JP3200283B2 - Inverter control method and inverter control device - Google Patents
Inverter control method and inverter control deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池等の独立した直
流電源が発生する直流電力を交流電力に変換して,家庭
用,事務用の一般交流負荷,あるいは既存の商用電力系
統等に電力を供給するインバータ装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention converts DC power generated by an independent DC power source such as a solar cell into AC power, and supplies power to a general AC load for home use, office use, or an existing commercial power system. The present invention relates to an inverter device for supplying the above.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のインバータ装置は、数個のスイッ
チング素子により構成されるインバータブリッジと,直
流電力源と商用電力系統,負荷とを電気的に絶縁するた
めの変圧器,ローパスフィルタ,及び前記インバータブ
リッジを構成する複数個のスイッチング素子をオン/オ
フ制御する制御回路とで構成されており,前記変圧器と
して商用周波トランスや,装置の小型化のための高周波
トランスが用いられている。2. Description of the Related Art A conventional inverter device comprises an inverter bridge composed of several switching elements, a transformer for electrically insulating a DC power source from a commercial power system and a load, a low-pass filter, and A control circuit for controlling on / off of a plurality of switching elements constituting an inverter bridge is used. As the transformer, a commercial frequency transformer or a high frequency transformer for downsizing the device is used.
【0003】まず、商用トランスを用いたインバータ装
置の従来例を図8に従って説明する。太陽電池2から出
力された直流電力は,インバータ1に入力され,インバ
ータブリッジ32で交流電力に変換され,太陽電池2と
商用電力系統3とを絶縁するためにインバータ1の出力
端に設けられた商用トランス33を介して,商用電力系
統3に供給される。インバータブリッジ32前段には,
インバータ1への入力電力の変動を抑える直流コンデン
サ12,および直流入力電流検出器13が接続されてい
る。また,インバータブリッジ32後段には,交流電流
の高調波成分を除去するACフィルタ16,およびイン
バータ出力電流検出器14が接続され,さらにACフィ
ルタ16後段には,連系リレー15が設けられ,商用電
力系統3との連系,切り離しが行なわれる。First, a conventional example of an inverter device using a commercial transformer will be described with reference to FIG. The DC power output from the solar cell 2 is input to the inverter 1, converted into AC power by the inverter bridge 32, and provided at the output end of the inverter 1 to insulate the solar cell 2 from the commercial power system 3. The power is supplied to the commercial power system 3 via the commercial transformer 33. Before the inverter bridge 32,
A DC capacitor 12 for suppressing a change in input power to the inverter 1 and a DC input current detector 13 are connected. Further, an AC filter 16 for removing harmonic components of the AC current and an inverter output current detector 14 are connected downstream of the inverter bridge 32, and a connection relay 15 is provided downstream of the AC filter 16 so that a commercial relay is provided. Interconnection with the power system 3 and disconnection are performed.
【0004】インバータ1の制御回路34は,ゲートド
ライブ回路35,PWM変調制御部36,誤差増幅器3
7,キャリア信号発生器38,信号演算処理部39,正
弦波信号記憶部40,A/D変換器41,D/A変換器
42から構成される。The control circuit 34 of the inverter 1 includes a gate drive circuit 35, a PWM modulation control unit 36, and an error amplifier 3
7, career signal generator 38, the signal processing unit 39, and a sine wave signal storage unit 40, A / D converter 41, D / A converter 42.
【0005】PWM変調制御部36では,前述の商用電
力系統3の電圧波形と同一周波数(50/60Hz)の
正弦波信号とこの正弦波信号に同期した高周波(数10
kHz以上)のキャリア信号との比較により得られる第
1のパルス列信号,第1のパルス列信号を反転した第2
のパルス列信号,及び前記キャリア信号を反転した反転
キャリア信号と前記正弦波信号とを比較した第3のパル
ス列信号,第3のパルス列信号を反転した第4のパルス
列信号が生成される。これらパルス列信号波形を図9に
示す。尚、図では数10kHzの高周波を模式的に示し
ているため低周波となっている。The PWM modulation control section 36 has a sine wave signal having the same frequency (50/60 Hz) as that of the voltage waveform of the commercial power system 3 and a high frequency (Equation 10) synchronized with the sine wave signal.
kHz or higher) and a second pulse train obtained by inverting the first pulse train signal obtained by comparison with the carrier signal.
, A third pulse train signal obtained by comparing the inverted sine wave signal with the inverted carrier signal obtained by inverting the carrier signal, and a fourth pulse train signal obtained by inverting the third pulse train signal. FIG. 9 shows these pulse train signal waveforms. In the drawing, a high frequency of several tens of kHz is schematically shown, so that the frequency is low.
【0006】これら第1〜第4のパルス列信号はゲート
ドライブ回路35に入力され,これら信号に基づいてイ
ンバータブリッジ32を構成する4つのスイッチング素
子Q1〜Q4に対するキャリア信号と同じ周波数のゲー
トドライブ信号が生成され,これによってキャリア信号
と同じ周波数でQ1〜Q4がオン/オフ制御される。こ
れによって、インバータブリッジ32からは,図9に示
す出力パルス列波形Eiが出力される。さらに出力波形
Eiは次段のACフィルタ16によって高調波成分の除
去,および平滑が行われ,50/60Hzの正弦波交流
出力となる。そして該正弦波交流出力は、商用トランス
33で入出力間を絶縁された後,商用電力系統3と接続
される。この場合、商用トランス33は50/60Hz
の正弦波交流出力の周波数で励磁されることになる。The first to fourth pulse train signals are input to a gate drive circuit 35, and based on these signals, a gate drive signal having the same frequency as the carrier signal for the four switching elements Q1 to Q4 forming the inverter bridge 32 is generated. Q1 to Q4 are controlled to be on / off at the same frequency as the carrier signal. Thus, the output pulse train waveform Ei shown in FIG. 9 is output from the inverter bridge 32. Further, the output waveform Ei is subjected to removal and smoothing of harmonic components by the AC filter 16 at the next stage, and becomes a 50/60 Hz sine wave AC output. The sine wave AC output is connected to the commercial power system 3 after its input and output are insulated by the commercial transformer 33. In this case, the commercial transformer 33 is 50/60 Hz
Will be excited at the frequency of the sine wave AC output.
【0007】尚、A/D変換器41は太陽電池2からの
アナログ信号である直流電圧信号VOUT,直流電流信号
VIN,および商用電力系統電圧信号VOUTをデジタル量
に変換して信号演算処理部39に信号出力する。信号演
算処理部39は,太陽電池2からの出力電力を最大にす
るために,太陽電池動作点を太陽電池出力特性曲線上の
最大点に一致させるようにする最大電力点追尾演算,及
びインバータ1を制御するための電流指令値となる正弦
波信号(50/60Hz)をあらかじめ振幅の異なる複
数個記憶しておいた正弦波信号記憶部40から読み出す
処理を行う。正弦波信号記憶部40はインバータ1の定
格出力電流波形の振幅値に比例した複数の異なる振幅値
を持つ前記正弦波信号を半周期または一周期単位で,か
つある時間間隔ごとに量子化されたデジタル量として格
納している。D/A変換器42は読み出された正弦波信
号をアナログ信号に変換して誤差増幅器37に信号出力
する。誤差増幅器37は,インバータ出力電流検出器1
4からのインバータ出力電流信号 IOUTと,前記正弦
波信号とを入力とし,両者の比較誤差を増幅して得られ
た基準波信号をPWM変調制御部36へ信号出力する。
キャリア信号発生器38は前記正弦波信号に同期したキ
ャリア信号(20kHz)をPWM変調制御部36へ同
じく信号出力する。この結果,インバータ1の出力電流
は電流指令値となる正弦波信号に追従して変化する。こ
こで前記正弦波信号でもってインバータ1の出力電流を
制御する場合,商用電力系統3の電圧と同一位相,同一
周波数(50/60Hz)とすることで,既存の商用電
力系統3に対して力率1の交流電力を供給できる。The A / D converter 41 converts a DC voltage signal VOUT, a DC current signal VIN, and a commercial power system voltage signal VOUT, which are analog signals from the solar cell 2, into a digital amount and converts the signal into a digital signal. Output the signal. In order to maximize the output power from the solar cell 2, the signal operation processing section 39 performs a maximum power point tracking operation for matching the solar cell operating point to the maximum point on the solar cell output characteristic curve, and the inverter 1 Is read from the sine wave signal storage unit 40 in which a plurality of sine wave signals (50/60 Hz) serving as current command values for controlling the sine wave signals having different amplitudes are stored in advance. The sine wave signal storage unit 40 quantizes the sine wave signal having a plurality of different amplitude values in proportion to the amplitude value of the rated output current waveform of the inverter 1 in half-cycle or one-cycle units and at certain time intervals. Stored as digital quantities. The D / A converter 42 converts the read sine wave signal into an analog signal and outputs the analog signal to the error amplifier 37. The error amplifier 37 includes the inverter output current detector 1
4 and the sine wave signal, and a reference wave signal obtained by amplifying a comparison error between the two is output to the PWM modulation control unit 36.
The carrier signal generator 38 similarly outputs a carrier signal (20 kHz) synchronized with the sine wave signal to the PWM modulation control unit 36. As a result, the output current of the inverter 1 changes following the sinusoidal signal serving as the current command value. Here, when the output current of the inverter 1 is controlled by the sine wave signal, the voltage is set to the same phase and the same frequency (50/60 Hz) as the voltage of the commercial power system 3 so that the existing commercial power system 3 AC power of rate 1 can be supplied.
【0008】次に、高周波トランスを用いる場合につい
て説明する。商用トランスを用いた装置は、商用トラン
スの重量,容量が大きいため,インバータの小型,軽量
化に対して不利である。これに対して,高周波トランス
を用いるとこのような問題は解決できる。この場合、高
周波トランスを高周波電圧で励磁する必要があり,この
ために考えられた電流瞬時値制御法を用いた例について
図10を用いて以下に説明する。Next, a case where a high-frequency transformer is used will be described. An apparatus using a commercial transformer is disadvantageous for reducing the size and weight of the inverter because the weight and capacity of the commercial transformer are large. On the other hand, such a problem can be solved by using a high-frequency transformer. In this case, it is necessary to excite the high-frequency transformer with a high-frequency voltage. An example using the instantaneous current value control method considered for this purpose will be described below with reference to FIG.
【0009】インバータ1は太陽電池2と既存の商用電
力系統3の間に挿入され,太陽電池2で発電される直流
電力を50/60Hzの交流電力に変換して,商用電力
系統3に連系して負荷に供給する。インバータ1におい
て,入力された直流電力はQ1〜Q4のスイッチング素
子で構成される高周波インバータブリッジ4における電
流瞬時値制御によって高周波交流に変換されて高周波ト
ランス5の1次側に供給される。この高周波交流は高周
波トランス5の2次側でダイオードブリッジ6で整流さ
れ,DCリアクトル7と並列に接続されたコンデンサと
で構成されるフィルタ回路により高調波の除去,および
平滑が行われる。さらに,S1〜S4のスイッチング素
子で構成される低周波インバータブリッジ8における折
り返し制御によって商用周波の交流電力に変換されて,
連系リレー15,ACフィルタ16を介して商用電力系
統3に電力供給される。The inverter 1 is inserted between the solar cell 2 and the existing commercial power system 3, converts DC power generated by the solar cell 2 into AC power of 50/60 Hz, and connects the AC power to the commercial power system 3. And supply it to the load. In the inverter 1, the input DC power is converted into high-frequency AC by current instantaneous value control in a high-frequency inverter bridge 4 composed of switching elements Q <b> 1 to Q <b> 4 and supplied to the primary side of a high-frequency transformer 5. This high-frequency alternating current is rectified by the diode bridge 6 on the secondary side of the high-frequency transformer 5, and harmonics are removed and smoothed by a filter circuit composed of the DC reactor 7 and a capacitor connected in parallel. Further, the low-frequency inverter bridge 8 composed of the switching elements of S1 to S4 converts the power into commercial frequency AC power by loopback control.
Power is supplied to the commercial power system 3 via the interconnection relay 15 and the AC filter 16.
【0010】信号演算処理部43は太陽電池1の電圧信
号VINと直流入力電流検出器3で検出した電流信号II
N,及びインバータ出力電流検出器14で検出した高周
波トランス5の1次側の電流(インバータ出力電流)信
号IT,及び商用電力系統3の電圧信号VOUTを入力
して,電流指令信号と極性判定信号を出力する。ヒステ
リシス比較器44はインバータ出力電流検出器14で検
出した高周波トランス5の1次側電流ITと前記電流指
令信号を入力し,高周波トランス5の1次側電流が電流
指令信号を中心とした上限値と下限値を持つ一定幅の範
囲内で繰り返し往復するように,高周波インバータブリ
ッジ4を構成するスイッチング素子Q1,Q4,及びQ
2,Q3をNOT回路45を介して交互にオン/オフ制
御する。すなわち,図11に示す電流指令信号(IRE
F)に対して,一定幅△Iを持つ上限値I+,と下限値
I−をヒステリシス比較器44に設定値として与えてお
く。そして,制御量の実際値である図10の高周波トラ
ンス5,1次側の電流信号ITをインバータ出力電流検
出器14で検出して,前記電流指令信号とともにヒステ
リシス比較器44に入力する。そして制御量の実際値で
ある前記電流信号ITが図11の上限設定値I+(I+
=IREF+△I)を越えると,図11の高周波インバ
ータブリッジ4のスイッチング素子Q1,Q4をOFF
し,NOT回路45を介することでQ2,Q3をONし
て電流勾配を減少方向とするように,また図11の電流
信号ITが減少し,下限設定値I−(I−=IREF−
△I)を下回る時はQ1,Q4をONし,Q3,Q4を
OFFし,電流信号ITが増加するように制御する。こ
のようなスイッチング制御を行うことで電流信号ITの
実際値はI+とI−の間でスイッチング毎に往復するよ
うに推移する。ここで電流指令信号(IREF)に商用電
力系統3と同じ周波数で任意の振幅値を持った正弦波信
号を用いた場合,非常に高速なスイッチングを行って
も,電流信号ITは前記電流指令信号を中心として±△
Iの幅で繰り返し往復して追従するように変化し,商用
周波数で電流指令信号の振幅値に比例した正弦波電流波
形を得ることができる。以上のように電流指令信号(I
REF)の振幅値によってインバータ1における高周波
トランス5,1次側の電流,すなわちインバータ出力電
流の大きさを制御することができる。The signal operation processing unit 43 includes a voltage signal VIN of the solar cell 1 and a current signal II detected by the DC input current detector 3.
N, the current (inverter output current) signal IT of the primary side of the high-frequency transformer 5 detected by the inverter output current detector 14 and the voltage signal VOUT of the commercial power system 3 are input, and a current command signal and a polarity determination signal are input. Is output. The hysteresis comparator 44 inputs the primary current IT of the high-frequency transformer 5 detected by the inverter output current detector 14 and the current command signal, and the primary current of the high-frequency transformer 5 is an upper limit value centered on the current command signal. And the switching elements Q1, Q4, and Q constituting the high-frequency inverter bridge 4 so as to repeatedly reciprocate within a fixed width range having a lower limit value.
2 and Q3 are alternately turned on / off via a NOT circuit 45. That is, the current command signal (IRE
For F), an upper limit value I + and a lower limit value I− having a constant width ΔI are given to the hysteresis comparator 44 as set values. Then, the inverter output current detector 14 detects the current signal IT of the high-frequency transformer 5 and the primary side shown in FIG. 10 which is the actual value of the control amount, and inputs it to the hysteresis comparator 44 together with the current command signal. Then, the current signal IT which is the actual value of the control amount is equal to the upper limit set value I + (I +
= IREF + △ I), the switching elements Q1 and Q4 of the high-frequency inverter bridge 4 in FIG.
Then, through the NOT circuit 45, Q2 and Q3 are turned on so that the current gradient is in the decreasing direction, and the current signal IT in FIG. 11 is reduced, and the lower limit set value I− (I− = IREF−
When the value falls below ΔI), Q1 and Q4 are turned on, Q3 and Q4 are turned off, and control is performed so that the current signal IT increases. By performing such switching control, the actual value of the current signal IT changes so as to reciprocate between I + and I- every switching. Here, when a sine wave signal having the same frequency as the commercial power system 3 and having an arbitrary amplitude value is used as the current command signal (IREF), even if switching is performed at a very high speed, the current signal IT remains the same as the current command signal. ± △ around
A sinusoidal current waveform that changes so as to reciprocate and follow repeatedly in the width of I and is proportional to the amplitude value of the current command signal at the commercial frequency can be obtained. As described above, the current command signal (I
The magnitude of the current on the high-frequency transformer 5 and the primary side of the inverter 1, that is, the magnitude of the inverter output current, can be controlled by the amplitude value of REF).
【0011】また折り返し制御回路46は、前記極性判
定信号を入力して,商用電力系統3の電圧信号VOUT
の極性に合わせて低周波インバータブリッジ8を構成す
るスイッチング素子S1,S4,及びS2,S3のオン
/オフを交互に切替える。この制御によってダイオード
ブリッジ6で全波整流状に整流された直流電力が低周波
インバータブリッジ8の後段では正弦波交流出力とな
る。The return control circuit 46 receives the polarity determination signal and receives a voltage signal VOUT of the commercial power system 3.
The switching elements S1, S4 and S2, S3 constituting the low-frequency inverter bridge 8 are alternately turned on / off in accordance with the polarity of. Under this control, the DC power rectified in a full-wave rectification manner by the diode bridge 6 becomes a sine-wave AC output at the subsequent stage of the low-frequency inverter bridge 8.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】インバータ装置の小
型,軽量化のためには高周波トランスを用いるのが好ま
しい。これは、高周波トランスは商用トランスに比べ
て,容量比では約1/30,重量比では約1/20とな
るためである。In order to reduce the size and weight of the inverter device, it is preferable to use a high-frequency transformer. This is because the high-frequency transformer has a capacity ratio of about 1/30 and a weight ratio of about 1/20, compared to a commercial transformer.
【0013】しかしながら、高周波トランスを高周波電
圧で励磁する方法として用いられる上記電流瞬時値制御
法は優れているものの、制御手法におけるヒステリシス
幅の上限値,及び下限値の設定の最適化が困難であり,
設定値が大きすぎると,歪みが大きくなり,設定値が小
さすぎると,電流指令値とインバータ出力電流との比較
により得られるパルス列信号の幅が小さくなることで,
上記の低周波トランスの場合のPWM制御と比べて制御
系が不安定になる。また,より安定した制御系を求めて
いくと制御回路が煩雑となるという問題がある。However, although the current instantaneous value control method used as a method for exciting a high-frequency transformer with a high-frequency voltage is excellent, it is difficult to optimize the setting of the upper limit and the lower limit of the hysteresis width in the control method. ,
If the set value is too large, the distortion increases. If the set value is too small, the width of the pulse train signal obtained by comparing the current command value with the inverter output current becomes small.
The control system becomes unstable as compared with the PWM control in the case of the low frequency transformer. Further, there is a problem that the control circuit becomes complicated when a more stable control system is required.
【0014】以上に鑑み、本発明はインバータ装置の小
型,軽量化を図るべく、煩雑な制御を行う必要がなく、
インバータ出力電流の波形歪みも十分小さく制御するこ
とのできるインバータ装置の制御方法とこの方法を用い
たインバータ装置を提供することを目的とする。In view of the above, the present invention does not require complicated control to reduce the size and weight of the inverter device.
An object of the present invention is to provide a control method of an inverter device capable of controlling a waveform distortion of an inverter output current to be sufficiently small, and an inverter device using the method.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明のインバータ制御
装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、
上記電力変換部で変換された交流電力の電圧を変圧し、
該変圧された交流電力を直流とした後交流に変換して負
荷あるいは商用電源に供給するための変圧器と、上記電
力変換部を制御する制御回路とを備えるインバータ制御
装置において、上記制御回路は、上記インバータ制御装
置の出力目標値である正弦波信号を生成する手段と、上
記正弦波信号を用いたPWM制御を行うためのキャリア
信号を発生する手段と、上記キャリア信号と周波数が同
一であり、かつ、位相が4分の1周期ずれた矩形波信号
を発生する手段と、上記正弦波信号と上記キャリア信号
とを比較して得られる信号と上記矩形波信号とを排他的
論理和処理して得られる制御信号を生成する手段とを有
し、該制御信号により上記電力変換部を構成するスイッ
チング素子をオン/オフ制御することを特徴とする。ま
た、本発明のインバータ制御方法は、直流電力を電力変
換部を介して交流電力に変換し、上記電力変換部で変換
された交流電力を変圧器を介して直流とした後交流に変
換して負荷あるいは商用電源に供給するインバータ装置
の制御方法において、上記インバータ装置の出力目標値
である正弦波信号と上記正弦波信号を用いたPWM制御
を行うためのキャリア信号とを比較して得られる信号
と、上記キャリア信号と周波数が同一であり、かつ、位
相が4分の1周期ずれた矩形波信号との排他的論理和処
理して生成される制御信号により上記電力変換部を構成
するスイッチング素子をオン/オフ制御することを特徴
とする。An inverter control device according to the present invention comprises: a power converter for converting DC power into AC power;
Transform the voltage of the AC power converted by the power conversion unit ,
An inverter control device comprising: a transformer for converting the transformed AC power to DC and then converting the converted AC power to AC and supplying the AC power to a load or a commercial power supply; and a control circuit for controlling the power conversion unit. The control circuit includes: a unit that generates a sine wave signal that is an output target value of the inverter control device; a unit that generates a carrier signal for performing PWM control using the sine wave signal; frequency are the same, and, exclusive means for generating a square wave signal whose phase is shifted by one cycle of 4 min, a signal and the square wave signal obtained by comparing the sine wave signal and the carrier signal Target
Means for generating a control signal obtained by performing an OR operation , wherein on / off control of a switching element included in the power conversion unit is performed by the control signal. Further, the inverter control method of the present invention converts DC power into AC power via a power converter, converts the AC power converted by the power converter into DC via a transformer, and then converts the AC power into AC.
A method of controlling a conversion to load or inverter device for supplying the commercial power, compared with the carrier signal for PWM control using a sine wave signal and the upper Symbol sinusoidal signal which is the output target value of the inverter device Signal obtained
When, the carrier signal and the frequency are identical, and, exclusive Washo of a rectangular wave signal whose phase is shifted by one cycle of 4 min
The on / off control of a switching element constituting the power conversion unit is performed by a control signal generated by processing.
【0016】前記PWM制御によるPWM変調されたパ
ルス列の正負の極性をひとつ置きに反転する方法として
は、前記正弦波信号と前記キャリア信号とを比較して第
1のパルス列信号を得、該第1のパルス列信号を反転し
て第2のパルス列信号を得、前記キャリア信号を反転し
た反転キャリア信号を生成し、該反転キャリア信号と前
記正弦波信号とを比較して第3のパルス列信号を得、該
第3のパルス列信号を反転して第4のパルス列信号を
得,前記キャリア信号と同一周波数で,かつ1/4周期
だけ位相をずらした矩形波信号を生成し、該矩形波信号
と前記第1〜第4のパルス列信号のそれぞれをゲート処
理し、該ゲート処理により得られる4つのパルス列信号
でインバータブリッジを構成する4つスイッチング素子
のオン/オフ制御を行う方法を用いるのが良い。そし
て、前記ゲート処理では排他的論理和処理するのが良
く、これにより4種類のパルス列信号が生成され、該4
種類のパルス列信号をインバータブリッジを構成する4
つスイッチング素子にそれぞれ入力してスイッチング素
子のオン/オフ制御を行うことにより前記キャリア周波
数と同じ周波数を有する前記高周波交流信号を得るのが
良い。この場合、正弦波信号としては50/60〜数百Hzの
ものが、キャリア信号としては数十kHz以上のもの
が、好適に用いられ、インバータ装置には4つスイッチ
ング素子からなるインバータブリッジを設ける。As a method of inverting the positive and negative polarities of the PWM-modulated pulse train by PWM control every other time, the sine wave signal and the carrier signal are compared to obtain a first pulse train signal, and the first pulse train signal is obtained. Inverting the pulse train signal to obtain a second pulse train signal, generating an inverted carrier signal by inverting the carrier signal, comparing the inverted carrier signal with the sine wave signal to obtain a third pulse train signal, The third pulse train signal is inverted to obtain a fourth pulse train signal, and a rectangular wave signal having the same frequency as that of the carrier signal and having a phase shifted by 1/4 period is generated. Gate processing is performed on each of the first to fourth pulse train signals, and on / off control of four switching elements forming an inverter bridge is performed using four pulse train signals obtained by the gate processing. Cormorants method is good to use. In the gate processing, it is preferable to perform an exclusive OR processing, whereby four types of pulse train signals are generated.
4 types of pulse train signals constitute an inverter bridge
It is preferable to obtain the high-frequency AC signal having the same frequency as the carrier frequency by inputting to each switching element and performing on / off control of the switching element. In this case, a sine wave signal having a frequency of 50/60 to several hundreds Hz and a carrier signal having a frequency of several tens kHz or more are preferably used, and the inverter device is provided with an inverter bridge including four switching elements. .
【0017】さらに、前記4つのパルス列信号を得る方
法としては、正弦波信号とキャリア信号とを比較し、正
弦波信号がキャリア信号を上回れば第一レベルを,下回
れば第二レベルを出力することで第1のパルス列信号を
生成し,第1のパルス列信号を反転して第2のパルス列
信号を生成し,前記キャリア信号を反転した反転キャリ
ア信号と前記正弦波信号とを比較して反転キャリア信号
が正弦波信号を上回れば第一レベルを,下回れば第二レ
ベルを出力することで第3のパルス列信号を生成し,第
3のパルス列信号を反転して第4のパルス列信号を生成
する方法を用いるのが良い。尚、第一のレベル及び第二
のレベルとは、いわゆるHighまたはLowのレベル
を意味する。Further, as a method for obtaining the four pulse train signals, a sine wave signal is compared with a carrier signal, and the first level is output if the sine wave signal is higher than the carrier signal, and the second level is output if the sine wave signal is lower than the carrier signal. Generates a first pulse train signal, inverts the first pulse train signal to generate a second pulse train signal, compares the inverted carrier signal obtained by inverting the carrier signal with the sine wave signal, and generates an inverted carrier signal. A third pulse train signal is generated by outputting a first level if exceeds a sine wave signal and a second level if below a sine wave signal, and a fourth pulse train signal is generated by inverting the third pulse train signal. Good to use. Note that the first level and the second level mean so-called High or Low levels.
【0018】また、以上の本発明方法では、好ましくは
前記変圧器の二次側に励磁された高周波交流を整流器
(交流/直流変換器)で整流することにより,一の極性
で連続したPWM変調されたパルス列出力に変換するの
が良い。In the method of the present invention described above, preferably, the high-frequency alternating current excited on the secondary side of the transformer is rectified by a rectifier (AC / DC converter), so that the PWM modulation is performed continuously with one polarity. It is preferable to convert the output to a pulse train output.
【0019】前記本発明のインバータ制御方法を可能と
するインバータ装置としては、直流を交流に変換する第
1の電力変換部と,この交流電圧を一次電圧として変圧
された二次電圧を得るための変圧器と,変圧器二次側の
2線が接続される交流を直流に変換する第2電力変換部
と,前記第2の電力変換部の出力各2線に直列に接続さ
れるリアクトルと,さらに前記リアクトルの出力に接続
され,直流を交流に変換する第3の電力変換部と,前記
第1の電力変換部と第3の電力変換部を構成するスイッ
チング素子をオン/オフ制御する制御回路とで構成さ
れ,該制御回路はインバータの出力目標値である正弦波
信号を生成する手段と,前記正弦波信号を用いたPWM
制御を行うためのキャリア信号を発生する手段と,前記
キャリア信号と同一周波数で,かつ1/4周期だけ位相
をずらした矩形波信号を発生する手段と,請求項2に記
載の方法で前記正弦波信号と前記キャリア信号から第1
から第4のパルス列信号を生成した後これらの信号に前
記矩形波信号をゲート処理する手段と,該ゲート処理し
た後のパルス列信号でもって前記第1の電力変換部を構
成するスイッチング素子のオン/オフ制御を行う手段と
を設けてなるインバータ装置を用いるのが良い。前記第
1の電力変換部は、直流入力を高周波交流(十数kHz
以上)に変換する高周波インバータブリッジで構成する
のが良く、前記変圧器としては高周波インバータブリッ
ジの入力側と出力側を絶縁する高周波トランスを用いる
のが良く、第2電力変換部は高周波トランスの出力端で
高周波交流を整流するためのダイオードブリッジで構成
するのが良い。As an inverter device which enables the inverter control method of the present invention, a first power conversion unit for converting DC into AC and a second power converter for converting the AC voltage into a primary voltage to obtain a transformed secondary voltage. A transformer, a second power converter for converting an alternating current to a direct current to which two wires on the secondary side of the transformer are connected, and a reactor connected in series to each two wires of the output of the second power converter; A third power converter connected to the output of the reactor for converting a direct current into an alternating current; and a control circuit for controlling on / off of switching elements constituting the first power converter and the third power converter. The control circuit generates a sine wave signal as an output target value of the inverter; and a PWM using the sine wave signal.
3. A means for generating a carrier signal for performing control, means for generating a rectangular wave signal having the same frequency as the carrier signal and having a phase shifted by 1/4 period, and wherein the sinusoidal signal is generated by the method according to claim 2. From the wave signal and the carrier signal.
Means for gate processing the rectangular wave signal to these signals after generating the fourth pulse train signals from the first and second pulse train signals, and turning on / off the switching elements constituting the first power conversion unit with the pulse train signals after the gate processing. It is preferable to use an inverter device provided with means for performing off control. The first power converter converts a DC input into a high-frequency AC (ten-odd kHz).
It is preferable to use a high-frequency inverter bridge that converts the input and output sides of the high-frequency inverter bridge as the transformer. The second power conversion unit outputs the output of the high-frequency transformer. It is good to constitute with the diode bridge for rectifying high frequency alternating current at the end.
【0020】また、前記リアクトルには整流波形を平滑
し,高周波成分を除去させるようにし、第3の電力変換
部は低周波(例えば50/60〜数百Hz)で折返し制
御する低周波インバータブリッジで構成するのが良い。Further, the reactor is configured to smooth a rectified waveform and remove a high frequency component, and a third power conversion unit includes a low frequency inverter bridge that performs a return control at a low frequency (for example, 50/60 to several hundred Hz). It is good to consist of.
【0021】さらに前記本発明のインバータ装置に対
し、前記変圧器の二次側にさらに中間タップを設け、そ
の中間タップからの線を低圧単相3線式配電線の中性線
に接続し、前記リアクトルを前記第2の電力変換部の出
力2線に接続し、該2線それぞれと前記中間タップから
の線との間に上下対称にコンデンサを接続し、前記第3
の電力変換部の出力2線が低圧単相3線式配電線の中性
線以外の各線に接続されるようにするとより好ましい。Further, in the inverter device of the present invention, an intermediate tap is further provided on the secondary side of the transformer, and a line from the intermediate tap is connected to a neutral line of a low-voltage single-phase three-wire distribution line; Connecting the reactor to two output lines of the second power converter, connecting capacitors vertically and symmetrically between each of the two lines and a line from the intermediate tap,
It is more preferable that the two output lines of the power conversion unit are connected to each line other than the neutral line of the low-voltage single-phase three-wire distribution line.
【0022】[0022]
【作用】本発明の制御方法によれば、PWM変調された
パルス列をひとつ置きに反転するだけで必要とする高周
波交流信号が得られる。そして、この反転は例えば、4
種類のパルス列信号でインバータブリッジを構成するス
イッチング素子のゲートを駆動することで得られる。According to the control method of the present invention, a required high-frequency AC signal can be obtained only by inverting every other PWM pulse train. And this inversion is, for example, 4
It is obtained by driving the gates of the switching elements forming the inverter bridge with the pulse train signals of various types.
【0023】さらに本発明のインバータ制御方法によれ
ば、PWM変調されたパルス列がひとつ置きに正負の反
転した高周波交流はキャリア信号の周波数と同じにな
る。尚、この場合、前記キャリア信号の反転信号の代り
に正弦波信号の反転信号を用いても良く、同様の結果が
得られる。Further, according to the inverter control method of the present invention, the high frequency alternating current obtained by inverting the polarity of every other PWM modulated pulse train becomes the same as the frequency of the carrier signal. In this case, an inverted signal of a sine wave signal may be used instead of the inverted signal of the carrier signal, and the same result is obtained.
【0024】また、変圧器の一次側が,PWM変調され
たパルス列がひとつ置きに正負の反転した交流で励磁さ
れるように制御されると,該変圧器の二次側では一次側
電圧を変圧した同様のPWM変調されたパルス列がひと
つ置きに正負の反転した高周波交流が出力される。そこ
でこの高周波交流を整流することにより,一方の側に連
続したPWM変調されたパルス列出力に変換する。Further, when the primary side of the transformer is controlled so that every other pulse train subjected to PWM modulation is excited by alternating positive and negative AC, the secondary side of the transformer transforms the primary side voltage. A high-frequency alternating current of which polarity is inverted is output every other similar PWM-modulated pulse train. Therefore, by rectifying this high-frequency AC, it is converted into a pulse train output that is PWM-modulated on one side.
【0025】一方、本発明のインバータ装置によれば、
高周波トランスの一次側をPWM変調されたパルス列が
ひとつ置きに正負の反転した,キャリア周波数と同じ周
波数を有する高周波交流で励磁させるインバータ制御方
式を採用した結果,高周波トランスの二次側出力波形も
PWM変調されたパルス列がひとつ置きに正負の反転し
た高周波交流波形となっているため,高周波トランスの
後段に設けられたダイオードブリッジは,前記PWM変
調され,ひとつ置きに正負が反転したパルス列信号を整
流して,正側に連続したPWMパルス列波形を得る。そ
してダイオードブリッジの後段に設けたDCリアクトル
によって,平滑され,高周波成分が除去され,前記正弦
波信号と同じ周波数の正弦波交流波形を全波整流したの
と同様の直流波形を得ることができる。さらに後段の商
用周波インバータブリッジにおいて,前記正弦波交流波
形を全波整流したのと同様の直流波形をひとつ置きに正
負を反転する折返し制御を行うことによって正弦波交流
波形を得ることができる。On the other hand, according to the inverter device of the present invention,
As a result of adopting an inverter control method in which the primary side of the high-frequency transformer is PWM-modulated and pulse trains of every other pulse are inverted in positive and negative directions and the high-frequency AC having the same frequency as the carrier frequency is excited, the output waveform of the secondary side of the high-frequency transformer is also PWM. Since every other modulated pulse train has an inverted high-frequency AC waveform with positive and negative inversion, a diode bridge provided at the subsequent stage of the high-frequency transformer rectifies the PWM-modulated pulse train signal with positive and negative inverted every other. Thus, a continuous PWM pulse train waveform is obtained on the positive side. Then, the DC reactor provided at the subsequent stage of the diode bridge smoothes and removes high-frequency components, thereby obtaining a DC waveform similar to the full-wave rectified sine wave AC waveform having the same frequency as the sine wave signal. Further, in a commercial frequency inverter bridge at the subsequent stage, a sine wave AC waveform can be obtained by performing a folding control of inverting positive and negative every other DC waveform similar to the full-wave rectified sine wave AC waveform.
【0026】さらに、高周波トランスの2次側は中間タ
ップを設けることによって,高周波トランスの二次側は
中間タップとそれ以外の2つの出力線で3つの出力線を
得ることができる。さらに中間タップとそれ以外の2つ
の出力線との間にそれぞれ同電位の2つの線間電圧が発
生し,中間タップ以外の2線間には前記線間電圧の2倍
の線間電圧が発生する。すなわち,合計3つの線間電圧
を得ることができる。そして,この3つの線間電圧でも
って,商用電力系統の低圧単相3線式配電線と連系する
が,上記高周波トランスの2次側の3つの線間電圧は商
用電力系統の正弦波波形にはなっておらず,それぞれ上
述したのと同様にPWM変調されたパルス列がひとつ置
きに正負の反転した高周波交流波形となっている。この
ために,該3つの線間電圧は上記構成におけるダイオー
ドブリッジで一旦整流し,DCリアクトル,コンデンサ
で構成されたローパスフィルタで平滑され,高周波成分
が除去された直流電圧波形(商用周波の正弦波を全波整
流した波形)とし,さらに低周波インバータブリッジの
折返し制御によって商用周波の正弦波交流波形を得る。Further, by providing an intermediate tap on the secondary side of the high frequency transformer, three output lines can be obtained on the secondary side of the high frequency transformer by the intermediate tap and the other two output lines. Further, two line voltages having the same potential are generated between the intermediate tap and the other two output lines, and a line voltage twice as large as the line voltage is generated between the two lines other than the intermediate tap. I do. That is, a total of three line voltages can be obtained. The three line voltages are connected to the low-voltage single-phase three-wire distribution line of the commercial power system, but the three line voltages on the secondary side of the high-frequency transformer are sinusoidal waveforms of the commercial power system. , And every other PWM modulated pulse train has a positive and negative inverted high-frequency AC waveform in the same manner as described above. For this purpose, the three line voltages are once rectified by the diode bridge in the above configuration, smoothed by a low-pass filter composed of a DC reactor and a capacitor, and a high-frequency component-removed DC voltage waveform (sine wave of commercial frequency) Is a full-wave rectified waveform), and a sine-wave AC waveform of a commercial frequency is obtained by turning back the low-frequency inverter bridge.
【0027】以上のような作用により,本発明のインバ
ータ装置では商用トランスに代って高周波トランスを用
いることができ、小型,軽量化が実現できるとともに,
従来のPWM制御に排他的論理和処理に代表されるゲー
ト処理等を加えるだけという至って簡単な制御手法で安
定した正弦波交流波形を得ることができ,さらに3つの
線間電圧(例えば100VAC,100VAC,200
VAC)を有する出力3線でもって商用電力系統の低圧
単相3線式配電線と連系運転を行うこともできる。With the above-described operation, the inverter device of the present invention can use a high-frequency transformer instead of a commercial transformer, and can realize a reduction in size and weight.
It is possible to obtain a stable sine wave AC waveform by a simple control method simply by adding a gate process typified by exclusive OR processing to the conventional PWM control, and further to obtain three line voltages (for example, 100 VAC and 100 VAC). , 200
VAC) can be connected to a low-voltage single-phase three-wire distribution line of a commercial power system with three output lines having VAC.
【0028】[0028]
実施例1 以下に本発明のインバータ装置の一実施例について第1
図を参照して詳細に説明する。図1は本発明のインバー
タを含む系統連系型太陽光発電システムを示す図であ
る。Embodiment 1 An embodiment of an inverter device according to the present invention will now be described.
This will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a grid-connected solar power generation system including an inverter according to the present invention.
【0029】太陽電池2(出力3.5kW,開放電圧2
70Vのものを使用)から出力された直流電力はインバ
ータ1により商用電力系統3と同一の位相,及び周波数
50/60Hzをもつ交流電力に変換され,商用電力系
統3に供給される。Solar cell 2 (output 3.5 kW, open circuit voltage 2
The DC power output from the AC power supply is converted into AC power having the same phase and frequency of 50/60 Hz as that of the commercial power system 3 by the inverter 1 and supplied to the commercial power system 3.
【0030】太陽電池2からインバータ1に入力された
直流電力は高周波インバータブリッジ4において高周波
交流に変換され,高周波トランス5の一次側に供給され
る。尚、本実施例では、16から19KHzの高周波ト
ランスを用いたが、簡単のため特に19KHzのものを
用いた場合で以下説明する。高周波トランス5は太陽電
池2側(一次側)と商用電力系統3側(二次側)とを絶
縁する役割をもち,絶縁された高周波交流は高周波トラ
ンス5の二次側に設けられたダイオードブリッジ6によ
り整流される。そしてDCリアクトル7とコンデンサと
で構成されるフィルタ回路により整流波形に含まれる高
周波成分の除去,および平滑が行われ、全波整流波形状
の直流になる。低周波インバータブリッジ8において,
前記全波整流波形状の直流を低周波(50/60Hz)
で折返し制御をすることにより,低周波の正弦波交流が
得られる。前記高周波インバータブリッジ4と低周波イ
ンバータブリッジ8を構成するスイッチング素子は,制
御回路9,およびゲートドライブ回路10,11によ
り,オン/オフ制御が施される。また,高周波インバー
タブリッジ4前段には,インバータ1への入力電力の変
動を抑える直流コンデンサ12,直流入力電流検出器1
3を設け,またインバータ出力電流検出器14は高周波
トランス5の一次側,もしくは二次側で接続され,低周
波インバータブリッジ8後段には,商用電力系統3側と
の連系,及び切り離しを行う連系リレー15,およびA
Cフィルタ16を設ける。尚、図では一次側に接続され
ているが、二次側に接続することもできる。The DC power input from the solar cell 2 to the inverter 1 is converted into high-frequency AC by the high-frequency inverter bridge 4 and supplied to the primary side of the high-frequency transformer 5. In the present embodiment, a high-frequency transformer of 16 to 19 KHz is used. The high-frequency transformer 5 has a role of insulating the solar cell 2 side (primary side) from the commercial power system 3 side (secondary side), and the insulated high-frequency AC is a diode bridge provided on the secondary side of the high-frequency transformer 5. 6 is rectified. Then, a high-frequency component contained in the rectified waveform is removed and smoothed by a filter circuit including the DC reactor 7 and a capacitor, and the rectified waveform is converted into a full-wave rectified waveform. In the low frequency inverter bridge 8,
Low frequency (50/60 Hz) direct current of the full-wave rectified wave shape
In this case, a low-frequency sine-wave alternating current can be obtained. The switching elements constituting the high-frequency inverter bridge 4 and the low-frequency inverter bridge 8 are subjected to on / off control by a control circuit 9 and gate drive circuits 10 and 11. A DC capacitor 12 and a DC input current detector 1 that suppress the fluctuation of the input power to the inverter 1
The inverter output current detector 14 is connected to the primary side or the secondary side of the high-frequency transformer 5, and is connected to and disconnected from the commercial power system 3 at a stage subsequent to the low-frequency inverter bridge 8. Interconnection relay 15 and A
A C filter 16 is provided. It is to be noted that although the connection is made on the primary side in the figure, it can also be made on the secondary side.
【0031】制御回路9は図2に示すように,A/D変
換器17,インバータ1の出力目標値である正弦波信号
(50/60Hz)を生成する信号演算処理部18,前
記正弦波信号と合わせてPWM制御を行うためのキャリ
ア信号(19kHz)発生器19,前記キャリア信号と
同一周波数で,かつ1/4周期だけ位相をずらした矩形
波信号発生器20,反転回路21,前記正弦波信号とキ
ャリア信号を比較する比較回路22,NOT回路23,
XOR(排他的論理和)回路24,から構成され,高周
波インバータブリッジ4の4つのスイッチング素子Q1
〜Q4をオン/オフするパルス列信号を図1のゲートド
ライブ回路10に出力する。As shown in FIG. 2, the control circuit 9 includes an A / D converter 17, a signal operation processing section 18 for generating a sine wave signal (50/60 Hz) as an output target value of the inverter 1, and the sine wave signal Carrier signal (19 kHz) generator 19 for performing PWM control in conjunction with the above, a rectangular wave signal generator 20 having the same frequency as the carrier signal and having a phase shifted by 1/4 cycle, an inverting circuit 21, the sine wave A comparison circuit 22 for comparing the signal with the carrier signal, a NOT circuit 23,
An XOR (exclusive OR) circuit 24, and four switching elements Q1 of the high-frequency inverter bridge 4.
A pulse train signal for turning on / off .about.Q4 is output to the gate drive circuit 10 of FIG.
【0032】上記構成において,高周波インバータブリ
ッジ4は太陽電池2からの直流電力を高周波交流(19
kHz)に変換し,高周波トランス5を用いて入出力の
絶縁を実現する。高周波インバータブリッジ4における
オン/オフ制御は図2をもとに以下のように行われる。
まず,信号演算処理部18で生成されたインバータ1の
出力目標値である正弦波信号(50/60Hz)とキャ
リア信号(19kHz)とを比較することにより得られ
る第1のパルス列信号,第1のパルス列信号を反転した
第2のパルス列信号,および前記キャリア信号を反転し
た反転キャリア信号と前記正弦波信号とを比較すること
により得られる第3のパルス列信号,第3のパルス列信
号を反転した第4のパルス列信号を得る。次に矩形波信
号発生器20から生成された前記キャリア信号と同一周
波数で,かつ1/4周期だけ位相をずらした矩形波信号
と,前記第1〜第4のパルス列信号のそれぞれをXOR
回路24により排他的論理和処理して第1’〜第4’の
パルス列信号を得る。そして,これら第1’〜第4’の
パルス列信号を図1に示すゲートドライブ回路10へ出
力し,前記高周波インバータブリッジ4を構成する4つ
のスイッチング素子のオン/オフ制御を行う。ここで一
連の前記パルス列信号(第1〜第4,第1’〜第4’)
を図3に示す。図3中の正弦波信号に対するキャリア信
号以下の信号は数十〜数百kHzの高周波で示されるべ
きだが,ここでは,模式的に簡略化している。このオン
/オフ制御の結果,前記高周波トランス5はPWM変調
されたパルス列がひとつ置きに正負の反転したキャリア
信号の周波数と同一の高周波(19kHz)Eiで励磁
される。In the above configuration, the high-frequency inverter bridge 4 converts the DC power from the solar cell 2 into a high-frequency AC (19
kHz), and the input / output insulation is realized using the high-frequency transformer 5. On / off control in the high-frequency inverter bridge 4 is performed as follows based on FIG.
First, a first pulse train signal obtained by comparing a sine wave signal (50/60 Hz), which is an output target value of the inverter 1 generated by the signal operation processing unit 18, with a carrier signal (19 kHz), A third pulse train signal obtained by comparing a second pulse train signal obtained by inverting the pulse train signal, an inverted carrier signal obtained by inverting the carrier signal, and the sine wave signal, and a fourth pulse train obtained by inverting the third pulse train signal. Is obtained. Next, each of the first to fourth pulse train signals and the square wave signal having the same frequency as the carrier signal generated from the square wave signal generator 20 and shifted in phase by 1/4 period are XORed.
The circuit 24 performs exclusive OR processing to obtain first to fourth pulse train signals. Then, these first to fourth pulse train signals are output to the gate drive circuit 10 shown in FIG. 1 to perform on / off control of four switching elements constituting the high-frequency inverter bridge 4. Here, a series of the pulse train signals (first to fourth, first 'to fourth')
Is shown in FIG. The signal below the carrier signal with respect to the sine wave signal in FIG. 3 should be shown at a high frequency of several tens to several hundreds of kHz, but is schematically simplified here. As a result of the on / off control, the high frequency transformer 5 is excited at the same high frequency (19 kHz) Ei as the frequency of the carrier signal in which every other pulse train subjected to PWM modulation is inverted.
【0033】またこの際のパルス列信号のゲートドライ
ブ回路10への出力タイミングに関しては,商用電力系
統3の電圧信号Voutと同期をとることにより行われ
る。その結果,インバータ出力電流は商用電力系統電圧
と同位相に制御される。The output timing of the pulse train signal to the gate drive circuit 10 is synchronized with the voltage signal Vout of the commercial power system 3. As a result, the inverter output current is controlled to be in phase with the commercial power system voltage.
【0034】以上説明したように,高周波トランス5の
出力波形は,PWM変調されたパルス列がひとつおきに
正負の反転した高周波交流波形となっているため,高周
波トランス5の後段に設けられたダイオードブリッジ6
はひとつおきに正負が反転した前記パルス列信号を整流
し,図3のE0に示すように,正側に連続したPWMパ
ルス列波形を得る。そして図1に示すダイオードブリッ
ジ6後段に設けられたDCリアクトル7とコンデンサと
で構成されたフィルタ回路により,高周波成分の除去,
平滑が行われ,前記正弦波信号と同一な周波数をもつ正
弦波交流波形を全波整流した波形と同等の直流波形が得
られる。さらに,後段の低周波インバータブリッジ8に
おいて,前記全波整流状の正弦波交流波形をひとつ置き
に正負に反転する折返し制御が行われ,正弦波交流波形
が得られる。As described above, the output waveform of the high-frequency transformer 5 is a high-frequency alternating-current waveform in which every other PWM-modulated pulse train is inverted between positive and negative. 6
Rectifies the pulse train signal whose polarity is inverted every other pulse, and obtains a PWM pulse train waveform continuous on the positive side as shown by E0 in FIG. A filter circuit composed of a DC reactor 7 and a capacitor provided at the subsequent stage of the diode bridge 6 shown in FIG.
Smoothing is performed, and a DC waveform equivalent to a full-wave rectified sine wave AC waveform having the same frequency as the sine wave signal is obtained. Further, in the low-frequency inverter bridge 8 at the subsequent stage, a fold-back control is performed in which every other sine wave AC waveform of the full-wave rectification is inverted to positive and negative, and a sine wave AC waveform is obtained.
【0035】実施例2 図4に示す実施例では,制御回路9において,図2に示
すキャリア信号発生器19,矩形波信号発生器20,反
転回路21,比較回路22,NOT回路23,XOR回
路24を用いず,これらの手段をすべて信号演算処理部
18において処理する。すなわち,図4に示す制御回路
9はA/D変換器17,信号演算処理部18から構成さ
れる。Embodiment 2 In the embodiment shown in FIG. 4, in the control circuit 9, the carrier signal generator 19, the rectangular wave signal generator 20, the inverting circuit 21, the comparing circuit 22, the NOT circuit 23, the XOR circuit shown in FIG. All of these means are processed in the signal operation processing unit 18 without using 24. That is, the control circuit 9 shown in FIG. 4 includes an A / D converter 17 and a signal operation processing unit 18.
【0036】信号演算処理部18内で行われる処理につ
いては,PWM演算に関しては,デジタル回路で構成さ
れているため,シーケンス的に処理されるのではなく,
信号演算処理部18に必要な信号を入力することにより
一括的に処理が行われ,その結果,図1の高周波インバ
ータブリッジ4の4つのスイッチング素子をオン/オフ
制御する図3に示す第1’〜第4’のパルス列信号が得
られる。本実施例では,信号演算処理部18は図4にお
けるCPU25,メモリ(ROM26,RAM27),
I/O28,タイマ29から構成される。この構成をも
とに信号演算処理部18内での動作について図3をもと
に説明する。尚,図3のキャリア信号は実際には高周波
で示されるべきだが,ここでは模式的に簡略化してい
る。Regarding the processing performed in the signal processing unit 18, the PWM processing is implemented by a digital circuit, so that it is not processed in a sequence, but
The processing is performed collectively by inputting the necessary signals to the signal operation processing unit 18, and as a result, the first ′ shown in FIG. 3 for turning on / off the four switching elements of the high-frequency inverter bridge 4 in FIG. The fourth to fourth 'pulse train signals are obtained. In the present embodiment, the signal operation processing unit 18 includes the CPU 25, the memories (the ROM 26 and the RAM 27) in FIG.
It comprises an I / O 28 and a timer 29. The operation in the signal processing unit 18 based on this configuration will be described with reference to FIG. It should be noted that the carrier signal in FIG. 3 should actually be shown at a high frequency, but is simplified here schematically.
【0037】信号演算処理部18では,正弦波信号(5
0/60〜数百Hz)とキャリア信号(数十〜数百kH
z)(一点鎖線)との比較において,前記正弦波信号が
前記キャリア信号を上回ればHighレベルを,下回れ
ばLowレベルとなる第1のパルス列信号と,第1のパ
ルス列信号の反転した第2のパルス列信号と,前記キャ
リア信号を反転した反転キャリア信号(数十〜数百kH
z)(実線)と前記正弦波信号との比較において反転キ
ャリア信号が正弦波信号を上回ればHighレベルを,
下回ればLowレベルとなる第3のパルス列信号と,第
3のパルス列信号の反転した第4のパルス列信号を生成
する演算が行われる。尚、前記において、上回ればLo
wレベル、下回ればHighレベルとしても良い。In the signal processing section 18, the sine wave signal (5
0/60 to several hundred Hz) and a carrier signal (tens to hundreds of kHz)
z) (a dash-dot line), a first pulse train signal having a high level when the sine wave signal exceeds the carrier signal, and a low level when the sine wave signal falls below the carrier signal, and a second inverted pulse train of the first pulse train signal. A pulse train signal and an inverted carrier signal obtained by inverting the carrier signal (several tens to several hundreds of kHz)
z) When the inverted carrier signal exceeds the sine wave signal in the comparison between the (solid line) and the sine wave signal, the High level is set.
An operation is performed to generate a third pulse train signal that becomes a low level if it falls below, and a fourth pulse train signal that is the inverted third pulse train signal. In addition, in the above, if it exceeds, Lo
The w level may be used, and if it is lower than the w level, the high level may be used.
【0038】演算手法について,第1のパルス列信号生
成法に関して説明する。まず,前記正弦波信号とキャリ
ア信号(一点鎖線)との交点を求める。各交点間の時間
はパルス列信号のオン時間,またはオフ時間であるパル
ス幅に相当する。次に,このパルス幅を前記正弦波信号
1周期に対して算出する(尚,半周期に対して算出して
もよい)。図4のCPU25内では,前記パルス幅はタ
イマ29のタイマカウントで置き換えられる。そして,
前記正弦波信号1周期に対して算出されたパルス幅に相
当する一連のタイマカウント列をRAM27に一時保存
する。商用電力系統3の電圧信号Voutから作成した同
期信号がI/O28を通して信号演算処理部18に入力
されると一時保存していた前記タイマカウント列をRA
M27から順に読み出してタイマ29に設定する。タイ
マ割込みが発生すると,タイマ29に設定されたタイマ
カウント分だけダウンカウントが行われる。同時に,パ
ルス信号のHighレベルに相当するビット1を,また
はLowレベル相当するビット0をI/Oに28出力す
る。このようにすることで,ダウンカウントが0になる
まで,つまり次のタイマ割込みが発生するまでのダウン
カウント分だけ,Highレベル,またはLowレベル
が維持され,I/O28を通して図1のゲートドライブ
回路10に出力することで一つのパルス幅をもつパルス
信号が生成される。An operation method will be described with respect to a first pulse train signal generation method. First, the intersection of the sine wave signal and the carrier signal (dashed line) is determined. The time between each intersection corresponds to a pulse width which is an on-time or off-time of the pulse train signal. Next, this pulse width is calculated for one cycle of the sine wave signal (alternatively, it may be calculated for a half cycle). In the CPU 25 of FIG. 4, the pulse width is replaced by the timer count of the timer 29. And
A series of timer count strings corresponding to the pulse width calculated for one cycle of the sine wave signal is temporarily stored in the RAM 27. When a synchronization signal generated from the voltage signal Vout of the commercial power system 3 is input to the signal processing unit 18 via the I / O 28, the timer count sequence temporarily stored is stored in the RA.
It is read out sequentially from M27 and set in the timer 29. When a timer interrupt occurs, down counting is performed by the timer count set in the timer 29. At the same time, bit 1 corresponding to the high level of the pulse signal or bit 0 corresponding to the low level of the pulse signal is output to the I / O 28 times. By doing so, the High level or the Low level is maintained until the down count becomes 0, that is, the down count until the next timer interrupt occurs, and the gate drive circuit of FIG. By outputting the pulse signal to 10, a pulse signal having one pulse width is generated.
【0039】以上の操作はROM26内の命令動作を読
み出してCPU25で実行される。そして,これらをR
AM27に一時保存していた前記タイマカウント全てに
対して行うと,前記正弦波信号1周期に対する第1のパ
ルス列信号が生成され,図1のゲートドライブ回路10
に出力されることになる。第2から第4のパルス列信号
についても同様にして生成され、出力される。そしてゲ
ートドライブ回路10では,前記高周波インバータブリ
ッジ4を構成する4つのスイッチング素子のオン/オフ
制御が行われ,この結果,前記高周波トランスはPWM
変調されたパルス列がひとつおきに正負の反転した,キ
ャリア信号の周波数と同一の高周波(数十〜数百kH
z)Eiで励磁される。制御回路9をこのようにデジタ
ル回路で構成すると,制御回路の簡単化が実現される。The above operation is executed by the CPU 25 by reading the instruction operation in the ROM 26. And these are R
When the timer count is temporarily stored in the AM 27, the first pulse train signal for one cycle of the sine wave signal is generated, and the gate drive circuit 10 shown in FIG.
Will be output to The second to fourth pulse train signals are similarly generated and output. In the gate drive circuit 10, on / off control of the four switching elements constituting the high-frequency inverter bridge 4 is performed, and as a result, the high-frequency transformer is PWM-controlled.
The same high frequency (several tens to hundreds of kHz) as the frequency of the carrier signal, in which the modulated pulse train is inverted every other sign
z) Excited at Ei. When the control circuit 9 is constituted by a digital circuit in this way, the simplification of the control circuit is realized.
【0040】実施例3 第3の実施例のインバータ装置について図5に従って説
明する。本発明のインバータ1は太陽電池2,と既存の
商用電力系統3の間に挿入され,太陽電池2で発電され
る直流電力を50/60Hzの交流電力に変換して,商
用電力系統3に連系して負荷に供給するとともに商用電
力系統3へも電力の逆潮流を行う。ここで,商用電力系
統3の単相3線式配電線の各線の名称を,図5に示すよ
うにそれぞれ中性線o線,u線,v線とする。Embodiment 3 An inverter device according to a third embodiment will be described with reference to FIG. The inverter 1 of the present invention is inserted between the solar cell 2 and the existing commercial power system 3, converts DC power generated by the solar cell 2 into AC power of 50/60 Hz, and connects the AC power to the commercial power system 3. In addition to supplying power to the load, reverse power flow to the commercial power system 3 is also performed. Here, the names of the respective lines of the single-phase three-wire distribution line of the commercial power system 3 are neutral lines o, u, and v, respectively, as shown in FIG.
【0041】本発明のインバータ1の構成について説明
すると,入力コンデンサ4は日射変動による太陽電池出
力変動による,インバータ1の入力電圧急変を抑制する
ために設けている。またインバータ1に入力された直流
電力はQ1〜Q4のスイッチング素子で構成される高周
波インバータブリッジ4に導かれ直流から交流に電力変
換される。さらに該高周波インバータブリッジ4の出力
は高周波トランス5の1次側に供給されて,ここで電気
的に絶縁される。高周波トランス5の2次側には中間タ
ップが設けられ,この中間タップからの線は連系リレー
15を介して商用電力系統の単相3線式配電線の中性線
o線に接続される。また高周波トランス5の二次側の他
の2線はダイオードブリッジ6の交流入力端子に入力さ
れ,交流から直流に電力変換される。該ダイオードブリ
ッジ6の直流出力端子からの2線は,それぞれ上下対称
にDCリアクトル7a,7b及び各2線と上記中性線と
の間に挿入されたコンデンサ30a,30bが接続され
る。その後,S1〜S4のスイッチング素子で構成され
る低周波インバータブリッジ8に入力され,再び直流か
ら交流に変換される。該低周波インバータブリッジ8の
出力2線は前記連系リレー15,及び前記中性線との間
に上下対称に配置されたフィルタ回路31a,31bを
介して商用電力系統3の単相3線式配電線の上記中性線
o線以外の各2線,u線,v線に接続される構成として
いる。The configuration of the inverter 1 according to the present invention will be described. The input capacitor 4 is provided to suppress a sudden change in the input voltage of the inverter 1 due to a change in solar cell output due to a change in solar radiation. The DC power input to the inverter 1 is guided to a high-frequency inverter bridge 4 composed of switching elements Q1 to Q4 and converted from DC to AC. Further, the output of the high-frequency inverter bridge 4 is supplied to the primary side of a high-frequency transformer 5 where it is electrically insulated. An intermediate tap is provided on the secondary side of the high-frequency transformer 5, and a line from this intermediate tap is connected to a neutral line o of a single-phase three-wire distribution line of a commercial power system via an interconnection relay 15. . The other two wires on the secondary side of the high-frequency transformer 5 are input to the AC input terminal of the diode bridge 6 and converted from AC to DC. The two wires from the DC output terminals of the diode bridge 6 are connected to the DC reactors 7a and 7b and the capacitors 30a and 30b inserted between the two wires and the neutral wire, respectively, in a vertically symmetric manner. After that, it is input to the low-frequency inverter bridge 8 composed of the switching elements S1 to S4, and is again converted from DC to AC. The two output lines of the low-frequency inverter bridge 8 are connected to the interconnection relay 15 and the neutral lines through filter circuits 31a and 31b arranged vertically symmetrically. It is configured to be connected to each of the two lines other than the neutral line o line, u line, and v line of the distribution line.
【0042】次に本発明のインバータの動作について説
明する。まず,上記高周波インバータブリッジ4におい
て,これを構成する4つのIGBT素子(Q1〜Q4)
のゲート駆動信号を正弦波信号(50/60Hz)と高
周波キャリア信号(19kHz)の比較によって生成す
ることで,前記高周波トランス5の一次側は正弦波PW
M変調を施されたパルス列信号でもって励磁される。こ
の時,前記高周波トランス5の一次側を高周波交流(1
9kHz)で励磁する際に,本実施例では前記PWM変
調が施されたパルス列信号がひとつ置きに正負の反転し
た図6のaに示すようなパルス列でもって励磁する。図
中は分かりやすくするために模式的に書いているが,こ
のパルス列の周波数は前記高周波キャリア信号の周波数
と同じ周波数を有している。以上のように高周波交流で
高周波トランス5を励磁するための制御手法として,前
記高周波インバータブリッジ4を構成するIGBT素子
のゲート駆動信号は第1の実施例,もしくは第2の実施
例と同様にして生成する。Next, the operation of the inverter according to the present invention will be described. First, in the high-frequency inverter bridge 4, the four IGBT elements (Q1 to Q4) that constitute it
Is generated by comparing a sine wave signal (50/60 Hz) with a high frequency carrier signal (19 kHz), so that the primary side of the high frequency transformer 5 has a sine wave PW
It is excited by an M-modulated pulse train signal. At this time, the primary side of the high-frequency transformer 5 is connected to a high-frequency AC (1
At the time of excitation at 9 kHz), in this embodiment, the pulse train signal subjected to the PWM modulation is excited by a pulse train as shown in FIG. Although shown schematically in the figure for simplicity, the frequency of this pulse train has the same frequency as the frequency of the high-frequency carrier signal. As described above, as a control method for exciting the high-frequency transformer 5 with the high-frequency AC, the gate drive signal of the IGBT element constituting the high-frequency inverter bridge 4 is set in the same manner as in the first embodiment or the second embodiment. Generate.
【0043】以上のようにして,高周波交流(19kH
z)は高周波トランス5の1次側に供給され,該トラン
スの巻数比に応じた電圧に変圧された高周波交流が該高
周波トランス5の2次側に出力される。ここで該高周波
トランス5は商用電力系統3と太陽電池2とを電気的に
絶縁するという働きと,入力電圧に対する出力電圧を巻
数比に応じた変圧比で変圧する働きを有している。さら
に高周波トランス5の2次側に設けられた中間タップに
よって,該トランスの2次側からは上記中間タップとト
ランス出力2線との間に,それぞれ中間タップとトラン
ス出力の上側線間,及び中間タップとトランス出力の下
側線間,トランス出力上側線間とトランス出力下側線間
の3つの線間電圧が発生する。これら高周波トランス5
の二次側の3つの線間電圧波形も,図6のaに示した一
次側と同様のPWM変調されたパルス列がひとつ置きに
正負の反転した高周波交流である。As described above, high-frequency AC (19 kHz)
z) is supplied to the primary side of the high-frequency transformer 5, and the high-frequency AC converted to a voltage corresponding to the turns ratio of the transformer is output to the secondary side of the high-frequency transformer 5. Here, the high-frequency transformer 5 has a function of electrically insulating the commercial power system 3 and the solar cell 2 and a function of transforming an output voltage with respect to an input voltage at a transformation ratio corresponding to a turns ratio. Further, the intermediate tap provided on the secondary side of the high-frequency transformer 5 causes the secondary side of the transformer to transmit the intermediate tap and the transformer output between the intermediate tap and the upper line of the transformer output, and the intermediate output from the secondary side of the transformer. Three line voltages are generated between the tap and the lower line of the transformer output, between the upper line of the transformer output, and between the lower line of the transformer output. These high-frequency transformers 5
The three line voltage waveforms on the secondary side are high-frequency alternating currents in which the PWM pulse train similar to the primary side shown in FIG.
【0044】上記3つの線間電圧は次段のダイオードブ
リッジ6で整流され,それぞれ図6のA,B,Cに示す
ように正側に連続したPWM変調されたパルス列の直流
電圧である第1線間電圧,第2線間電圧,第3線間電圧
になる。さらに,ダイオードブリッジ6の出力2線のそ
れぞれに直列に設けられたDCリアクトル7a,7b
と,前記出力2線と前記高周波トランス5の中間タップ
からの出力線との間に上下対称に設けたコンデンサ30
a,30bとで構成されるローパスフィルタを介するこ
とによって,上記第1線間電圧,第2線間電圧,第3線
間電圧は図7のA’,B’,C’に示すように,上記
A,B,Cの直流電圧波形から高周波リップル成分が除
去、平滑化され,低周波の正弦波を全波整流したのと同
様の直流電圧波形となる。The above three line voltages are rectified by the diode bridge 6 at the next stage, and are the DC voltages of the PWM-modulated pulse trains continuous on the positive side as shown in A, B and C in FIG. It becomes the line voltage, the second line voltage, and the third line voltage. Further, DC reactors 7a, 7b provided in series with the two output lines of the diode bridge 6, respectively.
And a capacitor 30 provided vertically symmetrically between the two output lines and the output line from the intermediate tap of the high-frequency transformer 5
a, 30b, the first line voltage, the second line voltage, and the third line voltage as shown in A ', B', and C 'of FIG. The high-frequency ripple component is removed and smoothed from the DC voltage waveforms of A, B, and C, and a DC voltage waveform similar to that obtained by full-wave rectification of a low-frequency sine wave is obtained.
【0045】上記A’,B’で示したローパスフィルタ
出力の第1線間電圧,第2線間電圧と,前記高周波トラ
ンス5の中間タップに接続された線を除いた他の2線間
の線間電圧である第3線間電圧との間には,図7のC’
に示すように第1線間電圧+第2線間電圧=第3線間電
圧の関係がある。ここで前記トランスの中間タップを2
次側巻線の中点に取れば,第1線間電圧と第2線間電圧
は等しく,第3線間電圧は第1線間電圧もしくは第2線
間電圧の2倍の電圧値を有することになる。また,本実
施例では中間タップに接続された1線以外のローパスフ
ィルタ出力2線に流れる電流波形は図7に示すように電
圧波形と同位相の波形である。Between the first line voltage and the second line voltage of the low-pass filter output indicated by A 'and B', and between the other two lines except for the line connected to the intermediate tap of the high-frequency transformer 5 Between the third line voltage which is the line voltage, C ′ in FIG.
As shown in (1), there is a relationship of first line voltage + second line voltage = third line voltage. Here, set the middle tap of the transformer to 2
At the midpoint of the secondary winding, the first line voltage and the second line voltage are equal, and the third line voltage has a voltage value twice the first line voltage or the second line voltage. Will be. In this embodiment, the current waveforms flowing through the two low-pass filter output lines other than the one line connected to the intermediate tap have the same phase as the voltage waveform as shown in FIG.
【0046】さらに前記第3線間電圧を構成する2線
(中間タップに接続された1線以外)は次段の低周波イ
ンバータブリッジ8に入力される。ここで該低周波イン
バータブリッジ8を構成する4つのIGBT素子(S1
〜S4)のゲート端子を商用周波数でもってS1,S4
とS2,S3を交互にオン,オフ制御する。すなわち図
7に示した各線間電圧の電圧値の谷(0V点)に同期さ
せて,S1,S4がオンの時はS2,S3はオフという
ようにそれぞれ交互にオン,オフ制御を行う。その結
果,前記図7に示した電圧,電流波形は,全波整流され
た形の各正弦波の山が1つ置き上下方向に対称に反転さ
れることになり,図7に示した電圧波形は商用周波の正
弦波交流波形に変換される。さらに,連系リレー15を
介し,前記中性線と,低周波インバータブリッジ8の出
力2線との間にそれぞれ上下対称に配置されたACフィ
ルタ回路31a,31bによって平滑され,高調波成分
除去により波形整形された商用周波交流電圧波形,電流
波形を得ることができる。Further, two lines (other than one line connected to the intermediate tap) constituting the third line voltage are input to the low-frequency inverter bridge 8 at the next stage. Here, the four IGBT elements (S1
To S4) with the commercial terminal at the commercial frequency.
And S2 and S3 are alternately turned on and off. That is, in synchronization with the valley (0 V point) of the voltage value of each line voltage shown in FIG. 7, when S1 and S4 are on, S2 and S3 are turned on and off alternately such that S2 and S3 are off. As a result, the voltage and current waveforms shown in FIG. 7 are inverted symmetrically in the vertical direction with every other peak of each sine wave in a full-wave rectified form, and the voltage waveforms shown in FIG. Is converted to a commercial frequency sinusoidal AC waveform. Further, the signal is smoothed by AC filter circuits 31a and 31b vertically symmetrically arranged between the neutral line and the two output lines of the low-frequency inverter bridge 8 via the interconnection relay 15, and the harmonic components are removed. A waveform-shaped commercial frequency AC voltage waveform and current waveform can be obtained.
【0047】ここでACフィルタ回路31aからの出力
線と前記中間タップの接続された1線との間の電圧を第
1線間電圧,ACフィルタ回路31bからの出力線と前
記中間タップに接続された1線との間の電圧を第2線間
電圧,ACフィルタ回路31a,31bからの出力2線
間の電圧を第3線間電圧とすると図7のA”,B”,
C”にそれぞれ第1線間電圧波形,第2線間電圧波形,
及び第3線間電圧波形を示す。Here, the voltage between the output line from the AC filter circuit 31a and one line connected to the intermediate tap is connected to the first line voltage, the output line from the AC filter circuit 31b and the intermediate tap. Assuming that the voltage between the two lines is the second line voltage, and the voltage between the two lines output from the AC filter circuits 31a and 31b is the third line voltage, A ″, B ″,
C "respectively indicate a first line voltage waveform, a second line voltage waveform,
And a third line voltage waveform.
【0048】ここで上述と同様に第3線間電圧は第1線
間電圧,もしくは第2線間電圧の2倍の電圧値を有する
こととなり,太陽電池2出力の直流電圧に対して,第1
線間電圧,第2線間電圧を100V,第3線間電圧を2
00Vとなるように高周波トランス5の変圧比(本実施
例では定格入力電圧が200VDCであるので,トラン
ス巻数比は1:2.2〜2.7,トランス中間タップは
2次巻線の中点とした)を設計することによって,本イ
ンバータ1は高周波トランス5を用いて装置の小型,軽
量化を実現するとともに,インバータ1の出力として,
中性線を含むu線,o線,v線の3線を有し,それぞれ
の線間電圧が商用電力系統3の単相3線式配電線との連
系可能な線間電圧を有しているため,商用電力系統3の
単相3線式配電線との系統連系も可能となる。Here, similarly to the above, the third line voltage has a voltage value twice as large as the first line voltage or the second line voltage. 1
The line voltage, the second line voltage is 100 V, and the third line voltage is 2
The transformer ratio of the high-frequency transformer 5 is set to be 00 V (in this embodiment, the rated input voltage is 200 VDC, so the transformer turns ratio is 1: 2.2 to 2.7, and the transformer intermediate tap is the middle point of the secondary winding. In this inverter 1, the high-frequency transformer 5 is used to reduce the size and weight of the device, and the output of the inverter 1 is
It has three lines of u line, o line, and v line including neutral line, and each line voltage has a line voltage that can be connected to a single-phase three-wire distribution line of the commercial power system 3. Therefore, interconnection with the single-phase three-wire distribution line of the commercial power system 3 is also possible.
【0049】高周波トランス5は2次側に中間タップを
設ける方法以外に,2次側巻線を2つ用意し,それぞれ
の巻線の巻初めと巻終りを接続し,上記中間タップの代
りとすることも可能である。In the high-frequency transformer 5, besides the method of providing an intermediate tap on the secondary side, two secondary windings are prepared, and the beginning and end of each winding are connected. It is also possible.
【0050】以上のような高周波トランス5に中間タッ
プを設け,これと商用電力系統3の中性線を接続すると
いったインバータ1主回路構成と,高周波トランス5を
PWM変調されたパルス列がひとつ置きに正負の反転し
た高周波交流で励磁するというインバータ制御方式を併
用することによって,本実施例に示すように,従来実現
不可能であった単相3線式配電線と同一の電気方式での
接続が可能である高周波トランスを有したインバータ装
置を実現できる。A main circuit configuration of the inverter 1 in which an intermediate tap is provided in the high-frequency transformer 5 described above and the neutral line is connected to the commercial power system 3 and a pulse train subjected to PWM modulation in the high-frequency transformer 5 is alternately provided. By using the inverter control method of exciting with high-frequency alternating current of positive and negative inversion, as shown in this embodiment, connection with the same electric system as single-phase three-wire distribution line, which could not be realized conventionally, can be achieved. It is possible to realize an inverter device having a possible high-frequency transformer.
【0051】[0051]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、商
用トランスの代わりに容量比では約1/30,重量比で
は約1/20である高周波トランスを用いることが可能
となり,商用トランスを用いる方式に比べて,インバー
タの小型,軽量化が実現できる。As described above, according to the present invention, a high frequency transformer having a capacity ratio of about 1/30 and a weight ratio of about 1/20 can be used instead of a commercial transformer. Compared with the method used, the inverter can be made smaller and lighter.
【0052】さらに、従来のPWM制御に例えば排他的
論理和処理のゲート処理を加えるだけといういたって簡
単な構成で、従来のPWM制御による波形出力と同様の
歪みを十分小さくした正弦波交流波形を得ることができ
る。Furthermore, a sine wave AC waveform having a sufficiently small distortion similar to the waveform output by the conventional PWM control can be obtained with a very simple configuration in which only the gate processing of, for example, exclusive OR processing is added to the conventional PWM control. Obtainable.
【0053】また,商用電力系統の単相3線式配電線と
同一の電気方式での接続が可能である高周波絶縁型のイ
ンバータ装置を実現できる。Further, it is possible to realize a high-frequency insulated inverter device which can be connected in the same electrical system as a single-phase three-wire distribution line of a commercial power system.
【図1】実施例1のインバータ装置のブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram of an inverter device according to a first embodiment.
【図2】実施例1の制御回路のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a control circuit according to the first embodiment.
【図3】実施例1のパルス列信号と矩形波信号との排他
論理和処理によるパルス列信号の生成を説明する図であ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating generation of a pulse train signal by exclusive OR processing of a pulse train signal and a rectangular wave signal according to the first embodiment.
【図4】実施例2の制御回路のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a control circuit according to a second embodiment.
【図5】実施例3のインバータ装置のブロック図であ
る。FIG. 5 is a block diagram of an inverter device according to a third embodiment.
【図6】実施例3の各部の波形を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining waveforms of respective units according to the third embodiment.
【図7】実施例3の各部の波形を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining waveforms at various parts according to the third embodiment.
【図8】従来のインバータ装置のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of a conventional inverter device.
【図9】従来の正弦波信号とキャリア信号との比較によ
るパルス列信号の生成を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating generation of a conventional pulse train signal by comparing a sine wave signal and a carrier signal.
【図10】従来のインバータ装置のブロック図である。FIG. 10 is a block diagram of a conventional inverter device.
【図11】従来例の波形を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a waveform of a conventional example.
1 インバータ 2 太陽電池 3 商用電力系統 4 高周波インバ
ータブリッジ 5 高周波トランス 6 ダイオードブ
リッジ 7 DCリアクトル 8 低周波インバ
ータブリッジ 9 制御回路 10 ゲートドライ
ブ回路 11 ゲートドライブ回路 12 直流コンデ
ンサ 13 直流入力電流検出器 14 インバータ
出力電流検出器 15 連系リレー 16 ACフィル
タ 17 A/D変換器 18 信号演算処
理部 19 キャリア信号発生器 20 矩形波信号
発生器 21 反転回路 22 比較回路 23 NOT回路 24 XOR回路 25 CPU 26 ROM 27 RAM 28 I/O 29 タイマ 30 コンデンサ 31 フィルタ回路 32 インバータ
ブリッジ 33 商用トランス 34 制御回路 35 ゲートドライブ回路 36 PWM変調
発生器 37 誤差増幅器 38 キャリア信
号発生器 39 信号演算処理部 40 正弦波信号
記憶部 41 A/D変換器 42 D/A変換
器 43 信号演算処理部 44 ヒステリシ
ス比較器 45 NOT回路 46 折返し制御
回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter 2 Solar cell 3 Commercial power system 4 High frequency inverter bridge 5 High frequency transformer 6 Diode bridge 7 DC reactor 8 Low frequency inverter bridge 9 Control circuit 10 Gate drive circuit 11 Gate drive circuit 12 DC capacitor 13 DC input current detector 14 Inverter output Current detector 15 Interconnection relay 16 AC filter 17 A / D converter 18 Signal operation processing unit 19 Carrier signal generator 20 Rectangular wave signal generator 21 Inverting circuit 22 Comparison circuit 23 NOT circuit 24 XOR circuit 25 CPU 26 ROM 27 RAM 28 I / O 29 Timer 30 Capacitor 31 Filter circuit 32 Inverter bridge 33 Commercial transformer 34 Control circuit 35 Gate drive circuit 36 PWM modulation generator 37 Error amplifier 38 Carry Signal generator 39 the signal processing unit 40 a sine wave signal storage unit 41 A / D converter 42 D / A converter 43 the signal processing unit 44 the hysteresis comparator 45 NOT circuit 46 folded control circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 哲 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−23565(JP,A) 特開 平1−234062(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Fujii 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (56) References JP-A-63-23565 (JP, A) JP-A-1- 234062 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 7/48
Claims (3)
部と、上記電力変換部で変換された交流電力の電圧を変
圧し、該変圧された交流電力を直流とした後交流に変換
して負荷あるいは商用電源に供給するための変圧器と、
上記電力変換部を制御する制御回路とを備えるインバー
タ制御装置において、 上記制御回路は、上記インバータ制御装置の出力目標値
である正弦波信号を生成する手段と、上記正弦波信号を
用いたPWM制御を行うためのキャリア信号を発生する
手段と、上記キャリア信号と周波数が同一であり、か
つ、位相が4分の1周期ずれた矩形波信号を発生する手
段と、上記正弦波信号と上記キャリア信号とを比較して
得られる信号と上記矩形波信号とを排他的論理和処理し
て得られる制御信号を生成する手段とを有し、該制御信
号により上記電力変換部を構成するスイッチング素子を
オン/オフ制御することを特徴とするインバータ制御装
置。A power converter for converting DC power into AC power; and a voltage converter for converting the voltage of the AC power converted by the power converter.
And transforms the transformed AC power into AC and then into AC
A transformer for supplying power to a load or a commercial power supply;
An inverter control device comprising: a control circuit that controls the power conversion unit; wherein the control circuit generates a sine wave signal that is an output target value of the inverter control device, and performs PWM control using the sine wave signal. Means for generating a carrier signal for performing the following, means for generating a rectangular wave signal having the same frequency as the carrier signal and having a phase shifted by a quarter cycle, and a means for generating the sine wave signal and the carrier signal. Compare with
The exclusive OR operation is performed on the obtained signal and the rectangular wave signal.
Means for generating a control signal obtained by performing the above-mentioned operation, wherein the control signal controls on / off of a switching element included in the power conversion unit.
ップと商用電力系統の単相3線式配電線の中性線とを接
続して成ることを特徴とする請求項1に記載のインバー
タ制御装置。2. A according to claim 1, characterized in that formed by connecting the neutral line of the single-phase three-wire distribution line of the intermediate tap provided on the secondary side of the transformer and the commercial electric power system Inverter control device.
に変換し、上記電力変換部で変換された交流電力を変圧
器を介して直流とした後交流に変換して負荷あるいは商
用電源に供給するインバータ装置の制御方法において、 上記インバータ装置の出力目標値である正弦波信号と上
記正弦波信号を用いたPWM制御を行うためのキャリア
信号とを比較して得られる信号と、上記キャリア信号と
周波数が同一であり、かつ、位相が4分の1周期ずれた
矩形波信号との排他的論理和処理して生成される制御信
号により上記電力変換部を構成するスイッチング素子を
オン/オフ制御することを特徴とするインバータ制御方
法。3. DC power is converted into AC power through a power conversion unit, and AC power converted by the power conversion unit is converted into DC through a transformer, and then converted into AC and converted into a load or a commercial power supply. the control method for supplying the inverter device is obtained by comparing the carrier signal for PWM control using the above <br/> Symbol sinusoidal signal sine wave signal and a target output value of the inverter device signal And a control signal generated by performing an exclusive OR process with a rectangular wave signal having the same frequency as that of the carrier signal and having a phase shifted by a quarter period, and which constitutes the power conversion unit. And an on / off control of the inverter.
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1994
- 1994-05-30 JP JP11630994A patent/JP3200283B2/en not_active Expired - Fee Related
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