JP2000152650A - 系統連系インバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流電源の特性変化に無理なく追従制御でき
る系統連系インバータを提供する。 【解決手段】 所定時間ごとに出力電力を出力電力計算
手段８により計算し、出力電力を最大限に取り出せる直
流電圧を目標直流電圧として、目標直流電圧設定手段１
２は、直流電圧検出手段１１で検出した直流電圧の前回
値と今回値との増減と、出力電力の前回値と今回値との
増減とを計算し、今回の直流電圧が前回より高く、かつ
今回の出力電力が前回より低い場合は目標直流電圧が高
過ぎたとして低い値に更新し、また、今回の直流電圧が
前回より低く、かつ今回の出力電力が前回より高い場合
は目標直流電圧が低過ぎたとして高い値に更新し、直流
電圧比較手段１３は、つぎの所定時間が経過するまで直
流電圧が更新設定された目標直流電圧になるように、参
照波形の振幅を増減制御する。上記処理を繰り返し、目
標直流電圧について試行制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源を系統電
源に適合した仕様に変換して系統に対して電力を供給す
る系統連系インバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来の系統連系インバータについ
て図面を参照しながら説明する。図７は従来から使用さ
れている系統連系インバータの一例の構成を示すブロッ
ク図である。図において、系統連系インバータ１は、直
流電源２を電圧１００Ｖ、周波数６０Ｈｚなど系統３の
電源仕様に適合するように変換し、系統３に対して電力
を供給する。系統連系インバータ１は、インバータ手段
４と参照波形生成手段５と交流電圧検出手段６と交流電
流検出手段７と出力電力計算手段８と出力電力記憶比較
手段９と基準周期作成手段１０とから構成されている。

【０００３】インバータ手段４は参照波形生成手段５か
ら出力される参照波形に基づいて出力電流波形を形成
し、系統３に対して電力を供給する。交流電圧検出手段
６はトランスなどで、インバータ手段４の出力電圧、す
なわち系統連系インバータ１の出力電圧波形を検出し、
交流電流検出手段７はカレントトランスなどで、インバ
ータ手段４の出力電流、すなわち系統連系インバータ１
の出力電流の波形を取り込む。出力電力計算手段８は、
出力電圧波形と出力電流波形とから出力電力を計算す
る。出力電力記憶比較手段９は前回比較時の出力電力と
今回の出力電力とを比較する。基準周期作成手段１０
は、前記電圧波形の１周期を等分割した周期ごとに基準
周期信号を発生する。参照波形生成手段５は、出力電力
の前記比較結果に対応して参照波形の振幅を増減し、基
準周期信号に同期してその参照波形をインバータ手段４
に与える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の系統
連系インバータでは、直流電源２の特性を考慮せずに出
力電力を制御していたため、直流電源２の出力が変動し
た場合には不具合が発生する場合がある。たとえば、太
陽電池を直流電源２として接続した場合に、太陽光の変
動などにより前記太陽電池の出力特性が、図８に示した
状態Ａから状態Ｂに変動すると、前記太陽電池の出力電
力である直流電力が低下してしまう。直流電力が低下し
ても、つぎに出力電力を計算して比較するまでは変動前
と同じ参照波形を生成し続けるため、同じ直流電流が維
持され、直流電圧は減少していく。もし直流電圧が所定
値を下回るとインバータ手段４の出力を中止しないとい
けないので、一時的な変動によって頻繁に出力が停止し
てしまうと言う問題があった。

【０００５】また、基準周期作成手段としてＰＬＬを用
いた構成では、構成が複雑になるとともに系統の変動に
速やかに対応できないと言う問題もあった。

【０００６】本発明は上記の課題を解決するもので、直
流電源の変動を考慮し、一時的な直流電源の変動では停
止しないようにした系統連系インバータを提供すること
を目的とする。また、簡単な構成で系統の変動に速やか
に対応できる系統連系インバータを提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、参照波形生成手段で生成された参照波形に基づいて
直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバ
ータ手段と、前記インバータ手段の入力電圧波形を検出
する直流電圧検出手段と、前記インバータ手段の出力電
圧波形を検出する交流電圧検出手段と、前記インバータ
手段の出力電流波形を検出する交流電流検出手段と、前
記出力電圧波形の１周期を等間隔に分割した周期の基準
周期信号を発生する基準周期作成手段と、前記出力電圧
波形と前記出力電流波形とから所定時間ごとに出力電力
を計算する出力電力計算手段と、今回計算した出力電力
と前回計算した出力電力とを比較して出力電力の増減を
出力する出力電力記憶比較手段と、前記直流電源から出
力電力を最大限に取り出せる直流電圧を目標直流電圧と
するとき、所定時間ごとの直流電圧の増減と出力電力の
増減とから前記目標直流電圧を試行制御により更新しな
がら設定する目標直流電圧設定手段と、前記所定時間中
は前記直流電圧と前記目標直流電圧との電圧差に対応し
て前記参照波形の振幅を増減することにより前記直流電
圧が前記目標直流電圧になるように制御する直流電圧比
較手段とを備えた系統連系インバータである。

【０００８】これにより、設定された目標直流電圧はつ
ぎの演算までは固定され、直流電圧はその目標直流電圧
に収束するように制御されるので、直流電源の出力特性
に変動があっても直流電圧が急激に変化することがな
く、また、直流電源から最大限の出力電力を取り出せる
状態に制御することができる。

【０００９】請求項２に係わる本発明は、参照波形を基
に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するイン
バータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧波形を検
出する交流電圧検出手段と、マイクロコンピュータの演
算処理により、前記出力電圧波形の１周期を等間隔に分
割した時間を計算するとともに前記分割された時間ごと
に参照波形を生成する参照波形生成手段を備えた系統連
系インバータである。

【００１０】これにより、基準周期作成のためにＰＬＬ
回路などを使用する必要がなくなり、また従来のように
基準周期信号の配線が不要であるため、ノイズによる誤
動作を防ぐことができる。

【００１１】請求項３に係わる本発明は、直流電圧比較
手段が出力する直流電圧と目標直流電圧との電圧差の値
に対応して参照波形の振幅増減量を決定し、参照波形生
成手段に出力する振幅補正値選択手段を備えた請求項１
に係わる系統連系インバータである。

【００１２】これにより、目標直流電圧と直流電圧との
電圧差の値が大きい場合には振幅増減量を大きくするの
で、直流電圧を短時間で目標直流電圧に到達させること
ができる。

【００１３】請求項４に係わる本発明は、直流電圧比較
手段が出力する直流電圧と目標直流電圧との電圧差の値
が所定値以内であればゼロを振幅補正値選択手段に出力
し、前記電圧差が前記所定値を超えるときは前記電圧差
の値を振幅補正値選択手段に出力する電圧差まるめ手段
を備えた請求項３に係わる系統連系インバータである。

【００１４】これにより、電力制御のために直流電圧が
変動しても変動量が一定範囲内であれば参照波形の振幅
を増減させないので、参照波形の振幅の細かい増減によ
り出力電流波形が振動することを防止することができ
る。

【００１５】請求項５に係わる本発明は、交流電圧検出
手段が検出した出力電圧波形と交流電流検出手段が検出
した出力電流波形との位相差を検出する位相差検出手段
と、前記位相差に対応して基準周期作成手段の位相を補
正する基準周期位相補正手段とを備えた請求項１、請求
項３、または請求項４のいずれかに係わる系統連系イン
バータである。

【００１６】これにより、出力電圧波形と出力電流波形
との位相にずれが生じた場合には、参照波形の位相を補
正するようにずらして、力率を１に近づけて効率よく運
転することができる。

【００１７】請求項６に係わる本発明は、交流電圧検出
手段が検出した出力電圧波形と交流電流検出手段が検出
した出力電流波形との位相差を検出する位相差検出手段
と、前記位相差が基準周期作成手段で作成する基準周期
の２分の１より大きい場合には、現在の参照波形から位
相を前記基準周期分だけずらして前記基準周期に同期し
て生成する参照波形生成手段を備えた請求項１、請求項
３、または請求項４のいずれかに係わる系統連系インバ
ータである。

【００１８】これにより、出力電圧波形と出力電流波形
との位相にずれが生じた場合には、参照波形の位相を基
準周期分だけずらすことにより、力率を１に近づけるこ
とができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】請求項１に係わる本発明におい
て、インバータ手段は、直流電源から直流電流を入力
し、波形と振幅とを参照波形に基づいて整形し、系統の
交流電圧に同期して出力する通常の構成、たとえばブリ
ッジ接続されたスイッチング素子のＰＷＭ制御されたス
イッチング動作によるものでよいが、これに限定される
ものではない。参照波形生成手段は、前記参照波形を生
成する手段であり、一般的に正弦波形と振幅とをデジタ
ルデータで与えるが、とくに本発明では前記振幅を任意
に設定できるものとする。直流電圧検出手段は、前記直
流電源から前記インバータ手段に入力する入力電圧波形
を検出する手段であり、たとえば分圧器とＡ／Ｄコンバ
ータとで構成できる。交流電圧検出手段は、前記インバ
ータ手段の出力電圧波形を検出する手段であり、たとえ
ばトランスとＡ／Ｄコンバータで構成することができ
る。交流電流検出手段は、前記インバータ手段の出力電
流波形を検出する手段であり、たとえばカレントトラン
スとＡ／Ｄコンバータにより構成することができる。

【００２０】基準周期作成手段は、前記インバータ手段
をデジタル制御するクロックに相当する等間隔のタイミ
ング信号としての基準周期信号を生成する手段であり、
前記出力電圧波形の１周期を等分割して生成することが
でき、たとえばマイクロコンピュータの処理の一部とし
て容易に構成することができる。出力電力計算手段は、
前記インバータ手段から系統へ出力される電力を所定時
間ごとに計算する手段であり、前記出力電圧波形と前記
出力電流波形とから計算するが、たとえばマイクロコン
ピュータの処理の一部として容易に構成することができ
る。出力電力記憶比較手段は、前記所定時間ごとに計算
される前回計算された出力電力と今回計算された出力電
力とを比較して増減を出力する手段であり、たとえば一
時記憶装置を備えたマイクロコンピュータの処理の一部
として構成することができる。

【００２１】目標直流電圧設定手段は、前記直流電源か
ら出力電力を最大限に取り出せる直流電圧を試行制御に
より設定する手段である。本発明に係わる直流電源は、
たとえば太陽電池などのように特性が変化するものであ
ってもよく、この場合、直流電圧は電流によって変化す
るとともに、電圧電流特性に係わる電池能力は日照量に
より変化する。したがって、直流電圧は通常考えるよう
に一定ではなく、電池能力とインバータ手段の動作によ
り変化する。このような直流電源から出力電力を望むだ
け取り出した場合には電池能力を超えて直流電圧が低下
し過ぎ、インバータ手段が動作不能となることは課題で
述べた通りである。

【００２２】本発明では、直流電圧が変化することにつ
いては容認するが、その代わり、出力電力を最大限に取
り出せる直流電圧になるように制御することを主旨と
し、これにより電池能力が変動しても無理なく出力電流
を供給できる。

【００２３】実施例においては、出力電流を最大限に取
り出せる直流電圧を目標直流電圧とし、この目標直流電
圧を所定時間ごとの試行制御により設定する。すなわ
ち、まず、仮に上記目標直流電圧を設定し、直流電圧が
その目標直流電圧になるように参照波形の電圧を加減す
る制御を所定時間行う。これにより直流電圧は前記目標
直流電圧に収束するとともに、出力電力はその目標直流
電圧のもとで取り出し得る限界の出力電力になってい
る。この直流電圧と出力電流とを所定時間ごとに計算
し、出力電力の前回値と今回値との増減、および直流電
圧の前回値と今回値との増減を求め、今回の直流電圧
（前回設定の目標直流電圧に収束している）が前回より
高く、かつ出力電力が前回より低くなれば前回設定した
目標直流電圧は高過ぎたと判断して目標直流電圧を低い
値に更新設定し、また、今回の直流電圧（＝前回設定の
目標直流電圧に収束している）が前回より低く、かつ出
力電力が前回より高くなれば前回設定した目標直流電圧
は低すぎた判断して目標直流電圧を高い値に更新設定す
る。この試行制御を前記所定時間ごと、たとえば１０秒
ごとに繰り返すことにより、出力電力を直流電源から最
大限に取り出し得る目標直流電圧に到達する。なお、参
照波形の増減を段階的、たとえば１Ｖの増減で行えば直
流電圧は目標直流電圧を中心に振動するが、大きく変動
することはない。

【００２４】直流電圧比較手段は、演算時における直流
電圧と目標直流電圧とを比較して、その電位差の正負に
より参照波形の振幅を増減する手段であり、たとえばマ
イクロコンピュータの処理の一部として実現することが
できる。

【００２５】請求項２に係わる本発明において、参照波
形生成手段は、マイクロコンピュータで構成され、交流
電圧検出手段の電圧波形から基準周期を演算して作成す
るとともに、前記基準周期に対応して参照波形を生成す
る手段であり、これらの処理をマイクロコンピュータの
演算処理により行う。

【００２６】請求項３に係わる本発明において、振幅補
正値選択手段は、直流電圧比較手段が出力する電圧差の
値と正負に応じて参照波形の振幅を増減する量を変える
手段であり、電圧差の値が大きければ増減量を大きく
し、また、電圧差＝（直流電圧−目標直流電圧）とした
場合、電圧差の正に対して減少、負に対して増加させ
る。

【００２７】請求項４に係わる本発明において、直流電
圧比較手段は、直流電圧と目標直流電圧との電位差の値
が零を含む所定範囲内であれば電圧差の値を出力せず、
前記所定範囲を超える場合にはその電圧差の値を出力す
る手段である。これは直流電源の特性の小さな変動に対
しては直流電圧が目標直流電圧を中心として細かく振動
することを防止するように機能する。

【００２８】請求項５に係わる本発明において、基準周
期位相補正手段は、出力電圧と出力電流との位相差に対
応して基準周期作成手段が作成する基準周期信号の位相
を変える手段であり、前記位相差を補正するように機能
する。

【００２９】請求項６に係わる本発明において、参照波
形生成手段は、参照波形を生成するとき、出力電圧と出
力電流との位相差が基準周期の２分の１より大きい場合
には参照波形の位相を前記基準周期分だけずらして生成
する手段であり、位相補正の収束を速めるように機能す
る。

【００３０】以下、本発明の実施例について説明する。

【００３１】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の系統連系インバ
ータの実施例１について図面を参照しながら説明する。
本実施例は請求項１に係わる。

【００３２】図１は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、従来例と同じ構成要素には同一番号を付与
して詳細な説明を省略する。本実施例が従来例と異なる
点は、直流電圧を検出する直流電圧検出手段１１と、出
力電力を最大限に取り出し得る直流電圧を目標直流電圧
として、前記目標直流電圧を所定時間ごとの直流電圧の
増減と出力電力の増減とにより前記目標直流電圧を試行
制御で更新設定する目標直流電圧設定手段１２と、直流
電圧と設定されている目標直流電圧との電圧差に対応し
て参照波形の振幅を増減させる直流電圧比較手段１３と
を備えたことにある。

【００３３】図１において、１は本実施例の系統連系イ
ンバータであり、直流電源２を電圧１００Ｖ、周波数６
０Ｈｚなど系統３の電源仕様に適合するように変換し、
系統３に対して電力を供給する。ここでは系統３の仕様
を電圧１００Ｖ、周波数６０Ｈｚとする。系統連系イン
バータ１は、インバータ手段４と参照波形生成手段５と
交流電圧検出手段６と交流電流検出手段７と出力電力計
算手段８と出力電力記憶比較手段９と基準周期作成手段
１０を備えるとともに、直流電圧検出手段１１と目標直
流電圧設定手段１２と直流電圧比較手段１３とを備えて
いる。なお、直流電圧検出手段１１は、つねに直流電圧
を検出している。

【００３４】上記構成における動作について説明する。
インバータ手段４は、参照波形生成手段５から出力され
る参照波形に基づいて出力電流波形を形成し、系統３に
対して電力を供給する。交流電圧検出手段６は、トラン
スなどで形成されてインバータ手段４の出力電圧、すな
わち系統連系インバータ１の出力電圧波形を検出し、交
流電圧検出手段６は、カレントトランスなどで形成され
てインバータ手段４の出力電流、すなわち系統連系イン
バータ１の出力電流波形を検出し、出力電力計算手段８
は、前記電圧波形と前記電流波形とから１０秒ごとの平
均電力として出力電力を計算する。出力電力記憶比較手
段９は前回の出力電力を記憶し、今回の出力電力と前回
の出力電力とを比較して出力電力の増減を出力する。基
準周期作成手段１０は、前記電圧波形の１周期を等分割
した周期に基づいて基準周期信号を発生する。ここでは
２４０分割することにする。

【００３５】直流電圧検出手段１１は、インバータ手段
４に入力する直流電圧、すなわち系統連系インバータ１
に入力する直流電圧を検出する。目標直流電圧設定手段
１２は、直流電源２から最大限の出力電力を取り出し得
る直流電圧を目標直流電圧とし、所定時間ごとに演算し
た出力電力の増減と直流電圧の増減とに対応して更新し
ながら設定する。直流電圧比較手段１３は、直流電圧検
出手段１１が検出した直流電圧と前記目標直流電圧とを
比較して電圧差を出力する。参照波形生成手段５は、前
記電圧差の正負に対応して参照波形の振幅を増減し、基
準周期信号に同期して参照波形をインバータ手段４に与
える。

【００３６】出力電力計算手段８は、交流電圧検出手段
６が検出した出力電圧波形と交流電流検出手段７が検出
した出力電流波形とから１０秒ごとに出力電力を計算し
ている。前回の出力電力が１．０ｋＷで今回の出力電力
が０．９ｋＷとすると、出力電力記憶比較手段９は、出
力電力が減少したことを示す信号を出力する。目標直流
電圧設定手段１２は、直流電圧検出手段１１が検出した
今回の直流電圧と前回の直流電圧とを比較する。

【００３７】いま、目標直流電圧がある値に設定されて
いて、前回の演算から今回の演算までの所定時間中は、
直流電圧と設定されている目標直流電圧との電圧差の正
負に対応して参照波形の振幅を増減することにより、直
流電圧は目標直流電圧に収束している。今回の計算時点
に達したとき、今回の直流電圧が前回の直流電圧より高
く、かつ今回の出力電力が前回の出力電力より小さいと
すると、設定されていた目標直流電圧が高過ぎたと判断
し、目標直流電圧設定手段１２は目標直流電圧を低い値
に更新設定、たとえば１Ｖ下げて設定る。また、今回の
直流電圧が前回の直流電圧より低く、出力電流が前回よ
り増加したとすると設定されていた目標直流電圧が低過
ぎたと判断し、目標直流電圧設定手段１２は目標直流電
圧を高い値に更新設定、たとえば１Ｖ上げて設定する。
これによりつぎの計算時までの直流電圧制御が開始さ
れ、直流電圧比較手段１３は、直流電圧と更新された目
標直流電圧との電圧差の正負に対応して参照波形生成手
段５が作成する参照波形の振幅を増減させ、直流電圧を
更新された目標直流電圧に収束するように制御する。

【００３８】以上の動作を繰り返すことにより、直流電
源２の出力特性の変動に対応して、直流電圧は出力電力
を最大限に取り出し得る値に維持されるように制御さ
れ、また、出力電力計算手段８が新たに出力電力を計算
するまでの間は、目標直流電圧の値はは更新されないの
で、直流電源２の出力特性が変動した場合でも直流電圧
が急峻に変化しないので、安定した電力制御が可能とな
る。

【００３９】以上のように本実施例によれば、直流電源
の特性を考慮した制御とすることにより、直流電源の変
化に対応して安定に制御することができる。

【００４０】（実施例２）以下、本発明の系統連系イン
バータの実施例２について図面を参照しながら説明す
る。本実施例は請求項２に係わる。

【００４１】図２は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、従来例と同じ構成要素には同一番号を付与
して詳細な説明を省略する。本実施例が従来例と異なる
点は、基準周期作成手段を備えず、参照波形生成手段５
をマイクロコンピュータで構成し、交流電圧検出手段６
で検出した出力電圧波形から基準周期を自ら演算して参
照波形を生成するようにしたことにある。

【００４２】図２において、１は本実施例の系統連系イ
ンバータであり、直流電源２を系統３の電源仕様に適合
するように変換して系統に対して電力を供給する。系統
連系インバータ１は、インバータ手段４と参照波形生成
手段５と交流電圧検出手段６と交流電流検出手段７と出
力電力計算手段８と出力電力記憶比較手段９とから構成
される。参照波形生成手段５は、マイクロコンピュータ
で構成され、交流電圧検出手段６の出力電圧波形をＡ／
Ｄ変換して入力し、前記マイクロコンピュータの内部ク
ロックを用いて出力電圧の周期を計測し、１周期を２４
０等分した時間を計算する。

【００４３】図示しないが、たとえば実施例１に示した
構成と組み合わせた場合には、前記当分した時間ごと
に、直流電圧比較手段１３の比較結果に対応して電力が
増加する方向に参照波形の振幅を増減した参照波形をイ
ンバータ手段４に与える。インバータ手段４は参照波形
に応じた出力電流が得られるように動作する。

【００４４】以上のように本実施例によれば、ＰＬＬ回
路などによる基準周期作成手段を用いなくても、構成が
簡単になるとともに系統の変動に対して速やかに電力制
御が可能となる。

【００４５】（実施例３）以下、本発明の系統連系イン
バータの実施例３について図面を参照しながら説明す
る。本実施例は請求項３に係わる。

【００４６】図３は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付
与する。本実施例が実施例１と異なる点は、振幅補正値
選択手段１４を備え、直流電圧と目標直流電圧との電圧
差の値および正負に対応して参照波形を増減する値を選
択するようにしたことにある。

【００４７】上記構成における動作について説明する。
振幅補正値選択手段１４は、直流電圧比較手段１３が出
力する直流電圧と目標直流電圧との電圧差の値および正
負に対応して参照波形の振幅増減量を決定し、参照波形
生成手段５に振幅増減量を出力する。ここでは、直流電
圧と目標直流電圧との電圧差、すなわち電圧差＝（直流
電圧−目標直流電圧）が、０＜電圧差＜５Ｖであれば参
照波形の振幅増減量を＋１Ｖとし、電圧差≧十５Ｖであ
れば参照波形の振幅増減量を＋５Ｖとし、−５Ｖ≦電圧
差＜０であれば参照波形の振幅増減量を＋１Ｖとし、電
圧差＜一５Ｖであれば参照波形の振幅増減量を−５Ｖと
して出力することにする。参照波形生成手段５は、現在
の参照波形の振幅に前記振幅増減量に加えた振幅の参照
波形を、基準周期作成手段１０の作成した基準信号に同
期してインバータ手段４に出力する。

【００４８】以下、設定されている目標直流電圧が１０
０Ｖ、計算時点における直流電圧が１１０Ｖ、参照波形
の振幅が１０Ｖである状態からの動作について説明す
る。たとえば、１０秒ごとの計算時点になったいま、出
力電力計算手段８は、交流電圧検出手段６が検出した出
力電圧波形と交流電流検出手段７が検出した出力電流波
形とから出力電力を計算する。前回の出力電力が１．０
ｋＷで今回の出力電力が０．９ｋＷとすると、出力電力
記憶比較手段９は出力電力が減少したことを示す信号を
出力する。目標直流電圧設定手段１２は、直流電圧検出
手段１１が検出した今回の直流電圧と前回の直流電圧と
を比較する。今回の直流電圧が前回の直流電圧より大き
いとすると、直流電圧が増加し、かつ出力電力が減少し
たので、目標直流電圧が高過ぎたとして目標直流電圧を
１Ｖ下げて９９Ｖとする。

【００４９】直流電圧比較手段１３は、直流電圧１１０
Ｖと目標直流電圧９９Ｖとを比較し、電圧差＝（直流電
圧−目標直流電圧）＝＋１１Ｖを出力する。振幅補正値
選択手段１４は、前記電圧差＝＋１１Ｖに対応して参照
波形の振幅増減量を十５Ｖとして出力する。参照波形生
成手段５は、現在の参照波形の振幅１０Ｖに振幅増減量
の＋５Ｖを加え、新たに１５Ｖの振幅の参照波形を基準
周期作成手段１０の基準信号ごとに出力する。参照波形
の振幅が１５Ｖに更新されると出力電力が増加し、直流
電圧が低下する。ここで、直流電圧が９３Ｖに低下する
と直流電圧比較手段１３は電圧差＝（直流電圧−目標直
流電圧）＝−４Ｖを出力し、振幅補正値選択手段１４は
振幅増減量を−１Ｖとして出力し、参照波形生成手段５
は、参照波形の振幅を１４Ｖとする。

【００５０】以上の動作をつぎの計算時点まで繰り返す
ことにより直流電圧は目標直流電圧９９Ｖに収束する。
このとき、直流電圧と目標直流電圧との電圧差の値が大
きいほど参照波形の振幅を大きく増減するので、目標直
流電圧への収束が速くなる。

【００５１】以上のように本実施例によれば、直流電圧
と目標直流電圧と電圧差の値に対応して参照波形の振幅
の増減量を選択することにより、短時間で目標直流電圧
に到達するように電力制御を行うことが可能であり、ま
た、直流電圧と目標直流電圧との電圧差が小さいときに
は参照波形の振幅の変化を小さくすることで安定した電
力制御を行うことができる。

【００５２】（実施例４）以下、本発明の系統連系イン
バータの実施例４について図面を参照しながら説明す
る。本実施例は請求項４に係わる。

【００５３】図４は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、実施例３と同じ構成要素には同一番号を付
与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例３と異
なる点は、電圧差まるめ手段１５を備えたことにある。

【００５４】図３において、電圧差まるめ手段１５は、
直流電圧比較手段１３が出力する直流電圧と目標直流電
圧との電圧差の値が所定値範囲以内であれば零を出力
し、前記所定値範囲を超えるときは直流電圧と目標直流
電圧との電圧差の値をそのまま振幅補正値選択手段１４
に出力する。ここでは所定値範囲を±１Ｖとする。

【００５５】上記構成における動作について説明する。
いま、目標直流電圧が１０４Ｖ、直流電圧１０２Ｖ、参
照波形の振幅１０Ｖの状態からの動作を説明する。出力
電力計算手段８は、交流電圧検出手段６が検出した出力
電圧波形と交流電流検出手段７が検出した出力電流波形
とから１０秒ごとに出力電力を計算する。前回の出力電
力が１．０ｋＷで今回の出力電力が０．９ｋＷとする
と、出力電力記憶比較手段９は出力電力が減少したこと
を示す信号を出力する。

【００５６】目標直流電圧設定手段１２は、直流電圧検
出手段１１が検出した今回の直流電圧と前回の直流電圧
とを比較する。今回の直流電圧が前回の直流電圧より大
きいとすると、直流電圧が増加し、かつ出力電力が減少
したので、目標直流電圧が高過ぎたとして目標直流電圧
を１Ｖ下げて１０３Ｖとして更新設定する。この時点か
らつぎの直流電圧制御が開始され、直流電圧比較手段１
３は電圧差＝（直流電圧−目標直流電圧）＝−１Ｖを電
圧差まるめ手段１５に出力する。電圧差まるめ手段１５
は、電圧差が±１Ｖ以内に入ったので０Ｖを出力する。
これに対応して振幅補正値選択手段１４は振幅増減量を
０Ｖとして出力する。参照波形生成手段５は振幅増減量
が０Ｖであるので現在の振幅のままの参照波形を基準周
期作成手段１０の基準信号ごとに出力する。

【００５７】以上のように本実施例によれば、直流電圧
と目標直流電圧との電圧差の値が所定値範囲以内であれ
ば参照波形の振幅は変化しないため、参照波形の振幅の
細かい増減による出力電流波形の振動を防止するように
電力制御を行うことができる。

【００５８】（実施例５）以下、本発明の系統連系イン
バータの実施例５について図面を参照しながら説明す
る。本実施例は請求項５に係わる。

【００５９】図５は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお、図１と同じ構成要素には同一番号を付与し
て詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる
点は、位相差検出手段１６と基準周期位相補正手段１７
とを備えたことにある。

【００６０】図５において、位相差検出手段１６は、交
流電圧検出手段６が検出した出力電圧波形と交流電圧検
出手段６が検出した出力電流波形との位相差を検出す
る。基準周期位相補正手段１７は位相差検出手段１６が
電流が進み位相であると検出した場合には基準周期の位
相を遅らせ、電流が遅れ位相であると検出した場合には
基準周期の位相を進ませる。ここでは参照波形の位相を
０．１度ずつ変化させることにする。

【００６１】上記構成における動作について説明する。
出力電流の位相が出力電圧よりも遅れている状態では、
位相差検出手段１６がその位相差を検出し、基準周期位
相補正手段１７は参照波形の位相を０．１度進め、基準
周期作成手段１０が作成する基準周期の位相は０．１度
進むことになる。出力電流は参照波形を基に出力される
ので参照波形の位相が進めば出力電流の位相も進む。さ
らに出力電流の位相が遅れている場合には、さらに参照
波形の位相を０．１度進める。この処理を繰り返すこと
により、最終的に出力電圧と出力電流が同位相となった
時点で、参照波形の位相は安定する。

【００６２】以上のように本実施例によれば、出力電圧
と出力電流との位相がずれていても参照波形の位相を変
化させることができるので、力率１に近づけることがで
きる。

【００６３】（実施例６）以下、本発明の系統連系イン
バータの実施例６について図面を参照しながら説明す
る。本実施例は実施例５で説明した構成を改善したもの
である。図６は本実施例の構成を示すブロック図であ
る。なお、図５と同じ構成要素には同一番号を付与して
詳細な説明を省略する。

【００６４】位相差検出手段１６が、出力電流の位相が
基準周期の２分の１以上進んでいると検出した場合、参
照波形生成手段５は、現在の参照波形から位相を基準周
期分だけ遅らせた参照波形を出力し、出力電流の位相が
遅れ位相であると検出した場合には現在の参照波形から
位相を基準周期分だけ進ませた参照波形を出力する。こ
こでは、基準周期作成手段１０は出力電圧波形の１周期
を２４０分割することにするので、１基準周期は位相に
して０．６７度に相当する。

【００６５】出力電流の位相が出力電圧よりも１度遅れ
ている状態では、位相差検出手段１６が位相差を検出
し、参照波形生成手段５は参照波形の位相を１基準周期
分の０．６７度進める。出力電流は参照波形を基に出力
されるので参照波形の位相が進めば出力電流の位相も進
む。ここで、出力電流の位相が０．４度進んだとする。
出力電流の位相は出力電圧よりもまだ０．６度遅れてい
るので、さらに参照波形の位相は０．６７進む。これを
繰り返していくと、最終的には出力電圧と出力電流の位
相差が０．３３度以内になった時点で、参照波形の位相
は安定する。

【００６６】以上のように本実施例によれば、出力電圧
波形と出力電流波形とに位相ずれが生じた場合、参照波
形の位相を基準周期分だけずらすようにしたことによ
り、力率を１に近づけることができる。したがって、基
準周期の位相はずらす必要がなくなり、実施例５におけ
る基準周期位相補正手段１７を用いなくても同様の効果
を得ることができる。

【００６７】なお、参照波形生成手段５をマイクロコン
ピュータの演算処理により実現する場合には、参照波形
の計算においてそれぞれの位相Φごとにｓｉｎ（Φ）の
演算処理を行う必要があるが、基準周期の位相が固定の
場合にはｓｉｎ（Φ）のデータ数は出力電圧波形の１周
期を等分割した個数と等しくなるため、あらかじめｓｉ
ｎ（Φ）の値をテーブルデータとして記憶しておくこと
ができる。その分だけ、マイクロコンピュータの演算処
理に余裕が生じるため、マイクロコンピュータの動作周
波数を低下させ省電力化したり、速度性能が低い安価な
マイクロコンピュータで実現することができる。

【００６８】

【発明の効果】請求項１に係わる本発明は、参照波形生
成手段で生成された参照波形に基づいて直流電源から交
流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前
記インバータ手段の入力電圧波形を検出する直流電圧検
出手段と、前記インバータ手段の出力電圧波形を検出す
る交流電圧検出手段と、前記インバータ手段の出力電流
波形を検出する交流電流検出手段と、前記出力電圧波形
の１周期を等間隔に分割した周期の基準周期信号を発生
する基準周期作成手段と、前記出力電圧波形と前記出力
電流波形とから所定時間ごとに出力電力を計算する出力
電力計算手段と、今回計算した出力電力と前回計算した
出力電力とを比較して出力電力の増減を出力する出力電
力記憶比較手段と、前記直流電源から出力電力を最大限
に取り出せる直流電圧を目標直流電圧とするとき、所定
時間ごとの直流電圧の増減と出力電力の増減とから前記
目標直流電圧を試行制御により更新しながら設定する目
標直流電圧設定手段と、前記所定時間中は前記直流電圧
と前記目標直流電圧との電圧差に対応して前記参照波形
の振幅を増減することにより前記直流電圧が前記目標直
流電圧になるように制御する直流電圧比較手段とを備え
た系統連系インバータとすることにより、設定された目
標直流電圧はつぎの演算までは固定され、直流電圧はそ
の目標直流電圧に収束するように制御されるので、直流
電源の出力特性に変動があっても直流電圧が急激に変化
することがなく、また、直流電源から最大限の出力電力
を取り出せる状態に制御することができる。

【００６９】請求項２に係わる本発明は、参照波形を基
に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するイン
バータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧波形を検
出する交流電圧検出手段と、マイクロコンピュータの演
算処理により、前記出力電圧波形の１周期を等間隔に分
割した時間を計算するとともに前記分割された時間ごと
に参照波形を生成する参照波形生成手段を備えた系統連
系インバータとすることにより、基準周期作成のために
ＰＬＬ回路などを使用する必要がなくなり、また従来の
ように基準周期信号の配線が不要であるため、ノイズに
よる誤動作を防ぐことができる。

【００７０】請求項３に係わる本発明は、直流電圧比較
手段が出力する直流電圧と目標直流電圧との電圧差の値
に対応して参照波形の振幅増減量を決定し、参照波形生
成手段に出力する振幅補正値選択手段を備えた請求項１
に係わる系統連系インバータとすることにより、目標直
流電圧と直流電圧との電圧差の値が大きい場合には振幅
増減量を大きくするので、直流電圧を短時間で目標直流
電圧に到達させることができる。

【００７１】請求項４に係わる本発明は、直流電圧比較
手段が出力する直流電圧と目標直流電圧との電圧差の値
が所定値以内であればゼロを振幅補正値選択手段に出力
し、前記電圧差が前記所定値を超えるときは前記電圧差
の値を振幅補正値選択手段に出力する電圧差まるめ手段
を備えた請求項３に係わる系統連系インバータとするこ
とにより、電力制御のために直流電圧が変動しても変動
量が一定範囲内であれば参照波形の振幅を増減させない
ので、参照波形の振幅の細かい増減により出力電流波形
が振動することを防止することができる。

【００７２】請求項５に係わる本発明は、交流電圧検出
手段が検出した出力電圧波形と交流電流検出手段が検出
した出力電流波形との位相差を検出する位相差検出手段
と、前記位相差に対応して基準周期作成手段の位相を補
正する基準周期位相補正手段とを備えた請求項１、請求
項３、および請求項４のいずれかに係わる系統連系イン
バータとすることにより、出力電圧波形と出力電流波形
との位相にずれが生じた場合には、参照波形の位相を補
正するようにずらして、力率を１に近づけて効率よく運
転することができる。

【００７３】請求項６に係わる本発明は、交流電圧検出
手段が検出した出力電圧波形と交流電流検出手段が検出
した出力電流波形との位相差を検出する位相差検出手段
と、前記位相差が基準周期作成手段で作成する基準周期
の２分の１より大きい場合には、現在の参照波形から位
相を前記基準周期分だけずらして前記基準周期に同期し
て生成する参照波形生成手段を備えた請求項１、請求項
３、および請求項４のいずれかに係わる系統連系インバ
ータとすることにより、出力電圧波形と出力電流波形と
の位相にずれが生じた場合には、参照波形の位相を基準
周期分だけずらすことにより、力率を１に近づけること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の系統連系インバータの実施例１の構成
を示すブロック図

【図２】本発明の系統連系インバータの実施例２の構成
を示すブロック図

【図３】本発明の系統連系インバータの実施例３の構成
を示すブロック図

【図４】本発明の系統連系インバータの実施例４の構成
を示すブロック図

【図５】本発明の系統連系インバータの実施例５の構成
を示すブロック図

【図６】本発明の系統連系インバータの実施例６の構成
を示すブロック図

【図７】従来例の系統連系インバータの構成を示すブロ
ック図

【図８】太陽電池の出力特性を示す特性図

【符号の説明】

１ 系統連系インバータ ２ 直流電源 ３ 系統 ４ インバータ手段 ５ 参照波形生成手段 ６ 交流電圧検出手段 ７ 交流電流検出手段 ８ 出力電力計算手段 ９ 出力電力記憶比較手段 １０ 基準周期作成手段 １１ 直流電圧検出手段 １２ 目標直流電圧設定手段 １３ 直流電圧比較手段 １４ 振幅補正値選択手段 １５ 電圧差まるめ手段 １６ 位相差検出手段 １７ 基準周期位相補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住吉 眞一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 井▲崎▼ 潔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 貞平 匡史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大橋 正治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 佐藤 武年 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大森 英樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 北泉 武 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岩本 良美 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5G066 HA30 HB05 5H007 AA02 AA08 BB07 DA03 DA04 DA05 DA06 DB02 DB05 DB12 DC02 DC03 DC05 EA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 参照波形生成手段で生成された参照波形
   に基づいて直流電源から交流電源を作成して系統に出力
   するインバータ手段と、前記インバータ手段の入力電圧
   波形を検出する直流電圧検出手段と、前記インバータ手
   段の出力電圧波形を検出する交流電圧検出手段と、前記
   インバータ手段の出力電流波形を検出する交流電流検出
   手段と、前記出力電圧波形の１周期を等間隔に分割した
   周期の基準周期信号を発生する基準周期作成手段と、前
   記出力電圧波形と前記出力電流波形とから所定時間ごと
   に出力電力を計算する出力電力計算手段と、今回計算し
   た出力電力と前回計算した出力電力とを比較して出力電
   力の増減を出力する出力電力記憶比較手段と、前記直流
   電源から出力電力を最大限に取り出せる直流電圧を目標
   直流電圧とするとき、所定時間ごとの直流電圧の増減と
   出力電力の増減とから前記目標直流電圧を試行制御によ
   り更新しながら設定する目標直流電圧設定手段と、前記
   所定時間中は前記直流電圧と前記目標直流電圧との電圧
   差に対応して前記参照波形の振幅を増減することにより
   前記直流電圧が前記目標直流電圧になるように制御する
   直流電圧比較手段とを備えた系統連系インバータ。
2. 【請求項２】 参照波形を基に直流電源から交流電源を
   作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバ
   ータ手段の出力電圧波形を検出する交流電圧検出手段
   と、マイクロコンピュータの演算処理により、前記出力
   電圧波形の１周期を等間隔に分割した時間を計算すると
   ともに前記分割された時間ごとに参照波形を生成する参
   照波形生成手段を備えた系統連系インバータ。
3. 【請求項３】 直流電圧比較手段が出力する直流電圧と
   目標直流電圧との電圧差の値に対応して参照波形の振幅
   増減量を決定し、参照波形生成手段に出力する振幅補正
   値選択手段を備えた請求項１記載の系統連系インバー
   タ。
4. 【請求項４】 直流電圧比較手段が出力する直流電圧と
   目標直流電圧との電圧差の値が所定値以内であればゼロ
   を振幅補正値選択手段に出力し、前記電圧差が前記所定
   値を超えるときは前記電圧差の値を振幅補正値選択手段
   に出力する電圧差まるめ手段を備えた請求項３記載の系
   統連系インバータ。
5. 【請求項５】 交流電圧検出手段が検出した出力電圧波
   形と交流電流検出手段が検出した出力電流波形との位相
   差を検出する位相差検出手段と、前記位相差に対応して
   基準周期作成手段の位相を補正する基準周期位相補正手
   段とを備えた請求項１または３または４のいずれかに記
   載の系統連系インバータ。
6. 【請求項６】 交流電圧検出手段が検出した出力電圧波
   形と交流電流検出手段が検出した出力電流波形との位相
   差を検出する位相差検出手段と、前記位相差が基準周期
   作成手段で作成する基準周期の２分の１より大きい場合
   には、現在の参照波形から位相を前記基準周期分だけず
   らして前記基準周期に同期して生成する参照波形生成手
   段を備えた請求項１または３または４のいずれかに記載
   の系統連系インバータ。