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JP3086574B2 - Grid-connected inverter - Google Patents

Grid-connected inverter

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Publication number
JP3086574B2
JP3086574B2 JP05295351A JP29535193A JP3086574B2 JP 3086574 B2 JP3086574 B2 JP 3086574B2 JP 05295351 A JP05295351 A JP 05295351A JP 29535193 A JP29535193 A JP 29535193A JP 3086574 B2 JP3086574 B2 JP 3086574B2
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JP
Japan
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current
inverter
output
solar cell
signal
Prior art date
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JP05295351A
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博一 小玉
浩司 中田
司 竹林
哲 藤井
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池で発電した電力
を交流に変換し、既存の商用電源と連系して負荷に電力
供給するとともに、余剰電力を商用系統に逆潮流する電
流制御型系統連系インバータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current control type for converting electric power generated by a solar cell into alternating current, supplying electric power to a load in connection with an existing commercial power supply, and supplying surplus electric power to a commercial power system. It relates to a grid-connected inverter.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の系統連系インバータにおいて、太
陽電池からの直流出力を交流に変換して、既存の商用電
源に送り込む際にパルス幅変調(PWM)制御を行って
いた。これはインバータブリッジを構成するスイッチン
グ素子のゲート信号として、パルス幅、及び正負の極性
を制御されたパルス例を与えることによって、直流電力
を商用周波数の正弦波交流出力に変換する方式である。
2. Description of the Related Art In a conventional grid-connected inverter, a pulse width modulation (PWM) control is performed when a DC output from a solar cell is converted into an AC and supplied to an existing commercial power supply. This is a method of converting DC power into a sine wave AC output of a commercial frequency by giving a pulse example in which a pulse width and positive / negative polarity are controlled as a gate signal of a switching element forming an inverter bridge.

【0003】図5に従来の系統連系太陽光発電システム
の一例を示す。本図に従って説明すると、太陽電池2に
PWM制御される系統連系インバータ1が接続され、系
統連系インバータ1の出力端の商用トランス20を介し
て既存の商用電源3に接続されている。ここで、連系リ
レー10はインバータの出力電圧が確立を確認した後O
Nし、インバータ出力を商用電源と接続して電力供給す
る。また、演算回路21はインバータ入力電圧,電流
(太陽電池出力電圧,電流)及び商用電源の電圧を検出
し、太陽電池出力に見合ったインバータ出力電流の大き
さを演算する。すなわちインバータ出力電流の大きさに
比例した振幅値を持ち、しかも商用電源の電圧波形と同
位相に制御された電流指令信号25を誤差増幅器22に
対して出力する。さらに、この電流指令信号25と電流
検出器17で検出されたインバータ出力電流信号との誤
差信号を誤差増幅器22で増幅し、この信号を正弦波誤
差信号26としてPWM変調制御部23に出力して、P
WM変調制御がかけられたパルス列信号を発生する。そ
して、前記パルス列信号でもって後段のゲートドライブ
信号発生部24を介してインバータブリッジ5を構成す
るスイッチング素子のON/OFF制御を行っている。
以上の動作により、連系インバータ1の出力電流の実際
量が、前記電流指令信号25の振幅値に比例して変化す
るようなフィールドバック制御が実現される。
FIG. 5 shows an example of a conventional grid-connected solar power generation system. Referring to FIG. 2, a grid-connected inverter 1 controlled by PWM is connected to a solar cell 2 and connected to an existing commercial power supply 3 via a commercial transformer 20 at an output end of the grid-connected inverter 1. Here, the interconnecting relay 10 turns ON after confirming that the output voltage of the inverter is established.
N, the inverter output is connected to a commercial power supply to supply power. Further, the arithmetic circuit 21 detects the inverter input voltage, current (solar cell output voltage, current) and the voltage of the commercial power supply, and calculates the magnitude of the inverter output current corresponding to the solar cell output. That is, a current command signal 25 having an amplitude value proportional to the magnitude of the inverter output current and controlled to have the same phase as the voltage waveform of the commercial power supply is output to the error amplifier 22. Further, an error signal between the current command signal 25 and the inverter output current signal detected by the current detector 17 is amplified by the error amplifier 22, and this signal is output to the PWM modulation control unit 23 as a sine wave error signal 26. , P
A pulse train signal subjected to WM modulation control is generated. The ON / OFF control of the switching elements constituting the inverter bridge 5 is performed by the pulse train signal via the gate drive signal generator 24 at the subsequent stage.
By the above operation, the feedback control in which the actual amount of the output current of the interconnection inverter 1 changes in proportion to the amplitude value of the current command signal 25 is realized.

【0004】ここで演算回路21における電流指令信号
25の振幅値の決定方法について説明すると、1種類以
上の振幅値、および商用周波数を持つ正弦波信号である
電流指令信号を予め記憶させておき、前記電流指令信号
の振幅値によってインバータ出力電流の大きさを制御す
る際、電流指令信号の振幅値を演算回路が能動的に変化
させて、その結果の太陽電池の出力電力の変化に応じ
て、振幅値を増減方向を制御していた。すなわち、まず
最小の振幅値を持つ電流指令信号を誤差増幅器に出力し
た時のインバータ入力電力(=太陽電池出力電力)を検
出して記憶しておく。次に演算回路は能動的に前回より
も微小値分振幅値の大きい電流指令信号を選択あるいは
演算によって出力する。そして電流指令信号を変化させ
た後のインバータ入力電力を同様に検出し、前記記憶し
ておいた前者の電力値と比較する。その結果、後者の電
力値が大きければ、さらに能動的に振幅値の微小値分大
きい電流指令信号を出力するとともに、前記記憶してい
た前者の電力値に代わって後者の電力値を記憶する。以
上の操作を繰り返すことにより、太陽電池の出力電力が
最大値に達するまで電流指令信号の振幅値を大きくして
いき、最大値を越えると前記振幅値を微小値分小さくす
る。以上の制御によって、本インバータは必ず太陽電池
の最大出力に見合った振幅値をもつ電流指令信号によっ
て制御され、常に太陽電池の最大出力に応じた電力を商
用電源に供給できる。
Here, a method of determining the amplitude value of the current command signal 25 in the arithmetic circuit 21 will be described. A current command signal which is a sine wave signal having one or more amplitude values and a commercial frequency is stored in advance. When controlling the magnitude of the inverter output current by the amplitude value of the current command signal, the arithmetic circuit actively changes the amplitude value of the current command signal, according to the resulting change in the output power of the solar cell, The amplitude value was controlled in the direction of increase and decrease. That is, first, the inverter input power (= solar cell output power) when the current command signal having the minimum amplitude value is output to the error amplifier is detected and stored. Next, the arithmetic circuit actively selects or outputs a current command signal having an amplitude value smaller by a minute value than the previous time. Then, the inverter input power after changing the current command signal is similarly detected and compared with the stored power value of the former. As a result, if the latter power value is large, a current command signal that is larger by the minute value of the amplitude value is output more actively, and the latter power value is stored in place of the stored former power value. By repeating the above operations, the amplitude value of the current command signal is increased until the output power of the solar cell reaches the maximum value, and when the output power exceeds the maximum value, the amplitude value is reduced by the minute value. By the above control, the present inverter is always controlled by the current command signal having an amplitude value corresponding to the maximum output of the solar cell, and can always supply power corresponding to the maximum output of the solar cell to the commercial power supply.

【0005】しかしながら、この場合の問題点として電
流指令信号の振幅値を能動的に変化させているのに加え
て、この電流指令信号でもってパルス幅変調方式で制御
しているため、電流制御の応答性が悪く、制御遅れがど
うしても生じてしまう。このために太陽電池の最大電力
点付近で電流指令信号の振幅値を微小値を大きくしたと
きに、その効果をすぐにインバータ入力電力(太陽電池
出力)の変化に出てこないで、さらに電流指令値の振幅
値を大きくする方向に制御がすすみ、最大出力点を越え
て必要以上に前記振幅値を大きくしてしまう。また以上
の制御の結果が反映され、前記入力電力が最大点を越え
た時に前記振幅値を微小値小さくしても、その結果が入
力電力に反映されるのはさらに遅れてしまうという不都
合が繰り返される。その結果インバータの入力源である
太陽電池はインバータの要求する電力を供給できなくな
り、太陽電池の電圧(インバータ入力電圧)は急激に低
下して、太陽電池の動作点は短絡電流側に引っ張られる
という現象が生じる。このための対策としてインバータ
入力部に大容量(10000〜15000μF)の入力
コンデンサを設けており、このために連系インバータ装
置全体の形状、重量が大きなものとなっていた。さらに
上記制御遅れが生じるために太陽電池出力の最大点を追
尾制御する際、日射強度が一定の場合には、上記入力コ
ンデンサの働きでほぼ最大点の追尾が可能であるが、雲
等の影響で強度変動する場合にも追尾制御の遅れが影響
して、十分に良好な追尾特性は得られなかった。
However, a problem in this case is that, in addition to actively changing the amplitude value of the current command signal, the current command signal is used to control the pulse width modulation method. Response is poor, and control delay is inevitably caused. For this reason, when the amplitude value of the current command signal is increased to a small value near the maximum power point of the solar cell, the effect does not immediately appear in the change of the inverter input power (solar cell output). The control proceeds in the direction of increasing the amplitude value of the value, and the amplitude value is increased more than necessary beyond the maximum output point. In addition, the result of the above control is reflected, and even if the amplitude value is reduced by a small value when the input power exceeds the maximum point, the inconvenience that the result is further delayed in the input power is repeated. It is. As a result, the solar cell, which is the input source of the inverter, cannot supply the power required by the inverter, the voltage of the solar cell (inverter input voltage) drops sharply, and the operating point of the solar cell is pulled to the short-circuit current side. A phenomenon occurs. As a countermeasure for this, a large-capacity (10000 to 15000 μF) input capacitor is provided at the inverter input section, and therefore, the shape and weight of the entire interconnected inverter device are large. Furthermore, when the maximum point of the solar cell output is tracked and controlled due to the above control delay, when the solar radiation intensity is constant, the maximum point can be almost tracked by the action of the input capacitor. However, even when the intensity fluctuates, the delay of the tracking control influences, and a sufficiently good tracking characteristic cannot be obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】系統連系インバータに
おける出力電流制御および太陽電池最大点追尾制御に関
して、太陽電池の最大出力に応じてインバータ出力電流
の制御を行う際、簡単な回路構成で優れた電流制御の応
答性を得ることが可能で、このために入力コンデンサ容
量を小さくして、装置の小型軽量化を実現できる。しか
も制御応答性が高いため、日射急変時においても良好な
最大点追尾特性を実現できる。
With respect to the output current control and the solar cell maximum point tracking control in the grid-connected inverter, when the inverter output current is controlled in accordance with the maximum output of the solar cell, an excellent circuit configuration is achieved. Responsiveness of current control can be obtained, and therefore, the capacitance of the input capacitor can be reduced, and the size and weight of the device can be reduced. Moreover, since the control responsiveness is high, good maximum point tracking characteristics can be realized even in the event of sudden changes in solar radiation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上述する課題を
解決するためになされたもので、太陽電池からの直流電
源から発生する電力を交流に変換し、既存の商用電源に
供給する系統連系型インバータであって、インバータ出
力電流を制御量として、該制御量に対して、電流指令信
号の上限値、下限値を設定して前記制御量の実際値が電
流指令信号の上限値と下限値の間の一定幅をもった範囲
内で繰り返し往復するようにスイッチング素子をオンオ
フ制御する系統連系インバータにおいて、スイッチング
の度毎の、インバータ出力電流の微小増減に伴う太陽電
池出力電力、もしくは電流の微小増減を検出して、前記
電流指令信号の振幅値の大きさを微小変化させることに
より、太陽電池の最大点追尾制御を行う系統連系インバ
ータを提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to convert a power generated from a DC power supply from a solar cell into an AC power and supply it to an existing commercial power supply. A system type inverter, wherein an inverter output current is used as a control amount, and an upper limit value and a lower limit value of a current command signal are set for the control amount so that the actual value of the control amount is the upper limit value and the lower limit value of the current command signal. In a grid-connected inverter that controls the switching element to turn on and off so that it repeatedly reciprocates within a range having a certain width between the values, the output power or current of the solar cell associated with a small increase or decrease in the inverter output current at each switching It is also possible to provide a grid-connected inverter that performs maximum point tracking control of a solar cell by detecting a small increase or decrease in the current command signal and making a small change in the amplitude of the current command signal. It is.

【0008】即ち、本発明は太陽電池と既存の商用電源
の間に挿入され、太陽電池出力を交流に変換して既存の
商用電源と連係して負荷に電力を供給するための系統連
系インバータであって、インバータ出力電流を検出する
手段と、太陽電池出力電力、もしくは電流を検出する手
段と、出力電流信号と電流指令信号をヒステリシスをも
って比較する手段と、前記ヒステリシス比較手段の出力
でもってインバータのスイッチ素子をON/OFF制御
する手段と、前記ヒステリシス幅が決定する一定幅でも
って増減を繰り返す出力電流に対して、太陽電池出力電
力、もしくは電流を検出して、前記出力電流の増減と太
陽電池出力の増減を比較することで、インバータ出力電
流の大きさを決定する電流指令信号の振幅値を変化させ
る手段とを備えて構成される。
That is, the present invention relates to a system interconnection inverter inserted between a solar cell and an existing commercial power supply, for converting the output of the solar cell into an alternating current and supplying power to a load in conjunction with the existing commercial power supply. Means for detecting an inverter output current, means for detecting solar cell output power or current, means for comparing an output current signal and a current command signal with hysteresis, and an inverter with an output of the hysteresis comparing means. Means for ON / OFF control of the switch element, and a solar cell output power or current is detected for an output current that repeatedly increases and decreases with a constant width determined by the hysteresis width, and the output current increases and decreases and the Means for changing the amplitude value of the current command signal that determines the magnitude of the inverter output current by comparing the increase and decrease of the battery output. It is made.

【0009】[0009]

【作用】本発明の系統連系インバータはインバータ出力
電流を制御量としてヒステリシスをもった比較器を用い
て、インバータ出力電流と電流指令信号(正弦波信号)
を比較し、前記電流指令信号の上下に一定の幅をもった
範囲内に前記インバータ出力電流の実際値が入るように
インバータブリッジ回路を構成するスイッチング素子の
ゲートパルス信号をON/OFFしてフィードバック制
御を行う。すなわち、インバータ出力電流はスイッチン
グ素子のON/OFF制御によって、電流指令信号の上
限,下限の間で微小増加,減少を繰り返し、振動的に電
流指令信号を追従する。
The system interconnection inverter according to the present invention uses a comparator having hysteresis with the inverter output current as a control amount, and outputs the inverter output current and a current command signal (sine wave signal).
And turning on / off the gate pulse signal of the switching element constituting the inverter bridge circuit so that the actual value of the inverter output current falls within a range having a certain width above and below the current command signal. Perform control. That is, the inverter output current repeatedly increases and decreases slightly between the upper limit and the lower limit of the current command signal by ON / OFF control of the switching element, and follows the current command signal in an oscillatory manner.

【0010】一方、インバータ出力電流の大きさは電流
指令信号の正弦波信号の振幅値で決定され、インバータ
の入力電源である太陽電池の最大出力の大きさに応じ
て、その振幅値の大きさを決定することによって、日射
量,素子温度によって変動する太陽電池出力の最大出力
点追尾制御実現できる。
On the other hand, the magnitude of the inverter output current is determined by the amplitude value of the sine wave signal of the current command signal, and the magnitude of the amplitude value depends on the maximum output of the solar cell which is the input power supply of the inverter. Is determined, the maximum output point tracking control of the solar cell output which fluctuates depending on the amount of solar radiation and the element temperature can be realized.

【0011】以上のことから、上述のインバータ出力電
流の微小増加、減少の繰り返しにおいて、インバータ出
力電流の微小増減と、インバータ入力源である太陽電池
出力電力、もしくは電流の増減を検出して、前記出力電
流の微小増加時に前記入力電力も増加している時は、
「太陽電池最大出力≧インバータ出力」と判断して、電
流指令信号の振幅を大きくしてインバータ出力電流を増
加させる。あるいは出力電流を微小増加時に入力電力が
減少、もしくは変化しない場合は「太陽電池最大出力≦
インバータ出力」と判断して電流指令信号の振幅値を小
さくする。以上のような制御を行うことで、日射強度に
応じた太陽電池出力が得られている場合に、インバータ
出力は太陽電池の最大出力と同等の出力が得られる所ま
で増加し、同等の出力が得られたところで振動的にその
点を追従することになり、太陽電池の最大点追尾制御が
実現できる。
From the above, in the repetition of the minute increase and decrease of the inverter output current described above, the minute increase and decrease of the inverter output current and the increase and decrease of the solar cell output power or current as the inverter input source are detected. When the input power is also increasing when the output current is increasing slightly,
It is determined that “maximum solar cell output ≧ inverter output”, and the amplitude of the current command signal is increased to increase the inverter output current. Alternatively, if the input power decreases or does not change when the output current is slightly increased, “the maximum output of the solar cell ≦
Inverter output is determined, and the amplitude value of the current command signal is reduced. By performing the above control, when the solar cell output according to the solar radiation intensity is obtained, the inverter output increases to the point where the output equivalent to the maximum output of the solar cell is obtained, and the equivalent output is obtained. When the point is obtained, the point is vibrated, and the maximum point tracking control of the solar cell can be realized.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の系統連系インバータの構成お
よび制御方法について添付図面を参照して詳細に説明す
る。図1は本発明の系統連系インバータの一例である。
図1を参照にして以下に説明すると、系統連系インバー
タ1は太陽電池2と既存の商用電源3の間に挿入され、
太陽電池2で発電される直流電力を60/50Hzの交
流電力に変換して、商用電源3に連系して負荷に供給す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration and control method of a grid-connected inverter according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an example of a system interconnection inverter of the present invention.
Referring to FIG. 1 below, the grid-connected inverter 1 is inserted between the solar cell 2 and the existing commercial power supply 3,
The DC power generated by the solar cell 2 is converted into AC power of 60/50 Hz, and the DC power is connected to the commercial power supply 3 and supplied to the load.

【0013】本発明の系統連系インバータ1において、
入力コンデンサ4は日射変動による太陽電池出力変動、
もしくは出力電流制御によるインバータ出力の微小変化
による、インバータ1の入力電圧急変を制御するために
設けている。また連系インバータ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5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6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6の2次
側でダイオードブリッジ7で整流され、DCリアクトル
8により高周波、リップルが平滑化され電流となる。こ
の電流がS1〜S4のスイッチング素子で構成される商
用周波インバータブリッジ9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、A
Cフィルタ11を介して商用電源3と連系される。
In the system interconnection inverter 1 of the present invention,
The input capacitor 4 changes the output of the solar cell
Alternatively, it is provided to control a sudden change in the input voltage of the inverter 1 due to a minute change in the inverter output due to the output current control. The DC power input to the interconnection inverter 1 is converted into high frequency and alternating current by the instantaneous current value control in the high frequency inverter bridge 5 composed of switching elements Q1 to Q4, and supplied to the primary side of the high frequency transformer 6. . This high-frequency alternating current is rectified by the diode bridge 7 on the secondary side of the high-frequency transformer 6, and the high-frequency and ripples are smoothed by the DC reactor 8 to become a current. This current is converted into AC power of the commercial frequency by the return control in the commercial frequency inverter bridge 9 composed of the switching elements S1 to S4, and the interconnection relay, A
It is connected to the commercial power supply 3 via the C filter 11.

【0014】また信号処理演算回路12は太陽電池1の
電圧信号VINと電流検出器16で検出した電流信号
IN,および電流検出器17で検出した高周波トランス
の1次側の電流(インバータ出力電流)信号IT、およ
び商用電源3の電圧信号VOUTを入力して、電流指令信
号18と極性判定信号19を出力する。ヒステリシス比
較器13は電流検出器17で検出した高周波トランス6
の1次側電流IT と前記電流指令信号18を入力し、高
周波トランス6の1次側電流が電流指令信号18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を構成する
スイッチング素子Q1,Q4,およびQ2,Q3をNO
T回路14を介して交互にオンオフ制御する。また折り
返し制御回路15は前記極性判定信号19を入力して、
商用電源3の電圧信号VOUT の極性に合わせて商用周波
インバータブリッジを構成するスイッチング素子S1,
S4,およびS2,S3のON/OFFを交互に切り替
える。
The signal processing and operation circuit 12 includes a voltage signal V IN of the solar cell 1, a current signal I IN detected by the current detector 16, and a primary-side current of the high-frequency transformer (inverter output) detected by the current detector 17. A current signal I T and a voltage signal V OUT of the commercial power supply 3 are input, and a current command signal 18 and a polarity determination signal 19 are output. The hysteresis comparator 13 detects the high-frequency transformer 6 detected by the current detector 17.
Enter the primary current I T and the current command signal 18, the primary current of the high frequency transformer 6 are repeatedly reciprocate within a predetermined width with upper and lower limits around the current command signal 18 As described above, switching elements Q1, Q4 and Q2, Q3 constituting the high-frequency inverter bridge are set to NO.
On / off control is performed alternately via the T circuit 14. The return control circuit 15 receives the polarity determination signal 19 and
Switching elements S1, S1 constituting a commercial frequency inverter bridge according to the polarity of voltage signal V OUT of commercial power supply 3
ON / OFF of S4, S2, and S3 is alternately switched.

【0015】次に動作について説明する。基本的には信
号処理演算回路12から出力される電流指令信号(I
REF)18に対して、一定値ΔIを持つ上限値I+、と下
限値I-をヒステリシス比較器13に設定値として与え
ておく。そして、本発明の制御量の実際値である高周波
トランス1次側の電流信号IT を電流検出器17で検出
して、前記電流指令信号18とともにヒステリシス比較
器13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 が上限設定値I+(I+=IREF+ΔI)を
越えると高周波インバータブリッジ5のスイッチング素
子Q1,Q4をOFFし、NOT回路14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、また電流信号IT が減少し、下限設定値I-(I-
REF−ΔI)を下回る時FQ1,Q4をONし、Q
3,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)に商用電源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 は図2に示すように前記電
流指令信号を中心として±ΔI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(IREF)の振幅値によって系
統連系インバータ1における高周波トランス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。
Next, the operation will be described. Basically, the current command signal (I
REF ) 18, an upper limit value I + having a fixed value ΔI and a lower limit value I are given to the hysteresis comparator 13 as set values. Then, the actual current signal value at which the high-frequency transformer primary side I T of the control amount of the present invention is detected by the current detector 17, and inputs with the current command signal 18 to the hysteresis comparator 13. Then, the current signal I T is the actual value of the control amount is OFF the upper limit set value I + (I + = I REF + ΔI) exceeds the switching element Q1 of the high frequency inverter bridge 5, Q4, via a NOT circuit 14 as the decreasing direction of the current gradient and ON the Q2, Q3 by, and the current signal I T decreases, the lower limit set value I - (I - =
When I REF −ΔI), FQ1 and Q4 are turned on, and Q
3, Q4 is turned OFF, and the current signal I T is controlled to increase. Such actual value of the current signal I T by performing a switching control I + and I - to remain so as to reciprocate in each switched between. Here, when a sine wave signal having an arbitrary amplitude value at the same frequency as the commercial power supply is used as the current command signal (I REF ), the current signal IT is shown in FIG. In this manner, a sinusoidal current waveform that changes so as to repeatedly reciprocate and follow the current command signal in a width of ± ΔI around the current command signal and is proportional to the amplitude value of the current command signal at the commercial frequency can be obtained. As described above, the magnitude of the current on the primary side of the high-frequency transformer in the system interconnection inverter 1, that is, the magnitude of the inverter output current can be controlled by the amplitude value of the current command signal (I REF ).

【0016】ここで電流指令信号(IREF)の振幅値は
信号処理演算回路12で決定される。まず、信号処理演
算回路12は太陽電池の電流信号IIN ,電圧信号V
IN ,高周波トランス1次側の電流信号IT,商用電源の
電圧信号VOUT を前記高周波インバータのスイッチング
周波数の2倍以上のサンプリング周期で入力し、太陽電
池の電流信号IIN,電圧信号VIN から太陽電池出力電
力を演算するとともにその値を記憶する。そして高周波
トランスの1次側の電流信号IT の増減を繰り返す微小
変化に対して、前記太陽電池出力電力がどのように変化
するかによって、前記演算した太陽電池出力電力が最大
出力かどうかを判断し、前記電流指令信号の振幅値を決
定する。そして太陽電池の最大出力に応じたインバータ
出力電流を出力するように制御する。この制御を詳細に
説明すると、前記高周波インバータのスイッチング周波
数の2倍以上のサンプリング周期で、電流信号IT
値、および太陽電池の電圧信号VIN と電流信号IIN
読み込んで、後者の2値から太陽電池出力電力を演算
し、それぞれの値を記憶する。そしてさらに前記同様、
電流信号IT の値と太陽電池の電圧信号VIN ,電流信
号IIN を読み込んで、太陽電池出力電力の値を演算
し、前記記憶していた値と比較することによって、図3
に示すように電流信号IT が微小増加の電流勾配であっ
た時に太陽電池出力電力も同様に前回よりも増加してい
たときには、電流指令信号の振幅値を微小値だけ大きく
し、インバータ出力電流を大きくするように制御する。
また逆に電流信号IT が微小増加の電流勾配の時に太陽
電池出力が減少または変化しないときは、電流信号IT
の電流勾配が減少方向になるのを待って電流指令信号の
振幅値を微小値だけ小さくする制御を行う。ここで前記
記憶していた値に替えて今回読み込んだ値、演算した値
を記憶し、さらに新たに電流信号IT の値と太陽電池の
電圧信号VIN ,電流信号IIN を読み込んで、太陽電池
出力電力の値を演算し、前記記憶していた値と比較する
といった操作を繰り返すことによって、そのときの日射
強度における太陽電池出力の最大電力に達するまではイ
ンバータ出力電流は増加していき、最大点に達した所で
インバータ出力を振動的に変化させながら最大点を追尾
する制御を実現することができる。
Here, the amplitude value of the current command signal (I REF ) is determined by the signal processing operation circuit 12. First, the signal processing operation circuit 12 outputs the current signal I IN and the voltage signal V of the solar cell.
IN , the high-frequency transformer primary-side current signal I T , and the commercial power supply voltage signal V OUT are input at a sampling cycle that is at least twice the switching frequency of the high-frequency inverter, and the solar cell current signal I IN and voltage signal V IN And calculates the output power of the solar cell and stores the calculated value. And for small changes that repeatedly increases and decreases of the current signal I T of the primary side of the high-frequency transformer, wherein depending on whether the solar cell output power is how to change, determine whether the maximum solar cell output power and the arithmetic output Then, the amplitude value of the current command signal is determined. Then, control is performed so as to output an inverter output current corresponding to the maximum output of the solar cell. To explain this control in detail, the sampling period of more than 2 times the switching frequency of the high frequency inverter, reads the value of the current signal I T, and a voltage signal V IN and the current signal I IN of the solar cell, the latter 2 The solar cell output power is calculated from the values, and the respective values are stored. And further, as above
Current signal I T to the value of the voltage signal V IN of the solar cell, reads the current signal I IN, by calculating the value of the photovoltaic output power, compared with the has stored values, FIG. 3
When the output power of the solar cell is similarly increased from the previous time when the current signal IT has a slightly increased current gradient as shown in (2), the amplitude value of the current command signal is increased by the minute value, and the inverter output current is increased. Is controlled to be larger.
Also when the solar cell output when the current gradient of the current signal I T is increased minute conversely does not decrease or change, current signal I T
Is controlled until the current gradient of the current command signal decreases in a decreasing direction, and the amplitude value of the current command signal is reduced by a minute value. Wherein the stored currently read instead of the value was a value, and stores the calculated value, further new current signal I T to the value of the voltage signal V IN of the solar cell, reads the current signal I IN, sun By repeating the operation of calculating the value of the battery output power and comparing it with the stored value, the inverter output current increases until the maximum power of the solar cell output at the solar radiation intensity at that time is reached, Control that tracks the maximum point while vibrating the inverter output when the maximum point is reached can be realized.

【0017】また一方、信号処理演算回路12が電流指
令信号18を出力する際に、前記商用電源の電圧信号V
OUT と同期をとることによって、制御量である高周波ト
ランスの1次側電流(インバータ出力電流)は商用電源
の電圧と同位相(力率1)に制御することがてきる。ま
たさらに信号処理演算回路12において、前記電圧信号
OUT の極性を検出して極性判定信号19を折返し制御
回路15に出力して、商用周波インバータブリッジ9の
スッチング素子のON/OFF制御を行い波形の折り返
し制御を行う。この制御によって図4に示すようにダイ
オードブリッジ7で整流された直流電流が商用周波イン
バータブリッジ9の後段では交流電流のインバータ出力
となる。
On the other hand, when the signal processing operation circuit 12 outputs the current command signal 18, the voltage signal V
By synchronizing with OUT , the primary side current (inverter output current) of the high-frequency transformer, which is the control amount, can be controlled to have the same phase (power factor 1) as the voltage of the commercial power supply. Further, the signal processing operation circuit 12 detects the polarity of the voltage signal V OUT , outputs a polarity determination signal 19 to the return control circuit 15, and performs ON / OFF control of the switching element of the commercial frequency inverter bridge 9 to perform waveform control. Is performed. By this control, as shown in FIG. 4, the DC current rectified by the diode bridge 7 becomes an AC inverter output at the subsequent stage of the commercial frequency inverter bridge 9.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上のことから分かるように、本発明は
系統連系インバータにおいて出力電流瞬時値制御を採用
し、制御量であるインバータ出力電流の実際値が、所望
の電流値を与える電流指令信号に沿って、その上限,下
限値の一定幅で増減を繰り返しながら追従するのを利用
して、出力電流の増減に伴うインバータ入力(太陽電池
出力)の変動を検出して太陽電池最大点追尾制御を行っ
ている。このことにより簡単な回路構成で制御回路を構
成することが可能となり、しかも太陽電池出力に応じた
インバータ出力電流を制御する際に電流制御の応答性が
非常に向上するため、入力コンデンサ容量を従来比1/
3〜1/2まで小さくするすることが可能であり装置の
小型化が実現できる。また制御応答性の向上により日射
急変時においても従来の最大点追尾特性と比較すると非
常に良好な追尾特性を実現できる。
As can be seen from the above, the present invention employs instantaneous output current control in a grid-connected inverter, and the actual value of the inverter output current, which is the control amount, is controlled by the current command that gives a desired current value. By following the signal while repeating the increase / decrease of the upper and lower limits in a certain range, the change of the inverter input (solar cell output) accompanying the increase / decrease of the output current is detected and the maximum point of the solar cell is tracked. Control. This makes it possible to configure the control circuit with a simple circuit configuration, and the responsiveness of current control is greatly improved when controlling the inverter output current according to the solar cell output. Ratio 1 /
The size can be reduced to 3 to 〜, and the size of the apparatus can be reduced. In addition, due to the improvement of control responsiveness, a very good tracking characteristic can be realized even at the time of sudden change of solar radiation as compared with the conventional maximum point tracking characteristic.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による系統連系インバータの
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a system interconnection inverter according to an embodiment of the present invention.

【図2】電流指令信号IREF とインバータ出力電流の実
際値を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a current command signal I REF and an actual value of an inverter output current.

【図3】本発明の一実施例による電流指令信号およびイ
ンバータ出力電流の実際値を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing actual values of a current command signal and an inverter output current according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例による各部の電流波形を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a current waveform of each part according to an embodiment of the present invention.

【図5】従来例による系統連系インバータのブロック図
である。
FIG. 5 is a block diagram of a system interconnection inverter according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 系統連系インバータ 2 太陽電池 3 商用系統電源 4 入力コンデンサ 5 高周波インバータブリッジ 6 高周波トランス 7 ダイオードブリッジ 8 DCリアクトル 9 商用周波インバータブリッジ 10 連系リレー 11 ACフィルタ 12 信号処理演算回路 13 ヒステリシス比較器 14 NOT回路 15 折返し制御回路 16 電流検出器 17 電流検出器 18 電流指令信号 19 矯正判定信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Grid connection inverter 2 Solar cell 3 Commercial system power supply 4 Input capacitor 5 High frequency inverter bridge 6 High frequency transformer 7 Diode bridge 8 DC reactor 9 Commercial frequency inverter bridge 10 Interconnection relay 11 AC filter 12 Signal processing operation circuit 13 Hysteresis comparator 14 NOT circuit 15 Return control circuit 16 Current detector 17 Current detector 18 Current command signal 19 Correction judgment signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H02M 7/527 H02M 7/527 (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 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/67 H02M 7/48 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H02M 7/527 H02M 7/527 (72) Inventor Satoshi Fujii 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp Corporation (58 ) Surveyed field (Int.Cl. 7 , DB name) G05F 1/67 H02M 7/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 太陽電池からの直流電源から発生する直
流電力を交流に変換し、既存の商用電源に供給する系統
連系型インバータであって、 インバータ出力電流を制御量として、該制御量に対し
て、電流指令信号の上限値、下限値を設定して前記制御
量の実際値が電流指令信号の上限値と下限値の間の一定
幅をもった範囲内で繰り返し往復するようにスイッチン
グ素子を制御するオンオフ制御する系統連系インバータ
において、 スイッチングの度毎の、インバータ出力電流の微小増減
に伴う太陽電池出力電力、もしくは電流の微小増減を検
出して、前記電流指令信号の振幅値の大きさを微小変化
させることにより、太陽電池の最大点追尾制御を行うこ
とを特徴とする系統連系型インバータ。
1. A grid-connected inverter that converts DC power generated from a DC power supply from a solar cell into AC and supplies the AC power to an existing commercial power supply, wherein the inverter output current is used as a control amount, and On the other hand, an upper limit value and a lower limit value of the current command signal are set, and the switching element is set so that the actual value of the control amount repeatedly reciprocates within a range having a certain width between the upper limit value and the lower limit value of the current command signal. In a system-interconnected inverter that controls on / off control of the power supply, a small increase or decrease in the solar cell output power or a current associated with a small increase or decrease in the inverter output current is detected for each switching, and a magnitude of the amplitude value of the current command signal is detected. A grid-connected inverter characterized by performing maximum point tracking control of a solar cell by minutely changing its length.
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