去し、さらに、出力フィルタ２の負極側の出力端子（ｅ点）とインバータ１の負極側の入力端子（ｂ点）との間にコンデンサ４３を追加して構成されている。

実施例１に係る系統連系インバータでは、インバータ１の入力側に形成された直流ライン中性点ｃと出力側に形成された交流出力中性点ｆとを接続して漏れ電流のバイパス路ｇが形成されているのに対し、実施例３に係る系統連系インバータでは、出力フィルタ２の負極側の出力端子（ｅ点）とインバータ１の負極側の入力端子（ｂ点）との間にコンデンサ４３を介在させてバイパス路ｇが形成されている。

実施例３に係る系統連系インバータのように、出力フィルタ２の負極側の出力端子（ｅ点）とインバータ１の負極側の入力端子（ｂ点）との間にコンデンサ４３を介在させてバイパス路ｇを形成した場合であっても、実施例１に係る系統連系インバータと同様に、コモンモードノイズによる漏れ電流の殆どはバイパス路ｇを流れることになり、その大きさはコモンモードチョークコイル３によって抑制される。その結果、系統連系インバータの外へ流れ出る漏れ電流は抑制される。

なお、上述した実施例３に係る系統連系インバータでは、出力フィルタ２の負極側の出力端子（ｅ点）とインバータ１の負極側の入力端子（ｂ点）との間にコンデンサ４３を介在させてバイパス路ｇを形成したが、出力フィルタ２の出力端子（ｄ点またはｅ点）とインバータ１の正極側の入力端子（ａ点）との間にコンデンサ４３を介在させてバイパス路ｇを形成しても良い。

また、実施例１に係る系統連系インバータと同様に、インバータ１の入力側に直流ライン中性点ｃを形成し、直流ライン中性点ｃと出力フィルタ２の出力端子（ｄ点またはｅ点）とを、コンデンサ４３を介在させて接続することによりバイパス路ｇを形成しても良い。同様に、インバータ１の出力側に交流出力中性点ｆを形成し、交流出力中性点ｆとインバータ１の入力端子（ａ点またはｂ点）とを、コンデンサ４３を介在させて接続することによりバイパス路ｇを形成しても良い。

図５は、本発明の実施例４に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。この系統連系インバータは、実施例１に係る系統連系インバータの出力フィルタ２からリアクトル２１ａおよびリアクトル２１ｂが除去され、コンデンサ２２のみが残されて構成されている。

実施例１に係る系統連系インバータでは、出力フィルタ２は、リアクトル２１ａ、リアクトル２１ｂおよびコンデンサ２２から構成されているが、コモンモードチョークコイル３に含まれるノーマルモードインダクタンス成分は、出力フィルタ２のリアクトル２１ａおよびリアクトル２１ｂと同様の働きをするため、実施例４に係る系統連系インバータでは、出力フィルタ２のリアクトル２１ａおよびリアクトル２１ｂを、コモンモードチョークコイル３のノーマルモードインダクタンス成分で代用させている。また、ノーマルモードインダクタンス成分は、鉄心の形状設計などによって調整することができる。

実施例４に係る系統連系インバータによれば、上述した実施例１に係る系統連系インバータと同様に、系統連系インバータの外へ流れ出る漏れ電流は抑制される。また、出力フィルタ２を構成するためのリアクトル２１ａおよびリアクトル２１ｂが不要になるので、安価かつコンパクトな系統連系インバータを提供できる。

図６は、本発明の実施例５に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。この系統連系インバータは、実施例１に係る系統連系インバータの出力フィルタ２が除去されて構成されている。

実施例１に係る系統連系インバータでは、出力フィルタ２は、リアクトル２１ａ、リアクトル２１ｂおよびコンデンサ２２から構成されているが、コモンモードチョークコイル３に含まれるノーマルモードインダクタンス成分は、出力フィルタ２のリアクトル２１ａおよびリアクトル２１ｂの役割を果たすことができる。また、中性点を形成する第２コンデンサ対４２の容量は、出力フィルタ２のコンデンサ２２の役割を果たすことができる。

したがって、コモンモードチョークコイル３のノーマルモードインダクタンス成分および第２コンデンサ対４２を構成するコンデンサ４２ａおよびコンデンサ４２ｂの容量を適宜調整することにより、出力フィルタ２の機能を実現することができるので、第２コンデンサ対４２自体を除去することができる。

実施例５に係る系統連系インバータによれば、上述した実施例１に係る系統連系インバータと同様に、系統連系インバータの外へ流れ出る漏れ電流は抑制される。また、出力フィルタ２を構成するためのリアクトル２１ａ、リアクトル２１ｂおよびコンデンサ２２が不要になるので、実施例４に係る系統連系インバータよりも安価かつコンパクトな系統連系インバータを提供できる。

なお、上述した実施例５に係る系統連系インバータにおいて、出力フィルタ２のリアクトル２１ａおよびリアクトル２１ｂを残しておき、コンデンサ２２のみを第２コンデンサ対４２で代用させても良い。

図７は、本発明の実施例６に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。この系統連系インバータは、実施例１に係る系統連系インバータのインバータ１の入力側に昇圧回路８が追加されて構成されている。

昇圧回路８は、リアクトル８１、スイッチング素子８２およびダイオード８３から構成されている。リアクトル８１の一端は太陽電池５の正極端子に接続され、他端はダイオード８３のアノードに接続されている。ダイオード８３のアノードは、インバータ１の正極側の入力端子に接続されている。また、スイッチング素子８２は、例えばＦＥＴから構成されており、そのドレインがリアクトル８１とダイオード８３の接続点に接続され、ソースは、太陽電池５の正極端子に接続されている。この昇圧回路８は、太陽電池５の出力電力を昇圧し、インバータ１に送る。

実施例６に係る系統連系インバータによれば、上述した実施例１に係る系統連系インバータと同様に、系統連系インバータの外へ流れ出る漏れ電流は抑制される。

図８は、本発明の実施例７に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。この系統連系インバータは、実施例６に係る系統連系インバータにおいてインバータ１の出力側に接続されたコモンモードチョークコイル３を、昇圧回路８の入力側であって、第１コンデンサ対４１の後段に移すことにより構成されている。

この系統連系インバータにおいて、太陽電池５で発生された直流電力は、コモンモードチョークコイル３を経由して昇圧回路８に供給され、昇圧回路８で昇圧されてインバータ１に供給される。インバータ１は、昇圧回路８から供給される昇圧された直流電力をＰＷＭ信号に変換し、出力フィルタ２に送る。その他の構成および動作は、上述した実施例６に係る系統連系インバータの構成および動作と同じである。

実施例７に係る系統連系インバータによれば、上述した実施例１に係る系統連系インバータと同様に、系統連系インバータの外へ流れ出る漏れ電流は抑制される。

なお、コモンモードチョークコイル３のノーマルインダクタンス成分は昇圧回路８のリアクトル８１の役割を果たすことができるので、実施例７に係る系統連系インバータは、図９に示すように、昇圧回路８のリアクトル８１を、コモンモードチョークコイル３のノーマルモードインダクタンス成分で代用させるように変形できる。ノーマルモードインダクタンス成分としては、漏れインダクタンス成分を利用することができる。また、ノーマルモードインダクタンス成分は、鉄心の形状設計などによって生成することもできる。この変形例に係る系統連系インバータによれば、昇圧回路８を構成するためのリアクトル８１が不要になるので、実施例７に係る系統連系インバータよりも安価かつコンパクトな系統連系インバータを提供できる。

本発明は、太陽電池システムや燃料電池システムを電力系統に接続する系統連系インバータとして利用可能である。

本発明の実施例１に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係る系統連系インバータの変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例３に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例４に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例５に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例６に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例７に係る系統連系インバータの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例７に係る系統連系インバータの変形例の構成を示すブロック図である。 従来の漏れ電流対策が施された系統連系インバータの１つとしての太陽光発電系統連系インバータの構成を示すブロック図である。 インバータが２レベルＰＷＭ制御方式で駆動された場合に出力されＰＷＭ信号を示す図である。 インバータが３レベルＰＷＭ制御方式で駆動された場合に出力されるＰＷＭ信号を示す図である。

符号の説明

１ インバータ
２ 出力フィルタ
３、３ａ コモンモードチョークコイル
５ 太陽電池
６ａ、６ｂ 浮遊容量
７ 系統トランス
８ 昇圧回路
２１ａ、２１ｂ リアクトル
２２ コンデンサ
４１ 第１コンデンサ対
４１ａ、４１ｂ コンデンサ
４２ 第２コンデンサ対
４２ａ、４２ｂ コンデンサ
４３ コンデンサ

Claims (6)

1. 直流電源の出力をパルス幅変調するインバータと、
   前記インバータの入力側に配置され、中性点を形成するように直列に接続されたコンデンサから成る第１コンデンサ対と、
   前記インバータの出力側に配置され、中性点を形成するように直列に接続されたコンデンサから成る第２コンデンサ対と、
   前記第１コンデンサ対の中性点と前記第２コンデンサ対の中性点とを接続することにより形成された漏れ電流のバイパス路と、
   前記第１コンデンサ対と前記第２コンデンサ対との間に設けられて前記インバータで発生されたコモンモード電流を抑制する少なくとも１つのコモンモードチョークコイルと、
   前記インバータから出力されるパルス幅変調された電圧を正弦波状に変換する出力フィルタと、
   を備え、
   前記バイパス路は、前記インバータのスイッチング周波数において、前記第２コンデンサ対を介して接続された系統トランスから大地を介して前記直流電源の浮遊容量に漏れ電流が流れる漏れ電流路よりも小さいインピーダンスを有し、前記コモンモードチョークコイルは、前記漏れ電流路および前記バイパス路よりも大きなインピーダンスを有することを特徴とする系統連系インバータ。
2. 直流電源の出力をパルス幅変調するインバータと、
   前記直流電源の両端に接続される第１コンデンサと、
   一端が前記インバータの出力側に接続され、他端が前記インバータの入力側及び前記第１コンデンサの一端に接続されて漏れ電流のバイパス路を形成する第２コンデンサと、
   前記第２コンデンサの一端が接続される点と他端が接続される点との間に設けられて前記インバータで発生されたコモンモード電流を抑制する少なくとも１つのコモンモードチョークコイルと、
   前記インバータから出力されるパルス幅変調された電圧を正弦波状に変換する出力フィルタと、
   を備え、
   前記バイパス路は、前記インバータのスイッチング周波数において、前記第２コンデンサを介して接続された系統トランスから大地を介して前記直流電源の浮遊容量に漏れ電流が流れる漏れ電流路よりも小さいインピーダンスを有し、前記コモンモードチョークコイルは、前記漏れ電流路および前記バイパス路よりも大きなインピーダンスを有することを特徴とする系統連系インバータ。
3. 前記出力フィルタは、
   前記コモンモードチョークコイルのノーマルモードインダクタンス成分と、
   前記コモンモードチョークコイルの出力端間に接続されたコンデンサとから成ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の系統連系インバータ。
4. 前記出力フィルタは、
   前記コモンモードチョークコイルの出力端間に接続された前記第２コンデンサ対又は前記第２コンデンサの容量から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の系統連系インバータ。
5. 前記直流電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を備え、
   前記インバータは、前記昇圧回路の出力をパルス幅変調することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の系統連系インバータ。
6. 前記コモンモードチョークコイルの少なくとも１つは、前記昇圧回路の入力側に配置され、
   前記昇圧回路は、
   前記コモンモードチョークコイルのノーマルモードインダクタンス成分と、
   前記コモンモードチョークコイルの一方の出力端に接続されたダイオードと、
   前記コモンモードチョークコイルの両方の出力端の間に設けられたスイッチング素子
   とから成ることを特徴とする請求項５記載の系統連系インバータ。

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