JP6201613B2 - INVERTER DEVICE, POWER CONDITIONER, POWER GENERATION SYSTEM, AND INVERTER DEVICE CONTROL METHOD - Google Patents

INVERTER DEVICE, POWER CONDITIONER, POWER GENERATION SYSTEM, AND INVERTER DEVICE CONTROL METHOD Download PDF

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Description

この発明は直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置、インバータ装置を組み込んだパワーコンディショナ、インバータ装置を有する発電システム及び、インバータ装置の制御方法に関する。   The present invention relates to an inverter device that converts a DC voltage into an AC voltage, a power conditioner incorporating the inverter device, a power generation system having the inverter device, and a control method for the inverter device.

近年、環境問題の対策として太陽光発電の普及が進んでいる。太陽電池により発電された電力は直流電力である一方、家庭で使用される電力は交流であるため、太陽電池により発電された直流電力はDC−DCコンバータなどの昇圧装置で昇圧された後、パワーコンディショナに含まれるインバータ装置により交流電力に変換される。また、太陽光発電においては発電効率を向上させるためのインバータ装置の変換効率の向上が緊急の課題となっている。インバータ装置の変換効率の向上に関しては、フルブリッジインバータと単相三線式電源系統との間の電源ラインを短絡するための電源ライン短絡回路を設けることで、変換効率を高める系統連系インバータ装置が公知である(例えば、特許文献1を参照)。   In recent years, photovoltaic power generation has been spreading as a countermeasure for environmental problems. Since the power generated by the solar cell is DC power, the power used at home is AC, so the DC power generated by the solar cell is boosted by a booster such as a DC-DC converter, It is converted into AC power by an inverter device included in the conditioner. Moreover, in photovoltaic power generation, improvement of conversion efficiency of an inverter device for improving power generation efficiency is an urgent issue. With regard to improving the conversion efficiency of the inverter device, a grid-connected inverter device that improves the conversion efficiency by providing a power supply line short circuit for short-circuiting the power supply line between the full-bridge inverter and the single-phase three-wire power supply system Known (for example, see Patent Document 1).

なお、インバータ装置には半導体スイッチング素子が用いられることが一般的であるが、半導体スイッチング素子はOFFからONへの立上り速度よりも、ONからOFFへの立下り速度の方が遅い傾向がある。従って、電源短絡を防止するためには、半導体スイッチング素子が全てOFFになるデッドタイムを設けなければならない場合がある。しかしながら、デッドタイムを設けた場合には、その間のインバータ装置の出力波形が理想的な波形からずれてしまうという不都合もあった。この問題に関しては、デッドタイムを設けたことに起因する出力波形の歪を補償するためのデッドタイム補償を行う提案がされている(例えば、特許文献2を参照)。   In general, a semiconductor switching element is used in the inverter device, but the semiconductor switching element tends to have a slower falling speed from ON to OFF than a rising speed from OFF to ON. Therefore, in order to prevent a power supply short circuit, it may be necessary to provide a dead time during which all semiconductor switching elements are turned off. However, when the dead time is provided, there is a disadvantage that the output waveform of the inverter device during that time shifts from an ideal waveform. With respect to this problem, there has been a proposal for performing dead time compensation for compensating for distortion of an output waveform caused by providing a dead time (see, for example, Patent Document 2).

特許文献1に記載の技術では、電源ライン短絡回路におけるスイッチング素子を常にPWM制御している。しかしPWM制御を行うとスイッチング素子で消費される電力が増加して変換効率が下るため、変換効率を向上させるためにはできるだけPWM制御を行わないほうが望ましい。また特許文献2には、上記のようにフルブリッジインバータにおけるデッドタイム補償が開示されているが、変換効率を向上させるためにPWM制御を行わないスイッチング素子が存在する場合におけるデッドタイム補償についての開示はない。   In the technique described in Patent Document 1, the switching element in the power supply line short circuit is always PWM controlled. However, when PWM control is performed, the power consumed by the switching element increases and conversion efficiency decreases. Therefore, it is desirable not to perform PWM control as much as possible in order to improve the conversion efficiency. Patent Document 2 discloses dead time compensation in a full-bridge inverter as described above, but disclosure of dead time compensation when there is a switching element that does not perform PWM control in order to improve conversion efficiency. There is no.

特開2009−89541号公報JP 2009-89541 A 特許第3397138号公報Japanese Patent No. 3397138

本発明は、上記の背景技術に鑑みて発明されたものであり、より変換効率が高く、またはより理想的な出力波形を得ることができるインバータ装置に関する技術を提供することを目的とする。   The present invention has been invented in view of the above-described background art, and an object thereof is to provide a technique related to an inverter device that can obtain a more ideal output waveform with higher conversion efficiency.

上記の課題を解決するための本発明は、以下の点を最大の特徴とする。すなわち、直流電力を交流電力に変換するフルブリッジインバータ部と、フルブリッジインバータ部の出
力を短絡することで変換効率を高める短絡部とを有しており、これらをPWM制御する際に、短絡部をPWM制御するスイッチングパターンと短絡部をPWM制御しないスイッチングパターンを含む複数のスイッチングパターンによって制御する。そして、スイッチングパターンに応じて電源短絡を防止するためのデッドタイムを設け、このデッドタイムが設けられた場合には、PWM制御のDutyを補正してデッドタイムによる出力波形の歪を補償する。
The present invention for solving the above-described problems has the following features. That is, it has a full-bridge inverter unit that converts DC power into AC power, and a short-circuit unit that increases the conversion efficiency by short-circuiting the output of the full-bridge inverter unit. Are controlled by a plurality of switching patterns including a switching pattern in which PWM control is performed and a switching pattern in which the short circuit portion is not PWM controlled. A dead time for preventing a power supply short circuit is provided according to the switching pattern. When this dead time is provided, the duty of the PWM control is corrected to compensate for distortion of the output waveform due to the dead time.

より詳しくは、第1のスイッチング素子群を有し、直流電力を交流電力に変換するフルブリッジインバータ部と、
第2のスイッチング素子群を有し、前記フルブリッジインバータ部の出力を短絡する短絡部と、
前記第1のスイッチング素子群と前記第2のスイッチング素子群のON/OFFを切り替えることで、前記フルブリッジインバータ部及び前記短絡部をPWM制御する制御部と、
を備えたインバータ装置において、
前記制御部は、前記フルブリッジインバータ部及び前記短絡部を、前記短絡部をPWM制御するスイッチングパターンと前記短絡部をPWM制御しないスイッチングパターンを含む複数のスイッチングパターンによって制御するとともに、前記スイッチングパターンに応じて、前記第1のスイッチング素子群のON期間と、前記第2のスイッチング素子群のON期間との間にデッドタイムを生成し、
前記デッドタイムが設けられた場合に、前記PWM制御のDutyを補正して前記デッドタイムによる出力波形の歪を補償するデッドタイム補償を行うデッドタイム補償部をさらに備えることを特徴とする。
More specifically, a full bridge inverter unit that has a first switching element group and converts DC power to AC power;
A short-circuit unit having a second switching element group and short-circuiting the output of the full-bridge inverter unit;
A controller that performs PWM control of the full-bridge inverter unit and the short-circuit unit by switching ON / OFF of the first switching element group and the second switching element group;
In an inverter device equipped with
The control unit controls the full-bridge inverter unit and the short-circuit unit by a plurality of switching patterns including a switching pattern that PWM-controls the short-circuit unit and a switching pattern that does not PWM-control the short-circuit unit. In response, a dead time is generated between the ON period of the first switching element group and the ON period of the second switching element group,
When the dead time is provided, it further includes a dead time compensator for performing dead time compensation for correcting a duty of the PWM control and compensating for distortion of an output waveform due to the dead time.

本発明は、フルブリッジインバータ部と短絡部とを有するHERIC回路を有するインバータ装置についてのものである。本発明においては、HERIC回路を採用することにより、スイッチング素子のスイッチする電圧を低くすることができ、0V出力時の電流の通過経路を短くすることができるので、インバータ装置の効率を高めることが可能である。   The present invention relates to an inverter device having a HERIC circuit having a full bridge inverter part and a short-circuit part. In the present invention, by adopting the HERIC circuit, the switching voltage of the switching element can be lowered and the current passing path at 0V output can be shortened, so that the efficiency of the inverter device can be improved. Is possible.

また、本発明は、HERIC回路を、短絡部をPWM制御するスイッチングパターンと短絡部をPWM制御しないスイッチングパターンを含む複数のスイッチングパターンによって制御するので、常に短絡部をPWM制御することはなくなり、このことによってもインバータ装置の変換効率を向上させることが可能である。   Further, the present invention controls the HERIC circuit by a plurality of switching patterns including a switching pattern that PWM-controls the short-circuit portion and a switching pattern that does not PWM-control the short-circuit portion, so that the short-circuit portion is not always PWM-controlled. It is possible to improve the conversion efficiency of the inverter device.

さらに、本発明によれば、HERIC回路を使用しつつ、デッドタイムを生成することで電源短絡を防止するとともに、デッドタイムが設けられた場合には、PWM制御のDutyを補正してデッドタイムによる出力波形の歪を補償するデッドタイム補償を行うので、電源短絡を防止できるとともに、より歪の少ない理想的な出力波形を得ることが可能となる。   Furthermore, according to the present invention, while using a HERIC circuit, a dead time is generated to prevent a power supply short circuit, and when a dead time is provided, the duty of PWM control is corrected to compensate for the dead time. Since dead time compensation for compensating for distortion of the output waveform is performed, it is possible to prevent a power supply short circuit and to obtain an ideal output waveform with less distortion.

また、本発明においては、前記制御部は、
電源系統と連系して負荷に電力を供給する系統連係時と、電源系統とは独立して負荷に電力を供給する自立運転時とで、
前記スイッチングパターンの内容を変更するようにしてもよい。
In the present invention, the controller is
When linked to the power supply system to supply power to the load, and during independent operation to supply power to the load independently of the power supply system,
The contents of the switching pattern may be changed.

ここで、自立運転時は系統連系時と異なり、無効電力の消費が大きい負荷が接続されると力率が低くなる場合がある。力率が低くなると0Vを出力するときに大きな電流が流れる。また、0Vを出力するときにはスイッチング素子US、WSのON時間が長くなる。従って、自立運転時においてHERIC回路をPWM制御する場合には、短絡部における
スイッチング素子に大電流が流れる時間が長くなり、短絡部のスイッチング素子が発熱する可能性がある。
Here, unlike the case of grid connection, the power factor may decrease when a load that consumes a large amount of reactive power is connected during autonomous operation. When the power factor decreases, a large current flows when 0V is output. Further, when 0V is output, the ON time of the switching elements US and WS becomes long. Therefore, when PWM control is performed on the HERIC circuit during the self-sustained operation, the time during which a large current flows through the switching element in the short circuit part becomes long, and the switching element in the short circuit part may generate heat.

これに対し、本発明では、自立運転時には系統連系時とは異なるスイッチングパターンで制御し、例えば、短絡部を構成する第2のスイッチング素子群のON時間を相対的に短くすることとした。これによれば、自立運転時においてHERIC回路をPWM制御する場合においても、短絡部を構成するスイッチング素子が発熱したり破損したりすることを抑制できる。   On the other hand, in this invention, it controlled by the switching pattern different from the time of grid connection at the time of independent operation, for example, decided to make ON time of the 2nd switching element group which comprises a short circuit part relatively short. According to this, even when PWM control is performed on the HERIC circuit during the self-sustained operation, it is possible to suppress the switching element forming the short-circuit portion from being heated or damaged.

また、本発明においては、前記デッドタイム補償部は、前記デッドタイム補償における補償量の符号が逆転する場合には、出力電流値及び出力電流の位相の少なくとも一つに基づいて、前記補償量を所定の傾きで変化させるようにしてもよい。   In the present invention, the dead time compensation unit may calculate the compensation amount based on at least one of the output current value and the phase of the output current when the sign of the compensation amount in the dead time compensation is reversed. You may make it change with a predetermined | prescribed inclination.

すなわち、デッドタイムのDutyの補償量をΔDutyとしたときに、デッドタイム補償量の絶対値|ΔDuty|は理想的には一定でよい。しかしながら実際には、デッドタイム補償量が|ΔDuty|から−|ΔDuty|もしくは−|ΔDuty|から|ΔDuty|へ符号が逆転する場合があり、そのような場合には、かえってデッドタイム補償により出力電圧が歪む虞がある。それに対し、本発明においては、デッドタイム補償部は、デッドタイム補償における補償量の符号が逆転する場合には、出力電流値及び出力電流の位相の少なくとも一方に基づいて、逆転の前後またはそのいずれかにおいて補償量を所定の傾きで時間とともに変化させるようにした。   That is, when the dead time duty compensation amount is ΔDuty, the absolute value | ΔDuty | of the dead time compensation amount may be ideally constant. However, in reality, the sign of the dead time compensation amount may be reversed from | ΔDuty | to − | ΔDuty | or − | ΔDuty | to | ΔDuty |. In such a case, the output voltage may be reduced by dead time compensation. May be distorted. On the other hand, in the present invention, the dead time compensation unit, when the sign of the compensation amount in the dead time compensation is reversed, based on at least one of the output current value and the phase of the output current, either before or after the reversal. In this case, the compensation amount is changed with time at a predetermined inclination.

これによれば、デッドタイム補償量を正から負、負から正へ切り替えるときにデッドタイム補償量を緩やかに変化させることができ、デッドタイム補償量の符号の逆転により、出力電圧が歪むことを抑制できる。なお、ここで所定の傾きとはデッドタイム補償量の符号の逆転により、出力電圧の著しい歪が生じない範囲の傾きを意味しており、予め計算上、または実験的に求められてもよい。また、所定の傾きは直線状すなわちテ―パ状に変化する場合の他、曲線状に変化する場合をも含む。また、ここにおいて出力電流値、出力電流の位相は、実際の出力電流値、出力電流の位相であってもよいし、出力電流指令値Iref、出力電流指令値Irefの位相で代用しても構わない。   According to this, when the dead time compensation amount is switched from positive to negative and from negative to positive, the dead time compensation amount can be gradually changed, and the output voltage is distorted by the reverse of the sign of the dead time compensation amount. Can be suppressed. Here, the predetermined inclination means an inclination in a range in which a significant distortion of the output voltage does not occur due to reversal of the sign of the dead time compensation amount, and may be obtained in advance by calculation or experimentally. Further, the predetermined inclination includes not only a case of changing to a linear shape, ie, a taper shape, but also a case of changing to a curved shape. Here, the phase of the output current value and the output current may be the actual output current value and the phase of the output current, or the phase of the output current command value Iref and the output current command value Iref may be substituted. Absent.

また、本発明は、第1のスイッチング素子群を有し、直流電力を交流電力に変換するフルブリッジインバータ部と、
第2のスイッチング素子群を有し、前記フルブリッジインバータ部の出力を短絡する短絡部と、を備え、
前記第1のスイッチング素子群と前記第2のスイッチング素子群のON/OFFを切り替えることで、前記フルブリッジインバータ部及び前記短絡部をPWM制御する、
インバータ装置の制御方法であって、
前記フルブリッジインバータ部及び前記短絡部の制御は、前記短絡部をPWM制御するスイッチングパターンと前記短絡部をPWM制御しないスイッチングパターンを含む複数のスイッチングパターンによって行い、
前記スイッチングパターンに応じて、前記第1のスイッチング素子群のON期間と、前記第2のスイッチング素子群のON期間との間にデッドタイムを設け、
前記デッドタイムが設けられた場合に、前記PWM制御のDutyを補正して前記デッドタイムによる出力波形の歪を補償するデッドタイム補償を行うことを特徴とする、
インバータ装置の制御方法であってもよい。
Moreover, this invention has a 1st switching element group, the full bridge inverter part which converts direct-current power into alternating current power,
A second switching element group, and a short-circuit unit that short-circuits the output of the full-bridge inverter unit,
By switching ON / OFF of the first switching element group and the second switching element group, the full bridge inverter unit and the short circuit unit are PWM-controlled,
An inverter device control method comprising:
The full-bridge inverter unit and the short-circuit unit are controlled by a plurality of switching patterns including a switching pattern that PWM-controls the short-circuit unit and a switching pattern that does not PWM-control the short-circuit unit,
According to the switching pattern, a dead time is provided between the ON period of the first switching element group and the ON period of the second switching element group,
When the dead time is provided, the duty of the PWM control is corrected to compensate for output waveform distortion due to the dead time, and dead time compensation is performed.
It may be a control method of the inverter device.

また、本発明は、上記のインバータ装置と、
太陽電池などの分散型直流電源の出力電圧を昇圧し前記インバータ装置に入力するDC−DCコンバータと、
前記インバータ装置の出力のノイズを低減するフィルタと、
を備えたことを特徴とするパワーコンディショナであってもよいし、該パワーコンディショナを備えた発電システムであってもよい。
The present invention also includes the above inverter device,
A DC-DC converter that boosts the output voltage of a distributed DC power source such as a solar cell and inputs the boosted voltage to the inverter device;
A filter for reducing noise in the output of the inverter device;
It may be a power conditioner including the power conditioner, or a power generation system including the power conditioner.

なお、上記した課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することが可能である。   Note that means for solving the above-described problems can be used in combination as much as possible.

この発明によれば、インバータ装置の変換効率を向上させることが可能となり、または、より理想的な出力波形を得ることが可能となる。   According to the present invention, the conversion efficiency of the inverter device can be improved, or a more ideal output waveform can be obtained.

実施例に係る太陽光発電システムのブロック図である。It is a block diagram of the solar energy power generation system which concerns on an Example. スイッチング素子のON/OFFを制御する際の制御内容を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control content at the time of controlling ON / OFF of a switching element. 系統連系時におけるインバータ装置の電流指令値と電圧指令値の関係と、それに伴うスイッチングパターンの切替及び、状態の変化を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the current command value and voltage command value of an inverter apparatus at the time of a grid connection, switching of the switching pattern accompanying it, and a change of a state. 系統連系時の状態1におけるインバータの電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the electric current flow of the inverter in the state 1 at the time of grid connection. 系統連系時の状態2におけるインバータの電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the electric current flow of the inverter in the state 2 at the time of grid connection. 系統連系時の状態3におけるインバータの電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the electric current flow of the inverter in the state 3 at the time of grid connection. 系統連系時の状態4におけるインバータの電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the electric current flow of the inverter in the state 4 at the time of grid connection. 系統連系時の状態5におけるインバータの電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the electric current flow of the inverter in the state 5 at the time of grid connection. 系統連系時の状態6におけるインバータの電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the electric current flow of the inverter in the state 6 at the time of grid connection. 系統連系時におけるインバータ装置の電流指令値と電圧指令値の関係と、スイッチングパターンの切替、状態の変化、デッドタイム補償量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the current command value and voltage command value of an inverter apparatus at the time of grid connection, and the relationship of switching of a switching pattern, a state change, and dead time compensation amount. 自立運転時における電流が正方向のときのインバータの電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the electric current flow of an inverter when the electric current at the time of self-supporting operation is a positive direction. 自立運転時における電流が負方向のときのインバータの電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the electric current flow of an inverter when the electric current at the time of self-supporting operation is a negative direction. 指令電流値Irefに基づくデッドタイム補償量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the dead time compensation amount based on the command electric current value Iref.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。   DETAILED DESCRIPTION Exemplary embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

<実施例1>
図1は、本実施例における太陽光発電システム1である。太陽光発電システム1は不図示の太陽電池および太陽電池から出力される直流電圧を交流電圧に変換し、電気系統との連系運転を可能とするパワーコンディショナ10を備えている。パワーコンディショナ10はDC−DCコンバータ11、インバータ装置13およびフィルタ回路15を有する。図1において、コンデンサ12は太陽電池から出力される直流電流により充電され、太陽電池からの出力を平滑化する働きを有する。
<Example 1>
FIG. 1 shows a solar power generation system 1 in the present embodiment. The solar power generation system 1 includes a solar battery (not shown) and a power conditioner 10 that converts a DC voltage output from the solar battery into an AC voltage and enables an interconnection operation with an electric system. The power conditioner 10 includes a DC-DC converter 11, an inverter device 13, and a filter circuit 15. In FIG. 1, a capacitor 12 is charged by a direct current output from a solar cell, and has a function of smoothing the output from the solar cell.

DC−DCコンバータ11としては、例えばチョッパ昇圧回路が用いられる。本実施例においてDC−DCコンバータ11はインダクタ11a、スイッチング素子11b、逆流防止ダイオード11c、コンデンサ11dを有する。DC−DCコンバータ11は太陽電池から出力された直流電圧を昇圧する働きを持つ。このDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVは図示しない電圧センサによって検出され、制御部17へ入力される。また、DC−DCコンバータ11の出力はインバータ装置13に入力される。   As the DC-DC converter 11, for example, a chopper booster circuit is used. In this embodiment, the DC-DC converter 11 includes an inductor 11a, a switching element 11b, a backflow prevention diode 11c, and a capacitor 11d. The DC-DC converter 11 has a function of boosting the DC voltage output from the solar cell. The output voltage DDV of the DC-DC converter 11 is detected by a voltage sensor (not shown) and input to the control unit 17. The output of the DC-DC converter 11 is input to the inverter device 13.

インバータ装置13はDC−DCコンバータ11から出力される直流電圧を交流電圧に
変換してフィルタ回路15に出力する。本発明のインバータ装置13はスイッチング素子UH、UL、WH、WLからなるフルブリッジインバータ部としてのフルブリッジインバータ13aと、その出力を短絡させるスイッチング素子US、WSからなる短絡部としての短絡回路13bとを有する。本発明の特徴であるインバータ装置13の制御方法は後述する。インバータ装置13の出力電流ILは図示しない電流センサによって検出され、制御部17へ入力される。
The inverter device 13 converts the DC voltage output from the DC-DC converter 11 into an AC voltage and outputs the AC voltage to the filter circuit 15. The inverter device 13 of the present invention includes a full-bridge inverter 13a as a full-bridge inverter unit composed of switching elements UH, UL, WH and WL, and a short-circuit circuit 13b as a short-circuit unit composed of switching elements US and WS for short-circuiting the outputs thereof. Have A control method of the inverter device 13 which is a feature of the present invention will be described later. The output current IL of the inverter device 13 is detected by a current sensor (not shown) and input to the control unit 17.

フィルタ回路15はインダクタ15a,15b,コンデンサ15cを有する。フィルタ回路15はインバータ装置13より出力された出力電流のノイズを抑制して、図示しない電気系統へ逆潮流する働きを持つ。系統電圧Vsは図示しない電圧センサによって検出され、制御部17へ入力される。   The filter circuit 15 includes inductors 15a and 15b and a capacitor 15c. The filter circuit 15 has a function of suppressing the noise of the output current output from the inverter device 13 and flowing backward to an electric system (not shown). The system voltage Vs is detected by a voltage sensor (not shown) and input to the control unit 17.

<ブロック図の説明>
図2は制御部17がスイッチング素子のON/OFFを制御する際の制御内容を示すブロック図である。制御部17は電流指令値Irefとインバータ装置13の実際の電流出力値ILの偏差ΔIを求める。制御部17における出力電流制御部17bは、この偏差ΔIよりインバータ装置11が出力すべき電圧値である電圧指令値Vrefを演算する。制御部17は、電圧指令値VrefをDDVで除算することでDutyを演算する。また、制御部17には、パターン生成部17cが備えられている。パターン生成部17cでは電流指令値Iref、電圧指令値Vref、パターン記憶部17dより出力される過去のスイッチングパターンから、現在のスイッチングパターンが生成される。このスイッチングパターンの生成方法については後述する。そして、パターン生成部17cでは、生成されたスイッチングパターンを出力する。また、パターン記憶部17dにおいては、パターン生成部17cの最新の出力を記憶する。
<Explanation of block diagram>
FIG. 2 is a block diagram showing the control contents when the control unit 17 controls ON / OFF of the switching element. The control unit 17 obtains a deviation ΔI between the current command value Iref and the actual current output value IL of the inverter device 13. The output current control unit 17b in the control unit 17 calculates a voltage command value Vref that is a voltage value to be output by the inverter device 11 from the deviation ΔI. The controller 17 calculates Duty by dividing the voltage command value Vref by DDV. In addition, the control unit 17 includes a pattern generation unit 17c. The pattern generation unit 17c generates the current switching pattern from the current command value Iref, the voltage command value Vref, and the past switching pattern output from the pattern storage unit 17d. A method for generating this switching pattern will be described later. Then, the pattern generation unit 17c outputs the generated switching pattern. The pattern storage unit 17d stores the latest output from the pattern generation unit 17c.

本実施例の制御部17には、デッドタイム補償部17eが備えられている。デッドタイム補償部17eはDDV制御部17aより出力された電流指令値Irefとパターン生成部17cより出力されたスイッチングパターンから補正すべきDuty補償量ΔDutyを出力する。PWM信号生成部17fは計算されたDutyとDuty補償量ΔDutyの和からPWM信号を生成し、論理回路17gに出力する。論理回路17gはPWM信号生成部17fより出力されたPWM信号とパターン生成部17cより出力されたスイッチングパターンに基づき、スイッチング素子をON/OFFし、またはPWM制御を行う。   The control unit 17 of the present embodiment is provided with a dead time compensation unit 17e. The dead time compensation unit 17e outputs a duty compensation amount ΔDuty to be corrected from the current command value Iref output from the DDV control unit 17a and the switching pattern output from the pattern generation unit 17c. The PWM signal generation unit 17f generates a PWM signal from the calculated duty and the sum of the duty compensation amount ΔDuty and outputs the PWM signal to the logic circuit 17g. Based on the PWM signal output from the PWM signal generation unit 17f and the switching pattern output from the pattern generation unit 17c, the logic circuit 17g turns on / off the switching element or performs PWM control.

<系統連系時のスイッチングパターン>
図3は系統連系時における、本実施例のインバータ装置13の電圧指令値Vrefと電流指令値Irefの関係を表す図である。図の実線が電流指令値Iref、破線が電圧指令値Vrefを示す。また、図3の上方のアルファベットはスイッチングパターンを表している。アルファベット下に配置された数字は後述する「状態」を表している。図に示すように、インバータ13はその1周期の中でスイッチングパターンを切り替える。さらにスイッチングパターン及び電流指令値Irefに応じて状態を6つに区別している。

Figure 0006201613
<Switching pattern during grid connection>
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the voltage command value Vref and the current command value Iref of the inverter device 13 of the present embodiment at the time of grid connection. The solid line in the figure indicates the current command value Iref, and the broken line indicates the voltage command value Vref. Further, the upper alphabet in FIG. 3 represents a switching pattern. Numbers arranged below the alphabet represent “states” to be described later. As shown in the figure, the inverter 13 switches the switching pattern in one cycle. Further, the state is classified into six states according to the switching pattern and the current command value Iref.
Figure 0006201613

ここで、先ずスイッチングパターンの切り替えについて説明する。表1に示すようにスイッチングパターンは電流指令値Irefと電圧指令値Vrefとの関係で決まる。ただし、表中「ヒステリシス部」とある部分では、ヒステリシス部の条件に該当する直前のスイッチングパターンを維持する。表中の「―」は電圧指令値及び電流指令値の符号判定により存在することがない条件である。   Here, switching of the switching pattern will be described first. As shown in Table 1, the switching pattern is determined by the relationship between the current command value Iref and the voltage command value Vref. However, in the part with “hysteresis part” in the table, the switching pattern immediately before the condition of the hysteresis part is maintained. "-" In the table is a condition that does not exist due to the sign determination of the voltage command value and the current command value.

スイッチングパターンAではPWM制御により2つのサブパターンA−a、A−bを交互に切り替える。表2に示すように、サブパターンA−aではスイッチング素子UH、WL、WSをONにし、スイッチング素子UL、WH、USをOFFとする。サブパターンA−bではスイッチング素子WSのみがONになり、スイッチング素子UH、UL、WH、WL、USはそれぞれOFFとなる。スイッチングパターンAではスイッチング素子US、WSのスイッチング素子をPWM駆動しないため変換効率が高い。ただし、電流を負方向に流しながら電圧を制御することはできない。

Figure 0006201613
In the switching pattern A, the two sub patterns Aa and Ab are alternately switched by PWM control. As shown in Table 2, in the sub-pattern Aa, the switching elements UH, WL, WS are turned on and the switching elements UL, WH, US are turned off. In the sub-pattern Ab, only the switching element WS is turned on, and the switching elements UH, UL, WH, WL, and US are turned off. In the switching pattern A, the switching elements US and WS are not PWM driven, so that the conversion efficiency is high. However, the voltage cannot be controlled while the current flows in the negative direction.
Figure 0006201613

スイッチングパターンBでは、表3に示すようにPWM制御により3つのサブパターンB−a、B−b、B−cを切り替える。サブパターンB−aではスイッチング素子UH、WLをONとし、スイッチング素子UL、WH、US、WSをOFFとする。サブパターンB−bではスイッチング素子UH、UL、WH、WL、US、WSがOFFとなる。サブパターンB−cではスイッチング素子US、WSがONとなり、スイッチング素子UH、UL、WH、WLはOFFとなる。スイッチングパターンBではサブパターンB−a→サブパターンB−b→サブパターンB−c→サブパターンB−bのサイクルを繰り返す。スイッチングパターンBではスイッチング素子US、WSをPWM駆動するため変換効率が低くなる。ただし、電流を正方向に流すときも、負方向に流すときも電圧制御を行うことが可能である。

Figure 0006201613
In the switching pattern B, as shown in Table 3, the three sub patterns Ba, Bb, and Bc are switched by PWM control. In the sub-pattern Ba, the switching elements UH and WL are turned on, and the switching elements UL, WH, US and WS are turned off. In the sub-pattern B-b, the switching elements UH, UL, WH, WL, US, WS are turned off. In the sub-pattern Bc, the switching elements US and WS are turned on, and the switching elements UH, UL, WH, and WL are turned off. In the switching pattern B, a cycle of sub pattern Ba → sub pattern B−b → sub pattern B−c → sub pattern B−b is repeated. In the switching pattern B, since the switching elements US and WS are PWM driven, the conversion efficiency is lowered. However, voltage control can be performed both when the current flows in the positive direction and when the current flows in the negative direction.
Figure 0006201613

スイッチングパターンCでは、表4に示すようにPWM制御により3つのサブパターンC−a、C−b、C−cを切り替える。サブパターンC−aではスイッチング素子UL、WHをONとし、スイッチング素子UH、WL、US、WSをOFFとする。サブパターンC−bではスイッチング素子UH、UL、WH、WL、US、WSはOFFとなる。サブパターンC−cではスイッチング素子US、WSがONとなり、スイッチング素子UH、UL、WH、WLがOFFとなる。スイッチングパターンCではサブパターンC−a→サブパターンC−b→サブパターンC−c→サブパターンC−bのサイクルを繰り返す。スイッチングパターンCではスイッチング素子US、WSをPWM駆動するため変換効率が低くなる。ただし、電流を正方向に流すときも、負方向に流すときも電圧制御を行うことが可能である。

Figure 0006201613
In the switching pattern C, as shown in Table 4, the three sub patterns Ca, Cb, and Cc are switched by PWM control. In the sub-pattern Ca, the switching elements UL and WH are turned on, and the switching elements UH, WL, US, and WS are turned off. In the sub pattern Cb, the switching elements UH, UL, WH, WL, US, WS are turned off. In the sub-pattern Cc, the switching elements US and WS are turned on, and the switching elements UH, UL, WH, and WL are turned off. In the switching pattern C, a cycle of sub-pattern C-> sub-pattern C-b-> sub-pattern C-> sub-pattern C-b is repeated. In the switching pattern C, since the switching elements US and WS are PWM driven, the conversion efficiency is lowered. However, voltage control can be performed both when the current flows in the positive direction and when the current flows in the negative direction.
Figure 0006201613

スイッチングパターンDでは、表5に示すようにPWM制御により2つのサブパターンD−a、D−bを交互に切り替える。サブパターンD−aではスイッチング素子UL、WH、USをONにし、スイッチング素子UH、WL、WSをOFFとする。サブパターンD−bではスイッチング素子USのみがONになり、スイッチング素子UH、UL、WH、WL、WSはそれぞれOFFとなる。スイッチングパターンDではスイッチング素子US、WSのスイッチング素子をPWM駆動しないため、変換効率が高い。ただし、電流を正方向に流しながら電圧を制御することはできない。

Figure 0006201613
In the switching pattern D, as shown in Table 5, two sub-patterns Da and Db are alternately switched by PWM control. In the sub pattern Da, the switching elements UL, WH, and US are turned on, and the switching elements UH, WL, and WS are turned off. In the sub-pattern Db, only the switching element US is turned on, and the switching elements UH, UL, WH, WL, WS are each turned off. In the switching pattern D, since the switching elements of the switching elements US and WS are not PWM driven, the conversion efficiency is high. However, the voltage cannot be controlled while the current is flowing in the positive direction.
Figure 0006201613

次に図3を用いて、各状態1〜6について説明する。状態1ではスイッチングパターンがC、電流指令値Irefが正となる。状態2ではスイッチングパターンがA、電流指令値Irefが正となる。状態3ではスイッチングパターンがB、電流指令値Irefが正となる。状態4ではスイッチングパターンがB、電流指令値Irefが負となる。状態5ではスイッチングパターンがD、電流指令値Irefが負となる。状態6ではスイッチングパターンがC、電流指令値Irefが負となる。   Next, each state 1-6 is demonstrated using FIG. In state 1, the switching pattern is C, and the current command value Iref is positive. In state 2, the switching pattern is A and the current command value Iref is positive. In state 3, the switching pattern is B and the current command value Iref is positive. In state 4, the switching pattern is B and the current command value Iref is negative. In state 5, the switching pattern is D, and the current command value Iref is negative. In state 6, the switching pattern is C and the current command value Iref is negative.

後述のとおりスイッチングパターンB及びCではデッドタイムが生じる。そのため、デッドタイム補償部は電流指令値Irefとスイッチングパターンから、状態1〜6を推定し、各状態に応じたデッドタイム補償量を演算する。後述のとおり状態1,3ではデッドタイム補償量は正、状態2,5ではデッドタイム補償量は0、状態4,6ではデッドタイム補償量は負となる。次にデッドタイム補償量が状態1,3で正になり、状態4,6で負となる理由を説明する。なお、状態2,5でデッドタイム補償量が0となるのはスイッチングパターンA,Dではデッドタイムが生じないためである。   As described later, a dead time occurs in the switching patterns B and C. Therefore, the dead time compensation unit estimates states 1 to 6 from the current command value Iref and the switching pattern, and calculates a dead time compensation amount corresponding to each state. As described later, the dead time compensation amount is positive in states 1 and 3, the dead time compensation amount is 0 in states 2 and 5, and the dead time compensation amount is negative in states 4 and 6. Next, the reason why the dead time compensation amount becomes positive in states 1 and 3 and becomes negative in states 4 and 6 will be described. The reason why the dead time compensation amount becomes 0 in states 2 and 5 is that no dead time occurs in switching patterns A and D.

<状態1>
先ず、図4(a)〜(c)を用いて状態1について説明する。図4(a)には、サブパターンC−aにおける各スイッチング素子のON/OFF状態及び電流の流れを示す。同様に、図4(b)には、サブパターンC−bについて、図4(c)には、サブパターンC−cについて示す。ONしているスイッチング素子は、実線で、OFFしているスイッチング素子は破線で記載されている。
<State 1>
First, state 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 4A shows the ON / OFF state of each switching element and the current flow in the sub-pattern Ca. Similarly, FIG. 4B shows the sub-pattern Cb, and FIG. 4C shows the sub-pattern C-c. Switching elements that are turned on are indicated by solid lines, and switching elements that are turned off are indicated by broken lines.

状態1においては、スイッチングパターンはスイッチングパターンCになっており、PWM制御により先述のサブパターンC−a→C−b→C−c→C−bのサイクルを繰り返す。また電流指令値Irefは正である。サブパターンC−aではスイッチング素子UL、WHをONとし、スイッチング素子UH、WL、US、WSをOFFとする。このときの電流の流れはインダクタ15b→スイッチング素子WHの還流ダイオード→コンデンサ11d→スイッチング素子ULの還流ダイオード→インダクタ15aとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと逆符号の−DDVとなる。   In the state 1, the switching pattern is the switching pattern C, and the cycle of the above-described sub-patterns Ca → Cb → Cc → Cb is repeated by PWM control. The current command value Iref is positive. In the sub-pattern Ca, the switching elements UL and WH are turned on, and the switching elements UH, WL, US, and WS are turned off. The current flow at this time is: inductor 15b → reflux diode of switching element WH → capacitor 11d → reflux diode of switching element UL → inductor 15a. The output voltage at this time is -DDV having the opposite sign to the output voltage DDV of the DC-DC converter 11.

サブパターンC−bではスイッチング素子UH、UL、WH、WL及び、US、WSは全てOFFとなる。このときの電流の流れはインダクタ15b→スイッチング素子WHの還流ダイオード→コンデンサ11d→スイッチング素子ULの還流ダイオード→インダクタ15aとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと逆符号の−DDVとなる。   In the sub-pattern Cb, the switching elements UH, UL, WH, WL, US, and WS are all turned off. The current flow at this time is: inductor 15b → reflux diode of switching element WH → capacitor 11d → reflux diode of switching element UL → inductor 15a. The output voltage at this time is -DDV having the opposite sign to the output voltage DDV of the DC-DC converter 11.

サブパターンC−cではスイッチング素子US、WSがONとなり、スイッチング素子UH、UL、WH、WLがOFFとなる。このときの電流の流れはインダクタ15b→ス
イッチング素子WS→スイッチング素子USの還流ダイオード→インダクタ15aとなる。この時の出力電圧は0となる。ここでサブパターンC−bはデッドタイムに相当する。状態1ではデッドタイムを設けるために、サブパターンC−cとなるDutyを減少させている。すなわち状態1においては、理想的にはサブパターンC−cになっていなければならない期間の一部が、実際にはサブパターンC−bとなっている。その結果、理想的には出力電圧が0であるべき期間の一部において、実際には出力電圧が−DDVとなり、インバータ装置13の出力電圧は正弦波から歪んだものとなる。従って、スイッチングパターンCではデッドタイムによる出力電圧の歪みを考慮しなければならない。ここでは差分の−DDVを相殺するために、本来のDutyに対して、正のデッドタイム補償量ΔDutyを加える必要がある。
In the sub-pattern Cc, the switching elements US and WS are turned on, and the switching elements UH, UL, WH, and WL are turned off. The flow of current at this time is: inductor 15b → switching element WS → return diode of switching element US → inductor 15a. The output voltage at this time is zero. Here, the sub-pattern Cb corresponds to dead time. In the state 1, in order to provide a dead time, the duty that becomes the sub-pattern Cc is reduced. That is, in the state 1, a part of the period that should ideally be the sub pattern Cc is actually the sub pattern Cb. As a result, the output voltage is actually −DDV in a part of the period in which the output voltage should ideally be 0, and the output voltage of the inverter device 13 is distorted from the sine wave. Therefore, in the switching pattern C, distortion of the output voltage due to dead time must be taken into consideration. Here, in order to cancel the difference -DDV, it is necessary to add a positive dead time compensation amount ΔDuty to the original duty.

<状態2>
次に、図5(a),(b)を用いて状態2について説明する。状態2においては、スイッチングパターンはスイッチングパターンAになっており、PWM制御により先述のサブパターンA−a、A−bを交互に切り替える。サブパターンA−aではスイッチング素子UH、WL、WSをONにし、スイッチング素子UL、WH、USをOFFとする。このときの電流の流れはインダクタ15b→スイッチング素子WL→コンデンサ11d→スイッチング素子UH→インダクタ15aとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと同じになる。
<State 2>
Next, state 2 will be described with reference to FIGS. In state 2, the switching pattern is switching pattern A, and the above-described sub-patterns Aa and Ab are alternately switched by PWM control. In the sub-pattern A-a, the switching elements UH, WL, WS are turned on, and the switching elements UL, WH, US are turned off. The flow of current at this time is inductor 15b → switching element WL → capacitor 11d → switching element UH → inductor 15a. The output voltage at this time is the same as the output voltage DDV of the DC-DC converter 11.

サブパターンA−bではスイッチング素子WSのみがONになり、スイッチング素子UH、UL、WH、WS、USはそれぞれOFFとなる。このときの電流の流れはインダクタ15b→スイッチング素子WS→スイッチング素子USの還流ダイオード→インダクタ15aとなる。このときの出力電圧は0と同じになる。なお、このスイッチングパターンAでは電源短絡の虞がないため、デッドタイムを設ける必要がない。   In the sub-pattern Ab, only the switching element WS is turned on, and the switching elements UH, UL, WH, WS, and US are turned off. The flow of current at this time is: inductor 15b → switching element WS → return diode of switching element US → inductor 15a. The output voltage at this time is the same as zero. In this switching pattern A, there is no possibility of a power supply short circuit, so there is no need to provide a dead time.

<状態3>
次に、図6(a)〜(c)を用いて状態3について説明する。状態3においては、スイッチングパターンはスイッチングパターンBになっており、PWM制御により先述のサブパターンB−a→B−b→B−c→B−bのサイクルを繰り返す。また電流指令値Irefは正である。サブパターンB−aではスイッチング素子UH、WLをONとし、スイッチング素子UL、WH、US、WSをOFFとする。このときの電流の流れはインダクタンス15b→スイッチング素子WL→コンデンサ11d→スイッチング素子UH→インダクタ15aとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと同じになる。サブパターンB−bではスイッチング素子UH、UL、WH、WL、US、WSがOFFとなる。
<State 3>
Next, the state 3 will be described with reference to FIGS. In the state 3, the switching pattern is the switching pattern B, and the cycle of the sub-pattern Ba → BB → BC → BB is repeated by the PWM control. The current command value Iref is positive. In the sub-pattern Ba, the switching elements UH and WL are turned on, and the switching elements UL, WH, US and WS are turned off. The current flow at this time is: inductance 15b → switching element WL → capacitor 11d → switching element UH → inductor 15a. The output voltage at this time is the same as the output voltage DDV of the DC-DC converter 11. In the sub-pattern B-b, the switching elements UH, UL, WH, WL, US, WS are turned off.

このときの電流の流れはインダクタンス15b→スイッチング素子WHの還流ダイオード→コンデンサ11d→スイッチング素子ULの還流ダイオード→インダクタ15aとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと逆符号の−DDVとなる。サブパターンB−cではスイッチング素子US、WSがONとなり、スイッチング素子UH、UL、WH、WLはOFFとなる。このときの電流の流れはインダクタンス15b→スイッチング素子WS→スイッチング素子USの還流ダイオード→インダクタンス15aとなる。このときの出力電圧は0となる。ここでサブパターンB−bはデッドタイムに相当する。   The flow of current at this time is: inductance 15b → reflux diode of switching element WH → capacitor 11d → reflux diode of switching element UL → inductor 15a. The output voltage at this time is -DDV having the opposite sign to the output voltage DDV of the DC-DC converter 11. In the sub-pattern Bc, the switching elements US and WS are turned on, and the switching elements UH, UL, WH, and WL are turned off. The flow of current at this time is inductance 15b → switching element WS → return diode of switching element US → inductance 15a. The output voltage at this time is zero. Here, the sub-pattern B-b corresponds to a dead time.

状態3ではデッドタイムを設けるために、サブパターンB−cとなるDutyを減少させている。すなわち状態3においては、理想的にはサブパターンB−cになっていなければならない期間の一部が、実際にはサブパターンB−bとなっている。その結果、理想的には出力電圧が0であるべき期間の一部において、実際には出力電圧が−DDVとなり、
インバータ装置13の出力電圧は正弦波から歪んだものとなる。従って、スイッチングパターンBではデッドタイムによる出力電圧の歪みを考慮しなければならない。ここでは差分の−DDVを相殺するために、本来のDutyに対して、正のデッドタイム補償量ΔDutyを加える必要がある。
In the state 3, in order to provide a dead time, the duty that becomes the sub-pattern Bc is reduced. That is, in the state 3, a part of the period that should ideally be the sub-pattern Bc is actually the sub-pattern B-b. As a result, the output voltage is actually -DDV in part of the period in which the output voltage should ideally be 0,
The output voltage of the inverter device 13 is distorted from a sine wave. Therefore, in the switching pattern B, distortion of the output voltage due to dead time must be taken into consideration. Here, in order to cancel the difference -DDV, it is necessary to add a positive dead time compensation amount ΔDuty to the original duty.

<状態4>
次に、図7(a)〜(c)を用いて状態4について説明する。状態4においても、スイッチングパターンはスイッチングパターンBになっており、PWM制御により先述のサブパターンB−a→B−b→B−c→B−bのサイクルを繰り返す。また電流指令値Irefは負である。サブパターンB−aではスイッチング素子UH、WLをONとし、スイッチング素子UL、WH、US、WSをOFFとする。このときの電流の流れはインダクタ15a→スイッチング素子UHの還流ダイオード→コンデンサ11d→スイッチング素子WLの還流ダイオード→インダクタ15bとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと同じになる。
<State 4>
Next, the state 4 will be described with reference to FIGS. Even in the state 4, the switching pattern is the switching pattern B, and the cycle of the sub-pattern Ba → B−b → B−c → B−b is repeated by the PWM control. The current command value Iref is negative. In the sub-pattern Ba, the switching elements UH and WL are turned on, and the switching elements UL, WH, US and WS are turned off. The current flow at this time is: inductor 15a → reflux diode of switching element UH → capacitor 11d → reflux diode of switching element WL → inductor 15b. The output voltage at this time is the same as the output voltage DDV of the DC-DC converter 11.

サブパターンB−bではスイッチング素子UH、UL、WH、WL、US、WSがOFFとなる。このときの電流の流れはインダクタンス15a→スイッチング素子UHの還流ダイオード→コンデンサ11d→スイッチング素子WLの還流ダイオード→インダクタ15bとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと同じになる。サブパターンB−cではスイッチング素子US、WSがONとなり、スイッチング素子UH、UL、WH、WLはOFFとなる。このときの電流の流れはインダクタンス15a→スイッチング素子US→スイッチング素子WSの還流ダイオード→インダクタンス15bとなる。このときの出力電圧は0となる。ここでサブパターンB−bはデッドタイムである。   In the sub-pattern B-b, the switching elements UH, UL, WH, WL, US, WS are turned off. The flow of current at this time is: inductance 15a → reflux diode of switching element UH → capacitor 11d → reflux diode of switching element WL → inductor 15b. The output voltage at this time is the same as the output voltage DDV of the DC-DC converter 11. In the sub-pattern Bc, the switching elements US and WS are turned on, and the switching elements UH, UL, WH, and WL are turned off. The flow of current at this time is: inductance 15a → switching element US → return diode of switching element WS → inductance 15b. The output voltage at this time is zero. Here, the sub-pattern Bb is a dead time.

状態4ではデッドタイムを設けるために、サブパターンB−cとなるDutyを減少させている。すなわち状態4においては、理想的にはサブパターンB−cになっていなければならない期間の一部が、実際にはサブパターンB−bとなっている。その結果、理想的には出力電圧が0であるべき期間の一部において、実際には出力電圧がDDVとなり、インバータ装置13の出力電圧は正弦波から歪んだものとなる。従って、スイッチングパターンBではデッドタイムによる出力電圧の歪みを考慮しなければならない。ここでは差分のDDVを相殺するために、本来のDutyに対して、負のデッドタイム補償量ΔDutyを加える必要がある。   In the state 4, in order to provide a dead time, the duty that becomes the sub-pattern B-c is decreased. That is, in the state 4, a part of the period that should ideally be the sub-pattern Bc is actually the sub-pattern B-b. As a result, ideally, the output voltage becomes DDV in a part of the period in which the output voltage should be 0, and the output voltage of the inverter device 13 is distorted from the sine wave. Therefore, in the switching pattern B, distortion of the output voltage due to dead time must be taken into consideration. Here, in order to cancel out the difference DDV, it is necessary to add a negative dead time compensation amount ΔDuty to the original duty.

<状態5>
次に、図8(a),(b)を用いて状態5について説明する。状態5においては、スイッチングパターンはスイッチングパターンDになっており、PWM制御により先述のサブパターンD−a、D−bを交互に切り替える。サブパターンD−aではスイッチング素子UL、WH、USをONにし、スイッチング素子UH、WL、WSをOFFとする。このときの電流の流れはインダクタ15a→スイッチング素子UL→コンデンサ11d→スイッチング素子WH→インダクタ15bとなる。
<State 5>
Next, the state 5 will be described with reference to FIGS. In the state 5, the switching pattern is the switching pattern D, and the above-described sub patterns Da and Db are alternately switched by PWM control. In the sub pattern Da, the switching elements UL, WH, and US are turned on, and the switching elements UH, WL, and WS are turned off. The flow of current at this time is inductor 15a → switching element UL → capacitor 11d → switching element WH → inductor 15b.

このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと逆符号の−DDVとなる。サブパターンD−bではスイッチング素子USのみがONになり、スイッチング素子UH、UL、WH、WL、WSはそれぞれOFFとなる。このときの電流の流れはインダクタ15a→スイッチング素子US→スイッチング素子WSの還流ダイオード→インダクタ15bとなる。このときの出力電圧は0となる。なお、このスイッチングパターンDでは電源短絡の虞がないため、デッドタイムを設ける必要がない。   The output voltage at this time is -DDV having the opposite sign to the output voltage DDV of the DC-DC converter 11. In the sub-pattern Db, only the switching element US is turned on, and the switching elements UH, UL, WH, WL, WS are each turned off. The current flow at this time is: inductor 15a → switching element US → return diode of switching element WS → inductor 15b. The output voltage at this time is zero. In this switching pattern D, there is no possibility of a power supply short circuit, so there is no need to provide a dead time.

<状態6>
次に、図9(a)〜(c)を用いて状態6について説明する。状態6においては、スイッチングパターンはスイッチングパターンCになっており、PWM制御により先述のサブパターンC−a→C−b→C−c→C−bのサイクルを繰り返す。また電流指令値Irefは負である。サブパターンC−aではスイッチング素子UL、WHをONとし、スイッチング素子UH、WL、US、WSをOFFとする。このときの電流の流れはインダクタ15a→スイッチング素子UL→コンデンサ11d→スイッチング素子WH→インダクタ15bとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと逆符号の−DDVとなる。
<State 6>
Next, the state 6 will be described with reference to FIGS. In the state 6, the switching pattern is the switching pattern C, and the cycle of the above-described sub-patterns Ca → Cb → Cc → Cb is repeated by PWM control. The current command value Iref is negative. In the sub-pattern Ca, the switching elements UL and WH are turned on, and the switching elements UH, WL, US, and WS are turned off. The flow of current at this time is inductor 15a → switching element UL → capacitor 11d → switching element WH → inductor 15b. The output voltage at this time is -DDV having the opposite sign to the output voltage DDV of the DC-DC converter 11.

サブパターンC−bではスイッチング素子UH、UL、WH、WL、US、WSはOFFとなる。このときの電流の流れはインダクタ15a→スイッチング素子UHの還流ダイオード→コンデンサ11d→スイッチング素子WLの還流ダイオード→インダクタ15bとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと同じになる。サブパターンC−cではスイッチング素子US、WSがONとなり、スイッチング素子UH、UL、WH、WLがOFFとなる。このときの電流の流れはインダクタ15a→スイッチング素子US→スイッチング素子WSの還流ダイオード→インダクタ15bとなる。この時の出力電圧は0となる。ここでサブパターンC−bはデッドタイムに相当する。   In the sub pattern Cb, the switching elements UH, UL, WH, WL, US, WS are turned off. The current flow at this time is: inductor 15a → reflux diode of switching element UH → capacitor 11d → reflux diode of switching element WL → inductor 15b. The output voltage at this time is the same as the output voltage DDV of the DC-DC converter 11. In the sub-pattern Cc, the switching elements US and WS are turned on, and the switching elements UH, UL, WH, and WL are turned off. The current flow at this time is: inductor 15a → switching element US → return diode of switching element WS → inductor 15b. The output voltage at this time is zero. Here, the sub-pattern Cb corresponds to dead time.

状態6ではデッドタイムを設けるために、サブパターンC−cとなるDutyを減少させている。すなわち、状態6においては、理想的にはサブパターンC−cになっていなければならない期間の一部が、実際にはサブパターンC−bとなっている。その結果、理想的には出力電圧が0であるべき期間の一部において、実際には出力電圧がDDVとなり、インバータ装置13の出力電圧は正弦波から歪んだものとなる。従って、スイッチングパターンCではデッドタイムによる出力電圧の歪みを考慮しなければならない。ここでは差分のDDVを相殺するために、本来のDutyに対して、負のデッドタイム補償量ΔDutyを加える必要がある。   In state 6, in order to provide a dead time, the duty that becomes the sub-pattern Cc is reduced. That is, in the state 6, a part of the period that should ideally be the sub pattern Cc is actually the sub pattern Cb. As a result, ideally, the output voltage becomes DDV in a part of the period in which the output voltage should be 0, and the output voltage of the inverter device 13 is distorted from the sine wave. Therefore, in the switching pattern C, distortion of the output voltage due to dead time must be taken into consideration. Here, in order to cancel out the difference DDV, it is necessary to add a negative dead time compensation amount ΔDuty to the original duty.

以上、状態1〜6に渡ってデッドタイムにより出力電圧に歪みが生じることを説明した。結果をまとめると表のようになる。

Figure 0006201613
As described above, it has been described that the output voltage is distorted due to the dead time in the states 1 to 6. The results are summarized in the table.
Figure 0006201613

図10には、系統連系時における、本実施例のインバータ装置13の電圧指令値Vrefと電流指令値Irefと、スイッチングパターン、状態及び、デッドタイム補償の関係を示す。図10の実線によるカーブはインバータ装置11の電流指令値Irefである。また図10の上方に配置したアルファベットはスイッチングパターンであり、アルファベット下に配置された数字は「状態」を表す。また、図中には太い実線でデッドタイム補償量ΔDutyを表す。状態1及び3ではDutyをプラス側に補償し、状態4及び、6ではマイナス側に補償していることが分かる。このDutyの補償量ΔDutyは、プラス側の場合、例えばDDV2μs分(デッドタイム)程度、マイナス側の場合、例えば−DDV2μs分(デッドタイム)程度であってもよい。   FIG. 10 shows the relationship between the voltage command value Vref and the current command value Iref of the inverter device 13 of this embodiment, the switching pattern, the state, and the dead time compensation during grid connection. A curve indicated by a solid line in FIG. 10 is a current command value Iref of the inverter device 11. Also, the alphabet arranged at the top of FIG. 10 is a switching pattern, and the numbers arranged below the alphabet represent “state”. In the drawing, the dead time compensation amount ΔDuty is represented by a thick solid line. It can be seen that in states 1 and 3, the duty is compensated to the plus side, and in states 4 and 6, it is compensated to the minus side. The duty compensation amount ΔDuty may be, for example, about DDV 2 μs (dead time) in the plus side, and may be, for example, about −DDV 2 μs (dead time) in the minus side.

<自立運転時のスイッチングパターン>
次に、自立運転時のスイッチングパターン及び、その際のデッドタイム、デッドタイム補償について説明する。
<Switching pattern during autonomous operation>
Next, a switching pattern at the time of a self-sustained operation, and dead time and dead time compensation at that time will be described.

自立運転時は系統連系時と異なり、無効電力の消費が大きい負荷が接続されると力率が低くなる事がある。力率が低くなると0Vを出力するときに大きな電流が流れる。また、0Vを出力するときにはスイッチング素子US、WSのON時間が長くなる。そうすると、スイッチング素子US、WSに大電流が流れる時間が長くなり、スイッチング素子US、WSが発熱して破損する虞がある。従って、自立運転時には系統連系時とは異なる、スイッチング素子US、WSのON時間が長くならないようなスイッチングパターンでインバータ装置を制御するべきである。   During autonomous operation, the power factor may decrease when a load that consumes a large amount of reactive power is connected. When the power factor decreases, a large current flows when 0V is output. Further, when 0V is output, the ON time of the switching elements US and WS becomes long. As a result, the time during which a large current flows through the switching elements US and WS becomes long, and the switching elements US and WS may generate heat and be damaged. Therefore, the inverter device should be controlled in a switching pattern that does not increase the ON time of the switching elements US and WS, which is different from that in the grid connection during the independent operation.

本実施例では、自立運転時には4つのサブパターンからなる1つのスイッチングパターンでスイッチング素子を制御するようにした。以下、自立運転時のスイッチングパターンをスイッチングパターンEとする。サブパターンE−aではスイッチング素子UH、WLがONとなり、スイッチング素子UL、WH、US、WSがOFFとなる。サブパターンE−bではスイッチング素子UL、WHがONとなり、スイッチング素子UH、WL、US、WSがOFFとなる。サブパターンE−cではスイッチング素子US、WSがONとなり、スイッチング素子UH、UL、WH、WLがOFFとなる。サブパターンE−dではスイッチング素子UH、UL、WH、WL、US、WSがOFFとなる。スイッチングパターンEではサブパターンE−a→サブパターンE−d→サブパターンE−c→サブパターンE−d→サブパターンE−b→サブパターンE−d→サブパターンE−c→サブパターンE−dというサイクルを1キャリア内で繰り返す。

Figure 0006201613
In this embodiment, the switching element is controlled by one switching pattern consisting of four sub-patterns during the self-sustaining operation. Hereinafter, the switching pattern during the self-sustaining operation is referred to as a switching pattern E. In the sub-pattern Ea, the switching elements UH and WL are turned on, and the switching elements UL, WH, US and WS are turned off. In the sub-pattern Eb, the switching elements UL and WH are turned on, and the switching elements UH, WL, US, and WS are turned off. In the sub-pattern Ec, the switching elements US and WS are turned on, and the switching elements UH, UL, WH, and WL are turned off. In the sub pattern Ed, the switching elements UH, UL, WH, WL, US, WS are turned off. In the switching pattern E, the sub pattern Ea → the sub pattern Ed → the sub pattern Ec → the sub pattern Ed → the sub pattern Eb → the sub pattern Ed → the sub pattern Ec → the sub pattern E− The cycle d is repeated within one carrier.
Figure 0006201613

<電流が正方向の状態>
図11(a)〜(d)を用いて、電流が正方向に流れる状態においてスイッチングパターンEの出力電圧がどのように変化するかを説明する。図11(a)に示すようにサブパターンE−aのときの電流の流れはインダクタ15b→スイッチング素子WL→コンデンサ11d→スイッチング素子UH→インダクタ15aとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと同じになる。図11(b)に示すようにサブパターンE−bのときの電流の流れはインダクタ15b→スイッチング素子WHの還流ダイオード→コンデンサ11d→スイッチング素子ULの還流ダイオード→インダクタ15aとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVの逆符号の−DDVとなる。
<Current in the positive direction>
11A to 11D, how the output voltage of the switching pattern E changes in a state where current flows in the positive direction will be described. As shown in FIG. 11A, the current flow in the case of the sub-pattern Ea is as follows: inductor 15b → switching element WL → capacitor 11d → switching element UH → inductor 15a. The output voltage at this time is the same as the output voltage DDV of the DC-DC converter 11. As shown in FIG. 11B, the current flow in the case of the sub-pattern Eb changes from the inductor 15b → the free wheel diode of the switching element WH → the capacitor 11d → the free wheel diode of the switching element UL → the inductor 15a. The output voltage at this time is -DDV having the opposite sign of the output voltage DDV of the DC-DC converter 11.

図11(c)に示すようにサブパターンE−cのときの電流の流れはインダクタ15b→スイッチング素子WS→スイッチング素子USの還流ダイオード→インダクタ15aとなる。このときの出力電圧は0となる。図11(d)に示すようにサブパターンE−dのときの電流の流れはインダクタ15b→スイッチング素子WHの還流ダイオード→コンデ
ンサ11d→スイッチング素子ULの還流ダイオード→インダクタ15aとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVの逆符号の−DDVとなる。
As shown in FIG. 11C, the current flow in the case of the sub-pattern Ec changes from the inductor 15b → the switching element WS → the freewheeling diode of the switching element US → the inductor 15a. The output voltage at this time is zero. As shown in FIG. 11 (d), the current flow in the case of the sub-pattern Ed is as follows: inductor 15b → freewheeling diode of switching element WH → capacitor 11d → freewheeling diode of switching element UL → inductor 15a. The output voltage at this time is -DDV having the opposite sign of the output voltage DDV of the DC-DC converter 11.

<デッドタイム補償>
ここでサブパターンE−dがデッドタイムに該当する。この状態ではデッドタイムを設けるためにサブパターンE−a、E−b、E−cの時間を短くする。すなわち、本来サブパターンE−a、E−b、E−cであるべき状態の期間の一部が、デッドタイムによりサブパターンE−dになるので、出力電圧がずれてしまう。従って、出力電圧のずれの分だけDutyにデッドタイム補償量ΔDutyを加えることで、出力電圧をノイズの少ない正弦波に近づけることが可能である。
<Dead time compensation>
Here, the sub-pattern Ed corresponds to the dead time. In this state, in order to provide a dead time, the times of the sub-patterns Ea, Eb, and Ec are shortened. That is, a part of the period that should originally be the sub-patterns Ea, E-b, and E-c becomes the sub-pattern Ed due to the dead time, so that the output voltage is shifted. Therefore, by adding the dead time compensation amount ΔDuty to the duty by the amount of deviation of the output voltage, the output voltage can be brought close to a sine wave with less noise.

<電流が負方向の状態>
図12(a)〜(d)を用いて、電流が負方向に流れる状態においてスイッチングパターンEの出力電圧がどのように変化するかを記載する。図12(a)に示すようにサブパターンE−aのときの電流の流れはインダクタ15a→スイッチング素子UHの還流ダイオード→コンデンサ11d→スイッチング素子WLの還流ダイオード→インダクタ15bとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと同じになる。図12(b)に示すようにサブパターンE−bのときの電流の流れはインダクタ15a→スイッチング素子UL→コンデンサ11b→スイッチング素子WH→インダクタ15bとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVの逆符号の−DDVとなる。
<Current is in the negative direction>
With reference to FIGS. 12A to 12D, how the output voltage of the switching pattern E changes in a state where the current flows in the negative direction will be described. As shown in FIG. 12A, the current flow in the case of the sub-pattern Ea changes from the inductor 15a → the free wheel diode of the switching element UH → the capacitor 11d → the free wheel diode of the switching element WL → the inductor 15b. The output voltage at this time is the same as the output voltage DDV of the DC-DC converter 11. As shown in FIG. 12 (b), the current flow in the case of the sub-pattern Eb is as follows: inductor 15a → switching element UL → capacitor 11b → switching element WH → inductor 15b. The output voltage at this time is -DDV having the opposite sign of the output voltage DDV of the DC-DC converter 11.

図12(c)に示すようにサブパターンE−cのときの電流の流れはインダクタ15a→スイッチング素子US→スイッチング素子WSの還流ダイオード→インダクタ15bとなる。このときの出力電圧は0となる。図12(d)に示すようにサブパターンE−dのときの電流の流れはインダクタ15a→スイッチング素子UHの還流ダイオード→コンデンサ11d→スイッチング素子WLの還流ダイオード→インダクタ15bとなる。このときの出力電圧はDC−DCコンバータ11の出力電圧DDVと同じになる。   As shown in FIG. 12C, the current flow in the case of the sub-pattern Ec is as follows: inductor 15a → switching element US → return diode of switching element WS → inductor 15b. The output voltage at this time is zero. As shown in FIG. 12 (d), the current flow in the case of the sub-pattern Ed is as follows: inductor 15a → freewheeling diode of switching element UH → capacitor 11d → freewheeling diode of switching element WL → inductor 15b. The output voltage at this time is the same as the output voltage DDV of the DC-DC converter 11.

<デッドタイム補償>
ここでサブパターンE−dがデッドタイムに該当する。この状態ではデッドタイムを設けるためにサブパターンE−a、E−b、E−cの時間が短くする。すなわち、本来サブパターンE−b、E−b、E−cであるべき状態の期間の一部が、デッドタイムによりサブパターンE−dになるので、出力電圧がずれてしまう。従って、出力電圧のずれの1キャリア内の合計分だけDutyからデッドタイム補償量ΔDutyを差し引くことで、出力電圧をノイズの少ない正弦波に近づけることが可能である。このDutyの補償量ΔDutyは、電流がプラス側の場合、例えばデッドタイムが2μsであれば4μs分程度、マイナス側の場合も、例えばデッドタイムが2μsであれば4μs分程度であってもよい。
<Dead time compensation>
Here, the sub-pattern Ed corresponds to the dead time. In this state, in order to provide a dead time, the times of the sub-patterns Ea, Eb, and Ec are shortened. That is, a part of the period that should originally be the sub patterns Eb, Eb, and Ec becomes the sub pattern Ed due to the dead time, so that the output voltage is shifted. Accordingly, by subtracting the dead time compensation amount ΔDuty from the Duty by the total amount of deviation of the output voltage within one carrier, the output voltage can be brought close to a sine wave with less noise. The duty compensation amount ΔDuty may be about 4 μs when the current is positive, for example, if the dead time is 2 μs, and may be about 4 μs, for example, when the dead time is 2 μs.

以上、説明したように、本実施例においては、フルブリッジインバータ部と短絡部とを有するHERIC回路を有するインバータ装置において、短絡部をPWM制御するスイッチングパターンであるスイッチングパターンB、Cと、短絡部をPWM制御しないスイッチングパターンであるスイッチングパターンA、Dとによって制御することにした。従って、短絡部をPWM制御しないスイッチングパターンであるスイッチングパターンA、Dを用いることで、インバータ装置の変換効率をより向上させることが可能となった。   As described above, in this embodiment, in the inverter device having the HERIC circuit having the full bridge inverter unit and the short circuit unit, the switching patterns B and C which are switching patterns for PWM control of the short circuit unit, and the short circuit unit Is controlled by switching patterns A and D which are switching patterns not subjected to PWM control. Therefore, it has become possible to further improve the conversion efficiency of the inverter device by using the switching patterns A and D, which are switching patterns in which the short circuit portion is not subjected to PWM control.

また、出力電流の方向が変化する可能性が高い場合には、電流方向の正負が変わっても電圧制御が可能なスイッチングパターンB、Cを使用すべきであるが、このような場合には、デッドタイムの設定によって波形が歪む可能性があるという不都合に対し、本実施例
ではDutyを補正することでデッドタイム補償をすることとした。これにより、波形の歪を抑制することができ、より理想形に近い出力波形を得ることが可能となった。
In addition, when there is a high possibility that the direction of the output current will change, switching patterns B and C capable of voltage control should be used even if the polarity of the current direction changes. In such a case, In contrast to the inconvenience that the waveform may be distorted by setting the dead time, in this embodiment, the dead time is compensated by correcting the duty. As a result, waveform distortion can be suppressed, and an output waveform closer to the ideal form can be obtained.

<実施例2>
次に、本発明の実施例2について説明する。本実施例においては、デッドタイム補償の補償量の符号が逆転する場合には、デッドタイム補償量を矩形状に変化させるのではなく、傾きを持たせて除々に変化させる例について説明する。
<Example 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, when the sign of the compensation amount of the dead time compensation is reversed, an example will be described in which the dead time compensation amount is not changed to a rectangular shape but gradually changed with an inclination.

図13を使って、系統連系時における、デッドタイム補償量ΔDutyの大きさの変化について説明する。デッドタイムの補償量をΔDutyとしたときに、実施例1において説明した、状態1,3,4,6のデッドタイム補償量の絶対値|ΔDuty|は理想的には一定値でよい。しかしながら、実際には、状態3から4へ変わるとき、または状態6から1へ変わるときはデッドタイム補償量が|ΔDuty|から−|ΔDuty|もしくは−|ΔDuty|から|ΔDuty|へステップ状に変わり、符号が逆転するため、かえってデッドタイム補償により出力電圧が歪む虞があった。それに対し、本実施例では、デッドタイム補償量を正から負、負から正へ符号を逆転させて切り替える場合に、デッドタイム補償量を所定の変化率で変化させることとした。   A change in the magnitude of the dead time compensation amount ΔDuty during grid connection will be described with reference to FIG. When the dead time compensation amount is ΔDuty, the absolute value | ΔDuty | of the dead times compensation amount in the states 1, 3, 4 and 6 described in the first embodiment may ideally be a constant value. However, in reality, when the state changes from state 3 to 4 or from state 6 to 1, the dead time compensation amount changes in a step form from | ΔDuty | to − | ΔDuty | or − | ΔDuty | to | ΔDuty |. Since the sign is reversed, the output voltage may be distorted by dead time compensation. On the other hand, in this embodiment, when the dead time compensation amount is switched from positive to negative and from negative to positive with the sign reversed, the dead time compensation amount is changed at a predetermined rate of change.

ここで、図13の実線によるカーブはインバータ装置11の電流指令値Irefを表す。また図13の上方に配置したアルファベットはスイッチングパターンを表す。アルファベット下に配置された数字は状態を表す。図中には太い実線でデッドタイム補償量ΔDutyを表す。デッドタイム補償量ΔDutyが正から負、または負から正へ切り替わるのは電流指令値Irefが正から負、負から正に切り替わるタイミングと同時である。本実施例では、電流指令値Irefの値が0に近づくとデッドタイム補償量の絶対値を一定値から徐々に小さくすることとしている。デッドタイム補償量の絶対値を一定値から徐々に小さくするための判断基準は、電流指令値Irefの値自体ではなく、電流指令値Irefの位相としてもよい。あるいは電流指令値Irefと電流指令値Irefの位相の両方としてもよい。   Here, the curve by the solid line in FIG. 13 represents the current command value Iref of the inverter device 11. Moreover, the alphabet arrange | positioned above FIG. 13 represents a switching pattern. The numbers placed below the alphabet represent the state. In the drawing, the dead time compensation amount ΔDuty is represented by a thick solid line. The dead time compensation amount ΔDuty is switched from positive to negative or from negative to positive at the same time as the current command value Iref is switched from positive to negative and from negative to positive. In the present embodiment, when the value of the current command value Iref approaches 0, the absolute value of the dead time compensation amount is gradually decreased from a constant value. The criterion for gradually reducing the absolute value of the dead time compensation amount from a fixed value may be the phase of the current command value Iref, not the value of the current command value Iref itself. Or it is good also as both of the phase of electric current command value Iref and electric current command value Iref.

より具体的には、電流指令値Irefのカーブにおける位相が所定範囲内の状態、例えば、180°を中心とした±数10°の範囲の状態でデッドタイム補償量ΔDutyを正から負に切り替える場合には、テ―パ状の傾きを持って変更することにしてもよい。また、電流指令値Irefのカーブにおける位相が別の所定範囲内の状態、例えば360°を中心とした±数10°の範囲の状態でデッドタイム補償量ΔDutyを負から正に切り替える場合には、テ―パ状の傾きを持って変更することにしてもよい。   More specifically, the dead time compensation amount ΔDuty is switched from positive to negative in a state where the phase in the curve of the current command value Iref is within a predetermined range, for example, a range of ± several tens of degrees around 180 °. Alternatively, it may be changed with a taper inclination. Further, when the dead time compensation amount ΔDuty is switched from negative to positive in a state where the phase in the curve of the current command value Iref is in another predetermined range, for example, a range of ± several tens of degrees around 360 °, It may be changed with a taper inclination.

また、電流指令値Irefの値がプラス側の所定値、例えば数アンペア以下の状態で、デッドタイム補償量ΔDutyを正から負に切り替える場合には、テ―パ状の傾きを持って変更することにしてもよい。また、電流指令値Irefの値がマイナス側の所定値、例えば−数アンペア以上の状態で、デッドタイム補償量ΔDutyを正から負に切り替える場合には、テ―パ状の傾きを持って変更することにしてもよい。   When the current command value Iref is a predetermined value on the plus side, for example, several amperes or less, and the dead time compensation amount ΔDuty is switched from positive to negative, change with a taper-like slope. It may be. Further, when the dead time compensation amount ΔDuty is switched from positive to negative when the current command value Iref is a predetermined value on the negative side, for example, minus several amperes or more, it is changed with a taper-like inclination. You may decide.

さらに、電流指令値Irefのカーブにおける位相が上記の所定範囲内で且つ電流指令値Irefの値が上記のプラス側の所定値以下の状態で、デッドタイム補償量ΔDutyを正から負に切り替える場合には、テ―パ状の傾きを持って変更することにしてもよい。また、電流指令値Irefのカーブにおける位相が上記の別の所定範囲内で且つ電流指令値Irefの値が上記のマイナス側の所定値以上の状態で、デッドタイム補償量ΔDutyを負から正に切り替える場合には、テ―パ状の傾きを持って変更することにしてもよい。また、テ―パ状の部分の傾きとしては、デッドタイム補償量ΔDutyを負から正に切り替える場合には、例えば、数10°の位相範囲内で切り替わる程度の傾きであってもよ
い。また、傾きは必ずしも一定、すなわち直線状のテ―パでなくてもよく、傾きが変化することで曲線状に変更されてもよい。
Further, when the dead time compensation amount ΔDuty is switched from positive to negative in a state where the phase in the curve of the current command value Iref is within the predetermined range and the value of the current command value Iref is not more than the predetermined value on the plus side. May be changed with a taper-like inclination. Further, the dead time compensation amount ΔDuty is switched from negative to positive when the phase in the curve of the current command value Iref is within the other predetermined range and the value of the current command value Iref is equal to or greater than the predetermined value on the minus side. In this case, the change may be made with a taper-like inclination. Further, the inclination of the taper-shaped portion may be an inclination that switches within a phase range of several tens of degrees, for example, when the dead time compensation amount ΔDuty is switched from negative to positive. Further, the inclination is not necessarily constant, that is, not a linear taper, and may be changed to a curved line by changing the inclination.

このようにデッドタイム補償量ΔDutyを同一状態の中でも変化させることで、デッドタイム補償量の符号の切替時に出力電圧が歪むことをより確実に抑制することができる。   Thus, by changing the dead time compensation amount ΔDuty even in the same state, it is possible to more reliably suppress the output voltage from being distorted when the sign of the dead time compensation amount is switched.

なお、本発明は、上記の実施例の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例においてインバータ装置13のスイッチングパターンや状態を決定する基準や、デッドタイム補償量ΔDutyの切り替えの基準に電流指令値Iref、電圧指令値Vrefが用いられている場合、この基準を、実際の出力電流IL、実際の出力電圧Vinvで代用することを排除しない。   In addition, this invention is not limited to the structure of said Example, According to the intended purpose, various deformation | transformation are possible. For example, when the current command value Iref and the voltage command value Vref are used as a reference for determining the switching pattern and state of the inverter device 13 and a reference for switching the dead time compensation amount ΔDuty in the above embodiment, this reference is used. Substituting the actual output current IL and the actual output voltage Vinv is not excluded.

1・・・太陽光発電システム
10・・・太陽光発電用パワーコンディショナ
11・・・DC−DCコンバータ
11d・・・コンデンサ
13・・・インバータ装置
15・・・フィルタ回路
15a、15b・・・インダクタ
17・・・制御部
17a・・・DDV制御部
17b・・・出力電流制御部
17c・・・パターン生成部
17d・・・パターン記憶部
17e・・・デッドタイム補償部
17f・・・PWM信号生成部
17g・・・論理回路
UH、UL、WH、WL、US、WS・・・スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photovoltaic power generation system 10 ... Power conditioner for photovoltaic power generation 11 ... DC-DC converter 11d ... Capacitor 13 ... Inverter device 15 ... Filter circuit 15a, 15b ... Inductor 17 ... Control unit 17a ... DDV control unit 17b ... Output current control unit 17c ... Pattern generation unit 17d ... Pattern storage unit 17e ... Dead time compensation unit 17f ... PWM signal Generation unit 17g: logic circuit UH, UL, WH, WL, US, WS: switching element

Claims (6)

第1のスイッチング素子群を有し、直流電力を交流電力に変換するフルブリッジインバータ部と、
第2のスイッチング素子群を有し、前記フルブリッジインバータ部の出力を短絡する短絡部と、
前記第1のスイッチング素子群と前記第2のスイッチング素子群のON/OFFを切り替えることで、前記フルブリッジインバータ部及び前記短絡部をPWM制御する制御部と、
を備えたインバータ装置において、
前記制御部は、前記フルブリッジインバータ部及び前記短絡部を、前記短絡部をPWM制御するスイッチングパターンと前記短絡部をPWM制御しないスイッチングパターンを含む複数のスイッチングパターンによって制御するとともに、前記スイッチングパターンに応じて、前記第1のスイッチング素子群のON期間と、前記第2のスイッチング素子群のON期間との間にデッドタイムを生成し、
前記デッドタイムが設けられた場合に、前記スイッチングパターンに応じた量だけ前記PWM制御のDutyを補正して前記デッドタイムによる出力波形の歪を補償するデッドタイム補償を行うデッドタイム補償部をさらに備えることを特徴とするインバータ装置。
A full bridge inverter unit having a first switching element group for converting DC power to AC power;
A short-circuit unit having a second switching element group and short-circuiting the output of the full-bridge inverter unit;
A controller that performs PWM control of the full-bridge inverter unit and the short-circuit unit by switching ON / OFF of the first switching element group and the second switching element group;
In an inverter device equipped with
The control unit controls the full-bridge inverter unit and the short-circuit unit by a plurality of switching patterns including a switching pattern that PWM-controls the short-circuit unit and a switching pattern that does not PWM-control the short-circuit unit. In response, a dead time is generated between the ON period of the first switching element group and the ON period of the second switching element group,
When the dead time is provided, a dead time compensator is further provided that performs dead time compensation that corrects the duty of the PWM control by an amount corresponding to the switching pattern and compensates for distortion of the output waveform due to the dead time. An inverter device characterized by that.
前記制御部は、
電源系統と連系して負荷に電力を供給する系統連系時と、電源系統とは独立して負荷に電力を供給する自立運転時とで、
前記スイッチングパターンの内容を変更することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。
The controller is
At the time of grid connection that supplies power to the load in conjunction with the power supply system, and at the time of independent operation that supplies power to the load independently of the power supply system,
The inverter device according to claim 1, wherein contents of the switching pattern are changed.
前記デッドタイム補償部は、前記デッドタイム補償における補償量の符号が逆転する場合には、出力電流値及び出力電流の位相の少なくとも一つに基づいて、前記補償量を所定の傾きで変化させることを特徴とする請求項1または2に記載のインバータ装置。   When the sign of the compensation amount in the dead time compensation is reversed, the dead time compensation unit changes the compensation amount with a predetermined gradient based on at least one of an output current value and an output current phase. The inverter device according to claim 1, wherein: 第1のスイッチング素子群を有し、直流電力を交流電力に変換するフルブリッジインバータ部と、
第2のスイッチング素子群を有し、前記フルブリッジインバータ部の出力を短絡する短絡部と、を備え、
前記第1のスイッチング素子群と前記第2のスイッチング素子群のON/OFFを切り替えることで、前記フルブリッジインバータ部及び前記短絡部をPWM制御する、
インバータ装置の制御方法であって、
前記フルブリッジインバータ部及び前記短絡部の制御は、前記短絡部をPWM制御するスイッチングパターンと前記短絡部をPWM制御しないスイッチングパターンを含む複数のスイッチングパターンによって行い、
前記スイッチングパターンに応じて、前記第1のスイッチング素子群のON期間と、前記第2のスイッチング素子群のON期間との間にデッドタイムを設け、
前記デッドタイムが設けられた場合に、前記スイッチングパターンに応じた量だけ前記PWM制御のDutyを補正して前記デッドタイムによる出力波形の歪を補償するデッドタイム補償を行うことを特徴とする、
インバータ装置の制御方法。
A full bridge inverter unit having a first switching element group for converting DC power to AC power;
A second switching element group, and a short-circuit unit that short-circuits the output of the full-bridge inverter unit,
By switching ON / OFF of the first switching element group and the second switching element group, the full bridge inverter unit and the short circuit unit are PWM-controlled,
An inverter device control method comprising:
The full-bridge inverter unit and the short-circuit unit are controlled by a plurality of switching patterns including a switching pattern that PWM-controls the short-circuit unit and a switching pattern that does not PWM-control the short-circuit unit,
According to the switching pattern, a dead time is provided between the ON period of the first switching element group and the ON period of the second switching element group,
When the dead time is provided, the dead time compensation for correcting the output waveform distortion due to the dead time by correcting the duty of the PWM control by an amount corresponding to the switching pattern ,
Inverter device control method.
請求項1から3のいずれか一項に記載のインバータ装置と、
太陽電池などの分散型直流電源の出力電圧を昇圧し前記インバータ装置に入力するDC−DCコンバータと、
前記インバータ装置の出力のノイズを低減するフィルタと、
を備えたことを特徴とするパワーコンディショナ。
The inverter device according to any one of claims 1 to 3,
A DC-DC converter that boosts the output voltage of a distributed DC power source such as a solar cell and inputs the boosted voltage to the inverter device;
A filter for reducing noise in the output of the inverter device;
A power conditioner characterized by comprising
請求項5に記載のパワーコンディショナを備えた発電システム。   A power generation system comprising the power conditioner according to claim 5.
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