轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)換裝置。所述轉(zhuǎn)換裝置包括：直流母線，該直流母線被設(shè)置在直流電源和交流電源之間；第一轉(zhuǎn)換器，該第一轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在直流電源和直流母線之間以執(zhí)行直流/直流轉(zhuǎn)換；第二轉(zhuǎn)換器，該第二轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在直流母線和交流電源之間以執(zhí)行直流/交流或交流/直流轉(zhuǎn)換；和控制單元，該控制單元被配置為選擇性地使第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器在交流電源的一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行操作，以交替地產(chǎn)生交流波形的絕對(duì)值的一部分和直流波形來(lái)作為直流母線的電壓，其中控制單元在應(yīng)該與交流波形和直流波形彼此連接的不連續(xù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，將在正方向上的補(bǔ)償值添加到直流母線的電壓目標(biāo)值。
【專利說(shuō)明】
轉(zhuǎn)換裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置執(zhí)行從直流至交流的轉(zhuǎn)換或從交流至直流的轉(zhuǎn)換。
【背景技術(shù)】
[0002 ] 一般地，基于直流電源輸出交流電力的轉(zhuǎn)換裝置包括:升壓電路，該升壓電路使直流電源的電壓升壓到等于或高于要求的交流峰值的恒定的水平，并且將升壓的電壓輸出到直流母線;和逆變器，該逆變器通過(guò)開(kāi)關(guān)調(diào)制直流母線的恒定電壓以便具有交流波形，并且輸出調(diào)制的電壓。升壓電路和逆變器每個(gè)恒定地執(zhí)行高頻開(kāi)關(guān)。由于高頻開(kāi)關(guān)，相應(yīng)的開(kāi)關(guān)損耗發(fā)生，并且這引起轉(zhuǎn)換效率的劣化。為了減少這樣的開(kāi)關(guān)損耗以增強(qiáng)轉(zhuǎn)換效率，本發(fā)明人已經(jīng)提出了最小化高頻開(kāi)關(guān)的次數(shù)的轉(zhuǎn)換裝置(參見(jiàn)專利文獻(xiàn)I)。
[0003]這個(gè)轉(zhuǎn)換裝置的基本操作如下:基于要求的交流波形和直流電源的電壓之間的比較，當(dāng)電壓需要被升壓時(shí)，升壓電路執(zhí)行升壓操作以形成交流波形，并且當(dāng)電壓不需要升壓時(shí)，升壓操作被停止并且逆變器執(zhí)行高頻開(kāi)關(guān)。因而，高頻開(kāi)關(guān)的次數(shù)能夠整體地減少。
[0004]引用列表
[0005][專利文獻(xiàn)]
[0006]專利文獻(xiàn)I:日本專利N0.5618022

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007][技術(shù)問(wèn)題]
[0008]然而，在執(zhí)行減少如上所述的高頻開(kāi)關(guān)的次數(shù)的操作的情況下，結(jié)果，在一個(gè)周期中的交流波形由兩個(gè)電路(升壓電路和逆變器)交替地產(chǎn)生。因此，在直流母線上，在從交流波形的絕對(duì)值到直流波形的改變發(fā)生的點(diǎn)處失去了波形連續(xù)性，并且因而不連續(xù)點(diǎn)出現(xiàn)。
[0009]—般地，不連續(xù)點(diǎn)對(duì)于最終的輸出電流的畸變率的影響如此微弱以致不存在實(shí)際的問(wèn)題。然而，在一些情況下，諸如多個(gè)升壓電路連接到直流母線的情況，由直流電抗器的電感和直流母線的靜電電容確定的電路的特征頻率增加以接近于反饋控制的頻率。在這樣的情況下，不能夠抑制從作為起始點(diǎn)的不連續(xù)點(diǎn)發(fā)生的電流振蕩，可能增加輸出電流的畸變。
[0010]鑒于以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是使由兩個(gè)電路交替地產(chǎn)生在一個(gè)周期中的交流波形的轉(zhuǎn)換裝置能夠通過(guò)將直流母線上的電壓的不連續(xù)點(diǎn)進(jìn)行校正以實(shí)現(xiàn)連續(xù)性而輸出高質(zhì)量電力。
[0011][問(wèn)題的解決方案]
[0012]本發(fā)明是介于直流電源和交流電源之間的轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置包括:直流母線，該直流母線被設(shè)置在直流電源和交流電源之間；第一轉(zhuǎn)換器，該第一轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在直流電源和直流母線之間，并且被配置為執(zhí)行直流/直流轉(zhuǎn)換;第二轉(zhuǎn)換器，該第二轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在直流母線和交流電源之間，并且被配置為執(zhí)行直流/交流轉(zhuǎn)換或交流/直流轉(zhuǎn)換;和控制單元，該控制單元被配置為選擇性地使第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器在交流電源的一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行操作，以交替地產(chǎn)生交流波形的絕對(duì)值的一部分和直流波形類作為直流母線的電壓，其中控制單元在應(yīng)該與交流波形和直流波形彼此連接的不連續(xù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，將在正方向上的補(bǔ)償值添加到直流母線的電壓目標(biāo)值。
[0013][有利效果]
[0014]根據(jù)本發(fā)明，在由兩個(gè)電路交替地產(chǎn)生在一個(gè)周期中的交流波形的轉(zhuǎn)換裝置中，直流母線上的電壓的不連續(xù)點(diǎn)被校正并且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)性。因而，能夠輸出高質(zhì)量電力。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是示出包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的逆變器裝置的系統(tǒng)的示例的框圖；
[0016]圖2是逆變器裝置的電路圖的示例；
[0017]圖3是控制單元的框圖；
[0018]圖4是示出直流輸入電壓檢測(cè)值和升壓電路電流檢測(cè)值的時(shí)間變化的仿真結(jié)果的不例的曲線圖；
[0019]圖5是示出平均處理單元將直流輸入電壓檢測(cè)值平均的方式的圖；
[0020]圖6是用于解釋通過(guò)控制處理單元的控制處理的控制框圖；
[0021]圖7是示出用于升壓電路和逆變器電路的控制處理的流程圖；
[0022]圖8是曲線圖，其中(a)示出在通過(guò)控制處理單元計(jì)算的反饋控制中的升壓電流目標(biāo)值的仿真結(jié)果的示例，并且當(dāng)根據(jù)升壓電路電流目標(biāo)值執(zhí)行控制時(shí)獲得升壓電路電流檢測(cè)值，并且(b)示出在通過(guò)控制處理單元計(jì)算的反饋控制中的升壓電路電壓目標(biāo)值的仿真結(jié)果的示例，并且當(dāng)根據(jù)升壓電路電壓目標(biāo)值執(zhí)行控制時(shí)獲得升壓電路電壓檢測(cè)值；
[0023]圖9是示出逆變器輸出電壓目標(biāo)值的示例的圖；
[0024]圖10是曲線圖，其中(a)示出升壓電路載波和升壓電路參考波之間的比較，并且(b)示出由升壓電路控制單元產(chǎn)生的、用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)波形；
[0025]圖11是曲線圖，其中(a)示出逆變器電路載波和逆變器電路參考波之間的比較，并且(b)示出由逆變器電路控制單元產(chǎn)生的、用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)波形，并且(C)示出由逆變器電路控制單元產(chǎn)生的、用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)波形；
[0026]圖12是示出用于開(kāi)關(guān)元件的參考波和驅(qū)動(dòng)波形的示例、以及從逆變器裝置輸出的交流電源的電流波形的示例的圖；
[0027]圖13是曲線圖，其中(a)示出從商用電源系統(tǒng)、逆變器電路輸出的交流電壓的電壓波形和在交流電抗器的兩端之間的電壓，并且(b)示出交流電抗器中流動(dòng)的電流的波形；
[0028]圖14是在實(shí)施例和比較例中的交流輸出波形的示例；
[0029]圖15是示出包括交流-直流轉(zhuǎn)換裝置的蓄電系統(tǒng)的示例的框圖；
[0030]圖16是轉(zhuǎn)換裝置的電路圖的示例；
[0031]圖17是概念性地示出轉(zhuǎn)換裝置的操作的電壓波形圖；
[0032]圖18是示出電壓目標(biāo)值作為直流母線電壓的示例的圖；
[0033]圖19是波形圖，其中上圖是在連續(xù)性補(bǔ)償之前的直流母線電壓的波形的示例，并且下圖是基于補(bǔ)償項(xiàng)的波形的示例；
[0034]圖20是在其中補(bǔ)償項(xiàng)已經(jīng)添加到直流母線電壓的情況下在連續(xù)性補(bǔ)償之后的直流母線電壓的波形；
[0035]圖21是波形圖，其中具有更短波長(zhǎng)的波形是流過(guò)直流電抗器的電流(即升壓電路電流檢測(cè)值)的波形，并且具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的波形是輸出電流的波形；
[0036]圖22是對(duì)于升壓電路的電壓目標(biāo)值的波形圖；
[0037]圖23是升壓電路電壓檢測(cè)值的波形圖；
[0038]圖24是波形圖，其中具有更短波長(zhǎng)的波形是流經(jīng)直流電抗器的電流(即升壓電路電流檢測(cè)值)的波形，并且具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的波形是輸出電流的波形；
[0039]圖25是對(duì)于升壓電路的電壓目標(biāo)值的波形圖；
[0040]圖26是升壓電路電壓檢測(cè)值的波形圖；
[0041]圖27是不具有補(bǔ)償項(xiàng)的波形的實(shí)驗(yàn)的示例;并且
[0042]圖28是具有補(bǔ)償項(xiàng)的波形的實(shí)驗(yàn)的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0043][實(shí)施例概略]
[0044]本發(fā)明的實(shí)施例的概略包括至少如下。
[0045](I)介于直流電源和交流電源之間的轉(zhuǎn)換裝置包括:直流母線，該直流母線設(shè)置在直流電源和交流電源之間；第一轉(zhuǎn)換器，該第一轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在直流電源和直流母線之間并且被配置為執(zhí)行直流/直流轉(zhuǎn)換;第二轉(zhuǎn)換器，該第二轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在直流母線和交流電源之間并且被配置為執(zhí)行直流/交流轉(zhuǎn)換或交流/直流轉(zhuǎn)換;和控制單元，該控制單元被配置為選擇性地使第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器在交流電源的一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行操作，以交替地產(chǎn)生交流波形的絕對(duì)值的一部分和直流波形來(lái)作為直流母線的電壓，其中控制單元在應(yīng)該與其中交流波形和直流波形彼此連接的不連續(xù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，將在正方向上的補(bǔ)償值添加到對(duì)于直流母線的電壓目標(biāo)值。
[0046]根據(jù)以上(I)的轉(zhuǎn)換裝置，盡管其中交流波形和直流波形彼此連接的點(diǎn)原來(lái)是不具有平滑性的不連續(xù)點(diǎn)，控制單元在應(yīng)該與不連續(xù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，添加在正方向上的補(bǔ)償值，并且輸出結(jié)果值，由此能夠?qū)⒉贿B續(xù)點(diǎn)改變?yōu)檫B續(xù)點(diǎn)。
[0047]因而，在由兩個(gè)電路交替地在一個(gè)周期中產(chǎn)生交流波形的轉(zhuǎn)換裝置中，能夠校正直流母線的電壓的不連續(xù)點(diǎn)并且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)性。因而，能夠輸出高質(zhì)量電力。
[0048](2)在以上(I)的轉(zhuǎn)換裝置中，例如，補(bǔ)償值由尖塔波形信號(hào)來(lái)表示，并且尖塔波形信號(hào)由在不連續(xù)點(diǎn)處具有峰并且隨著離不連續(xù)點(diǎn)的距離的增加而變得接近于零的函數(shù)來(lái)
[0049]在這樣的情況下，當(dāng)不連續(xù)點(diǎn)以精確的方式改變?yōu)檫B續(xù)點(diǎn)時(shí)，能夠抑制對(duì)于在不連續(xù)點(diǎn)的附近的波形的不必要的影響。
[0050](3)在以上(2)的轉(zhuǎn)換裝置中，例如，在尚未被添加補(bǔ)償值的補(bǔ)償前的直流母線的電壓目標(biāo)值是Vox*，用于給予補(bǔ)償值的補(bǔ)償項(xiàng)是Vcp，并且補(bǔ)償后的電壓目標(biāo)值是Vo*的情況下，滿足以下表達(dá)式:
[0051]Vo* = Vox*+Vcp，并且
[0052]補(bǔ)償項(xiàng)Vcp如下表示:
[0053]Vcp = a X exp{-( | Vgf-1 Vinv* | | )/b}，
[0054]其中，Vgf是直流電源電壓，Vinv*是交流側(cè)電壓目標(biāo)值，a是與Vox*成比例的值，并且b是常數(shù)。
[0055]因而，通過(guò)簡(jiǎn)單地將補(bǔ)償項(xiàng)添加到電壓目標(biāo)值，能夠在不增加硬件的情況下實(shí)現(xiàn)連續(xù)性。
[0056](4)在以上(I)至(3)中的任一個(gè)的轉(zhuǎn)換裝置中，例如，在第二轉(zhuǎn)換器執(zhí)行直流/交流轉(zhuǎn)換的情況下，補(bǔ)償值被并入對(duì)于第一轉(zhuǎn)換器的直流母線的電壓目標(biāo)值中，并且在第二轉(zhuǎn)換器執(zhí)行交流/直流轉(zhuǎn)換的情況下，補(bǔ)償值被并入對(duì)于第二轉(zhuǎn)換器的直流母線的電壓目標(biāo)值中。
[0057]這樣，因?yàn)檠a(bǔ)償值被并入電壓目標(biāo)值，能夠在不增加硬件的情況下、在直流至交流的情況下或者相反的情況下通過(guò)改變電壓目標(biāo)值而將不連續(xù)點(diǎn)改變?yōu)檫B續(xù)點(diǎn)。
[0058][實(shí)施例的細(xì)節(jié)]
[0059]在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0060]解釋的次序如下:首先，將描述轉(zhuǎn)換裝置(直流至交流，交流至直流)的基本配置和基本操作，進(jìn)而將描述對(duì)于直流母線電壓的連續(xù)性的控制。
[0061 ]〈具有系統(tǒng)互連功能的直流至交流轉(zhuǎn)換裝置〉
[0062]首先，將詳細(xì)描述具有系統(tǒng)互連功能的直流至交流轉(zhuǎn)換裝置(下文中，簡(jiǎn)單稱之為逆變器裝置)。
[0063][總體配置]
[0064]圖1是示出包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的逆變器裝置的系統(tǒng)的示例的框圖。在圖1中，作為直流電源的光伏板2連接到逆變器裝置I的輸入端，并且交流商用電力系統(tǒng)3(交流系統(tǒng))連接到逆變器裝置I的輸出端。這個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行互連操作以將由光伏板2產(chǎn)生的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力并且將交流電力輸出到商用電力系統(tǒng)3。
[0065]逆變器裝置I包括:升壓電路(直流/直流轉(zhuǎn)換器)10，該升壓電路10接收從光伏板2輸出的直流電力;逆變器電路(直流/交流逆變器)11，該逆變器電路11將從升壓電路1給出的電力轉(zhuǎn)換為交流電力并且將交流電力輸出到商用電力系統(tǒng)3;以及控制單元12，該控制單元12控制這些電路10和11的操作。
[0066]圖2是逆變器裝置I的電路圖的示例。
[0067]升壓電路10包括直流電抗器15、二極管16和開(kāi)關(guān)元件Qb，該開(kāi)關(guān)元件Qb由絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等構(gòu)成，以形成升壓斬波器電路。
[0068]在升壓電路10的輸入側(cè)上，設(shè)置了第一電壓傳感器17、第一電流傳感器18和電容器26，該電容器26用于濾波。
[0069]第一電壓傳感器17檢測(cè)從光伏板2輸出進(jìn)而輸入到升壓電路10的直流電力的直流輸入電壓檢測(cè)值Vg(直流輸入電壓值)，并且將直流輸入電壓檢測(cè)值Vg輸出到控制單元12。第一電流傳感器18檢測(cè)流進(jìn)直流電抗器15的電流的升壓電路電流檢測(cè)值I i η (直流輸入電流值)，并且將升壓電路電流檢測(cè)值Iin輸出到控制單元12。為了檢測(cè)直流輸入電流檢測(cè)值Ig，電流傳感器可進(jìn)一步設(shè)置在電容器26的前面的級(jí)處。
[0070]控制單元12具有以下功能:由直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和升壓電路電流檢測(cè)值Iin計(jì)算輸入功率Pin，并且執(zhí)行對(duì)于光伏板2的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制。
[0071]如下所述，升壓電路10的開(kāi)關(guān)元件Qb受控，以便最小化開(kāi)關(guān)元件Qb執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作的次數(shù)和逆變器電路11執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作的次數(shù)的總和、和停止時(shí)段出現(xiàn)。因此，在開(kāi)關(guān)操作在升壓電路10中被執(zhí)行的時(shí)段期間，升壓電路10將升壓的電力輸出到逆變器電路11，并且在開(kāi)關(guān)操作被停止的時(shí)段期間，在未使其直流輸入電壓值升壓的情況下，升壓電路10將從光伏板2輸出進(jìn)而輸入到升壓電路10的直流電力輸出到逆變器電路11。
[0072]用于濾波的電容器19(濾波電容器)連接到升壓電路10和逆變器電路11之間的直流母線20。
[0073]逆變器電路11包括開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4，每個(gè)由場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)構(gòu)成。開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4形成全橋電路。
[0074]開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4連接到控制單元12，并且能夠受控于控制單元12?？刂茊卧?2執(zhí)行開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4的操作的PffM控制。由此，逆變器電路11將從升壓電路10給出的電力轉(zhuǎn)換為交流電力。
[0075]逆變器裝置I包括濾波器電路21，該濾波器電路21在逆變器電路11和商用電力系統(tǒng)3之間。
[0076]濾波器電路21由兩個(gè)交流電抗器22和電容器23(輸出濾波電容器)構(gòu)成，該電容器23設(shè)置在交流電抗器22的后面的級(jí)。濾波器電路21具有去除包含在從逆變器電路11輸出的交流電力中的高頻成分的功能。已經(jīng)由濾波器電路21從其去除高頻成分的交流電力被給予商用電力系統(tǒng)3。
[0077]因而，升壓電路10和逆變器電路11形成轉(zhuǎn)換單元，該轉(zhuǎn)換單元將從光伏板2輸出的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力并且將轉(zhuǎn)換的交流電力經(jīng)由濾波器電路21輸出到商用電力系統(tǒng)3。
[0078]用于檢測(cè)逆變器電流檢測(cè)值Iinv (在交流電抗器22中流動(dòng)的電流)的第二電流傳感器24連接到濾波器電路21，該逆變器電流檢測(cè)值Iinv是逆變器電路11的輸出的電流值。用于檢測(cè)在商用電力系統(tǒng)3側(cè)上的電壓值(系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va)的第二電壓傳感器25被連接在濾波器電路21和商用電力系統(tǒng)3之間。
[0079]第二電流傳感器24和第二電壓傳感器25分別將檢測(cè)到的逆變器電流檢測(cè)值Iinv和檢測(cè)到的系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va(交流系統(tǒng)的電壓值)輸出到控制單元12。盡管第二電流傳感器24設(shè)置在如圖2所示的電容器23的前面的級(jí)處，用于檢測(cè)逆變器裝置I的輸出電流的第三電流傳感器可以添加在電容器23的后面的級(jí)處。
[0080]基于系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va、逆變器電流檢測(cè)值Iinv、直流輸入電壓檢測(cè)值Vg、和升壓電路電流檢測(cè)值I in，控制單元12控制升壓電路1和逆變器電路11。
[0081][控制單元]
[0082]圖3是控制單元12的框圖。如圖3所示，控制單元12功能上具有控制處理單元30、升壓電路控制單元32、逆變器電路控制單元33和平均處理單元34。
[0083]控制單元12的一些或所有的功能可以配置成硬件電路，或可以通過(guò)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的軟件(計(jì)算機(jī)程序)實(shí)現(xiàn)。用于實(shí)現(xiàn)控制單元12的功能的這些軟件(計(jì)算機(jī)程序)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)裝置(未示出)中。
[0084]基于從控制處理單元30給出的目標(biāo)值和檢測(cè)值，升壓電路控制單元32控制升壓電路1的開(kāi)關(guān)元件Qb，由此使升壓電路1輸出具有與目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的電流的電力。
[0085]基于從控制處理單元30給出的目標(biāo)值和檢測(cè)值，逆變器電路控制單元33控制逆變器電路11的開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4，由此使逆變器電路11輸出具有與目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的電流的電力。
[0086]控制處理單元30接收直流輸入電壓檢測(cè)值Vg，升壓電路電流檢測(cè)值Iin、系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va、和逆變器電流檢測(cè)值Iinv。
[0087]控制處理單元30從直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和升壓電路電流檢測(cè)值Iin計(jì)算輸入功率Pin和其平均值〈Pin〉。
[0088]控制處理單元30具有以下功能:基于輸入功率平均值〈Pin〉設(shè)定直流輸入電流目標(biāo)值Ig*(后面將描述的)，并且執(zhí)行對(duì)于光伏板2的MPPT控制，并且執(zhí)行對(duì)于升壓電路10和逆變器電路11的反饋控制。
[0089]直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和升壓電路電流檢測(cè)值Iin被給予平均處理單元34和控制處理單元30。
[0090]平均處理單元34具有以下功能:在預(yù)定的時(shí)間間隔對(duì)從第一電壓傳感器17和第一電流傳感器18給出的直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和升壓電路電流檢測(cè)值Iin采樣，計(jì)算它們的分別的平均值，并且將平均的直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和平均的升壓電路電流檢測(cè)值Iin給予控制處理單元30。
[0091 ]圖4是示出直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和升壓電路電流檢測(cè)值I in的時(shí)間改變的仿真結(jié)果的示例的曲線圖。
[0092]直流輸入電流檢測(cè)值Ig是在相對(duì)于電容器26的輸入側(cè)上檢測(cè)的電流值。
[0093]如圖4所示，發(fā)現(xiàn)直流輸入電壓檢測(cè)值Vg、升壓電路電流檢測(cè)值Iin、和直流輸入電流檢測(cè)值Ig在系統(tǒng)電壓的半周期上變化。
[0094]直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和直流輸入電流檢測(cè)值Ig如圖4所示的周期地變化的原因如下。也就是，升壓電路電流檢測(cè)值Iin根據(jù)升壓電路10和逆變器電路11的操作在幾乎OA和在交流周期的半周期中的峰值之間大大地變化。因此，不能夠由電容器26完全地去除變化成分，并且直流輸入電流檢測(cè)值Ig被檢測(cè)為包含在交流周期的半周期中變化的成分的脈動(dòng)電流。另一方面，光伏板的輸出電壓依賴于輸出電流變化。
[0095]因此，發(fā)生在直流輸入電壓檢測(cè)值Vg中的周期變化的周期是從逆變器裝置I輸出的交流電力的半周期。
[0096]平均處理單元34使直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和升壓電路電流檢測(cè)值Iin平均，以便抑制以上周期變化的影響。
[0097]圖5是示出平均處理單元34使直流輸入電壓檢測(cè)值Vg平均的方式的圖。
[0098]平均處理單元34對(duì)給出的直流輸入電壓檢測(cè)值Vg采樣在從時(shí)刻tl到時(shí)刻t2的時(shí)段L期間在預(yù)定的時(shí)間間隔At采樣多次(在圖5中用實(shí)心點(diǎn)表示的時(shí)刻)，并且計(jì)算已獲得的多個(gè)直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的平均值。
[0099]這里，平均處理單元34將時(shí)段L設(shè)定為商用電力系統(tǒng)3的周期的長(zhǎng)度的一半。另外，平均處理單元34將時(shí)間間隔△ t設(shè)定為足夠地短于商用電力系統(tǒng)3的周期的長(zhǎng)度的一半。
[0100]因而，平均處理單元34能夠使用盡可能短的采樣時(shí)段精確地獲得直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的平均值，其與商用電力系統(tǒng)3的周期同步地周期性變化。
[0101]采樣的時(shí)間間隔At可以設(shè)定在例如商用電力系統(tǒng)3的周期的1/100至1/1000、或20微秒至200微秒。
[0102]平均處理單元34可預(yù)先存儲(chǔ)時(shí)段L，或可以從第二電壓傳感器25獲取系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va，并且基于商用電力系統(tǒng)3的周期設(shè)定時(shí)段L。
[0103]這里，時(shí)段L被設(shè)定為商用電力系統(tǒng)3的周期的長(zhǎng)度的一半。如果時(shí)段L被設(shè)定為商用電力系統(tǒng)3的半周期，至少能夠精確地計(jì)算直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的平均值。這是因?yàn)橹绷鬏斎腚妷簷z測(cè)值Vg如上所述根據(jù)升壓電路10和逆變器電路11的操作在商用電力系統(tǒng)3的半周期中周期地變化。
[0104]因此，如果被要求為將時(shí)段L設(shè)定為更長(zhǎng)，時(shí)段L可以設(shè)定為商用電力系統(tǒng)3的整數(shù)多個(gè)半周期，例如商用電力系統(tǒng)3的半周期的三倍或四倍。因而，能夠基于周期把握電壓變化。
[0105]如上所述，正如在直流輸入電壓檢測(cè)值Vg中，升壓電路電流檢測(cè)值Iin也在商用電力系統(tǒng)3的半周期中周期地變化。
[0106]因此，平均處理單元34也通過(guò)與圖5中示出的直流輸入電壓檢測(cè)值Vg相同的方法來(lái)計(jì)算升壓電路電流檢測(cè)值Iin的平均值。
[0107]控制處理單元30順序地計(jì)算每個(gè)時(shí)段L的直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的平均值和升壓電路電流檢測(cè)值Iin的平均值。
[0108]平均處理單元34將計(jì)算的直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的平均值和計(jì)算的升壓電路電流檢測(cè)值I in的平均值給予控制處理單元30。
[0109]在本實(shí)施例中，如上所述，平均處理單元34計(jì)算直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的平均值(直流輸入電壓平均值<Vg>)和升壓電路電流檢測(cè)值Iin的平均值(升壓電路電流平均值〈Iin>)，并且控制處理單元30使用這些值控制升壓電路10和逆變器電路11同時(shí)執(zhí)行對(duì)于光伏板2的MPPT控制。因此，即使來(lái)自光伏板2的直流電流變化至不穩(wěn)定，控制單元12能夠精確地將光伏板2的輸出獲得為直流輸入電壓平均值<Vg>和升壓電路電流平均值<Iin>，其中已經(jīng)去除由于逆變器裝置I的操作產(chǎn)生的變化成分。結(jié)果，變得能夠適當(dāng)?shù)貓?zhí)行MPPT控制并且有效地抑制光伏板2的發(fā)電效率的減少。
[0110]如上所述，在從光伏板2輸出的直流電力的電壓(直流輸入電壓檢測(cè)值Vg)或電流(升壓電路電流檢測(cè)值Iin)由于逆變器裝置I的操作而變化的情況下，變化的周期與從逆變器電路11輸出的交流電力的半周期(商用電力系統(tǒng)3的半周期)一致。
[0111]在這方面，在本實(shí)施例中，直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和升壓電路電流檢測(cè)值Iin每個(gè)在被設(shè)定為商用電力系統(tǒng)3的周期的長(zhǎng)度的一半的時(shí)段L期間在短于交流系統(tǒng)的半周期的時(shí)間間隔At下被采樣多次，并且從采樣的結(jié)果計(jì)算直流輸入電壓平均值<Vg>和升壓電路電流平均值<Iin>。因此，即使直流電流的電壓和電流周期地變化，在采樣周期盡可能多地縮短的情況下，直流輸入電壓平均值<Vg>和升壓電路電流平均值<Iin>能夠精確地得以計(jì)笪并ο
[0112]控制處理單元30基于以上輸入電力平均值〈Pin〉來(lái)設(shè)定直流輸入電流目標(biāo)值Ig*，并且基于設(shè)定的直流輸入電流目標(biāo)值Ig*和以上值來(lái)計(jì)算對(duì)于升壓電路10和逆變器電路11的相應(yīng)的目標(biāo)值。
[0113]控制處理單元30具有以下功能:將計(jì)算的目標(biāo)值給予升壓電路控制單元32和逆變器電路控制單元33并且執(zhí)行對(duì)于升壓電路10和逆變器電路11的反饋控制。
[0114]圖6是用于解釋通過(guò)控制處理單元30對(duì)于升壓電路10和逆變器電路11的反饋控制的控制框圖.
[0115]控制處理單元30包括如用于控制逆變器電路11、第一計(jì)算部41、第一加法器42、補(bǔ)償器43、和第二加法器44的功能部。
[0116]另外，控制處理單元30包括如用于控制升壓電路10、第二計(jì)算部51、第三加法器52、補(bǔ)償器53、和第四加法器54的功能部。
[0117]圖7是示出對(duì)于升壓電路10和逆變器電路11的控制處理的流程圖。在圖6中示出的功能部通過(guò)執(zhí)行在圖7中的流程圖中示出的處理來(lái)控制升壓電路10和逆變器電路11。
[0118]在下文中，將參考圖7描述對(duì)于升壓電路10和逆變器電路11的控制處理。
[0119]首先，控制處理單元30計(jì)算當(dāng)前的輸入功率平均值〈Pin〉(步驟S9)，并且將當(dāng)前的輸入功率平均值〈Pin〉與先前已計(jì)算出的輸入功率平均值〈Pin〉比較，以設(shè)定直流輸入電流目標(biāo)值Ig*(步驟SI)?；谝韵卤磉_(dá)式(I)計(jì)算輸入功率平均值〈Pin〉。
[0120]輸入功率平均值<Pin>=〈IinXVg>...(I)
[0121]在表達(dá)式(I)中，Iin是升壓電路電流檢測(cè)值，并且Vg是直流輸入電壓檢測(cè)值(直流輸入電壓值)。對(duì)于這些值，使用直流輸入電壓平均值<Vg>和升壓電路電流平均值<Iin>，該值是被平均處理單元34平均的值。
[0122]在除了表達(dá)式(I)并且與下面示出的控制相關(guān)的每個(gè)表達(dá)式中，未被平均的瞬時(shí)值用于升壓電路電流檢測(cè)值Iin和直流輸入電壓檢測(cè)值Vg。
[0123]符號(hào)〃?〃表示括號(hào)中的值的平均值。這相同地應(yīng)用于下文。
[0124]控制處理單元30將設(shè)定的直流輸入電流目標(biāo)值Ig*給予第一計(jì)算部41。
[0125]而且直流輸入電流目標(biāo)值Ig*、直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va被給予第一計(jì)算部41。
[0126]第一計(jì)算部41基于以下表達(dá)式(2)計(jì)算逆變器裝置I的輸出電流目標(biāo)值的平均值〈
Ia*>0
[0127]輸出電流目標(biāo)值的平均值<Ia*> = ri〈Ig*XVg>/〈Va>...(2)
[0128]其中η是表示逆變器裝置I的轉(zhuǎn)換效率的常數(shù)。
[0129]此外，第一計(jì)算部41基于以下表達(dá)式(3)計(jì)算輸出電流目標(biāo)值Ia*(步驟S2)。
[0130]這里，第一計(jì)算部41計(jì)算輸出電流目標(biāo)值Ia*作為具有與系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va相同的相位的正弦波。
[0131]輸出電流目標(biāo)值Ia*= (/"2) X〈Ia*>Xsintot...(3)
[0132]如上所述，第一計(jì)算部41基于輸入功率平均值〈Pin〉(直流電力的輸入功率值)和系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va計(jì)算輸出電流目標(biāo)值Ia*。
[0133]接著，如通過(guò)以下表達(dá)式(4)所示，第一計(jì)算部41計(jì)算逆變器電流目標(biāo)值I inv*(逆變器電路的電流目標(biāo)值)(步驟S3)，該值是用于控制逆變器電路11的電流目標(biāo)值。
[0134]逆變器電流目標(biāo)值Iinv*= Ia*+s CaVa...(4)
[0135]在表達(dá)式(4)中，Ca是電容器23(輸出濾波電容器)的靜電電容，并且s是拉普拉斯算子。
[0136]以上表達(dá)式(4)使用相對(duì)于時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)如下表示，
[0137]Iinv* = Ia*+CaX (d Va/dt)...(4a)
[0138]如果流經(jīng)電容器23的電流被檢測(cè)并且檢測(cè)到的電流用Ica表示，獲得以下表達(dá)式。
[0139]I inv* = Ia*+1ca...(4b)
[0140]在表達(dá)式(4)、(4a)和(4b)中，在右手側(cè)上的第二項(xiàng)是考慮到流過(guò)濾波器電路21的電容器23的電流而添加的值。
[0141]如以上表達(dá)式(3)所示，輸出電流目標(biāo)值Ia4皮計(jì)算為具有與系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va相同相位的正弦波。也就是，控制處理單元30控制逆變器電路11使得從逆變器裝置I輸出的交流電力的電流Ia(輸出電流)具有與系統(tǒng)電壓(系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va)相同的相位。
[0142]在計(jì)算逆變器電流目標(biāo)值Iinv*后，第一計(jì)算部41將逆變器電流目標(biāo)值Iinv*給予第一加法器42。
[0143]逆變器電路11基于逆變器電流目標(biāo)值Iinv*經(jīng)受反饋控制。
[0144]而且逆變器電流目標(biāo)值Iinv*、當(dāng)前逆變器電流檢測(cè)值Iinv被給予第一加法器42。
[0145]第一加法器42計(jì)算逆變器電流目標(biāo)值Iinv*和當(dāng)前逆變器電流檢測(cè)值Iinv之間的差，并且將計(jì)算的結(jié)果給予補(bǔ)償器43。
[0146]當(dāng)被給予差值時(shí)，補(bǔ)償器43基于比例系數(shù)等執(zhí)行計(jì)算，并且進(jìn)一步通過(guò)第二加法器44添加系統(tǒng)電壓Va，由此計(jì)算允許差值收斂的逆變器電壓參考值Vinv#，使得逆變器電流檢測(cè)值Iinv變成逆變器電流目標(biāo)值Iinv*。通過(guò)將逆變器電壓參考值Vinv#與從第一計(jì)算部41給出的直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓目標(biāo)值Vo*比較獲得的控制信號(hào)被給予逆變器電路控制單元33，由此使逆變器電路11根據(jù)逆變器電壓參考值Vinv#輸出電壓。
[0147]從逆變器電路11輸出的電壓被給予交流電抗器22，進(jìn)而反饋為新的逆變器電流檢測(cè)值Iinv。然后，在逆變器電流目標(biāo)值Iinv*和逆變器電流檢測(cè)值Iinv之間的差再次由第一加法器42計(jì)算，并且逆變器電路11基于上述差值而受控。
[0148]如上所述，逆變器電路11基于逆變器電流目標(biāo)值Iinv*和逆變器電流檢測(cè)值Iinv而經(jīng)受反饋控制(步驟S4)。
[0149]另一方面，通過(guò)第一計(jì)算部41計(jì)算的逆變器電流目標(biāo)值Iinv*、以及直流輸入電壓檢測(cè)值Vg和系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va被給予第二計(jì)算部51。
[0150]第二計(jì)算部51基于以下表達(dá)式(5)計(jì)算逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*(逆變器電路的電壓目標(biāo)值)(步驟S5)。
[0151]逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv* = Va+ZaIinv*...(5)
[0152 ]在表達(dá)式(5)中，Za是交流電抗器的阻抗。
[0153]以上表達(dá)式(5)使用相對(duì)于時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)如下表示。
[0154]Vinv* = Va+RaIinv*+LaX (d Iinv*/dt)...(5a)
[0155]其中Ra是交流電抗器的電阻，La是交流電抗器的電感，并且滿足(Za= Ra+sLa)。
[0156]在表達(dá)式(5)中的右手側(cè)的第二項(xiàng)并且在表達(dá)式(5a)中的右手側(cè)的第二項(xiàng)和第三項(xiàng)是考慮到在交流電抗器22的兩端之間產(chǎn)生的電壓而添加的值。
[0157]因而，在當(dāng)前實(shí)施例中，逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*基于為用于控制逆變器電路11的電流目標(biāo)值的逆變器電流目標(biāo)值Iinv*而被設(shè)定，使得從逆變器裝置I輸出的交流電力的電流具有與系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va相同的相位。
[0158]如上所述，作為在交流側(cè)上的目標(biāo)值的對(duì)于逆變器電路11的輸出目標(biāo)值(Iinv*，Vinv*)在逆變器電路11的電橋輸出端(即在逆變器電路11和濾波器電路21之間的電路連接點(diǎn)P)處被設(shè)定。因而，執(zhí)行系統(tǒng)互連使得目標(biāo)值被設(shè)定的點(diǎn)移動(dòng)到原始系統(tǒng)互連點(diǎn)(在商用電力系統(tǒng)3和濾波器電路21之間的電路連接點(diǎn))的前面的級(jí)，由此最終獲得適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)互連。
[0159]在計(jì)算逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*后，第二計(jì)算部51將電壓Vg或優(yōu)選地如在直流電源側(cè)上的電壓Vdc的以下的直流電壓Vgf與逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值比較，并且如以下表達(dá)式(6)所示，將更大的一個(gè)確定為升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*(步驟S6)。直流電壓Vgf是通過(guò)考慮由于直流電抗器15的阻抗Z對(duì)于Vg產(chǎn)生的電壓降而計(jì)算的電壓，并且在升壓電路電流由I in表示的情況下，Vgf表示為Vgf = Vg-Zi in。因此，Vo*能夠如下表示。
[0160]Vo*=Max(Vg_ZIin，Vinv*的絕對(duì)值)...(6)
[0161]以上表達(dá)式(6)使用相對(duì)于時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)如下表示
[0162]Vo*=Max(Vg_(RIin+L(d Iin/dt) ,Vinv*的絕對(duì)值)...(6a)
[0163]其中R是直流電抗器的電阻，L是直流電抗器的電感，并且滿足(Z = R+sL)。
[0164]此外，第二計(jì)算部51基于以下表達(dá)式(7)計(jì)算升壓電路電流目標(biāo)值Iin*(步驟S7)。
[0165]升壓電路電流目標(biāo)值Iin*={(Iinv* X Vinv*) + (s C Vo*) X Vo*}/(Vg_ZIin)...(7)
[0166]在表達(dá)式(7)中，C是電容器19(濾波電容器)的靜電電容，并且s是拉普拉斯算子。
[0167]以上表達(dá)式(7)使用相對(duì)于時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)如下表示。
[0168]Iin*={(Iinv*XVinv*)+CX(d Vo*/dt)XVo*}/{Vg-(R+sL)Iin}...(7a)
[0169]如果流過(guò)電容器19的電流被檢測(cè)并且檢測(cè)到的電流用Ic表示，獲得以下表達(dá)式。
[0170]Iin*= {(Iinv* X Vinv*)+Ic X Vo*}/{Vg-ZIin}...(7b)
[0171 ] 在表達(dá)式(7)、( 7a)和(7b)中，被添加到逆變器電流目標(biāo)值I inv*和逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的乘積的項(xiàng)是考慮到通過(guò)電容器19的無(wú)功功率而被添加的值。也就是，考慮到除逆變器電路11的功率目標(biāo)值以外的無(wú)功功率允許更精確的計(jì)算Iin*的值。
[0172]此外，如果逆變器裝置I的功率損耗Plqss預(yù)先被測(cè)量，以上表達(dá)式(7a)能夠如下表不O
[0173]Iin*= {(Iinv* X Vinv*)+CX (d Vo*/dt) X Vo*+Ploss}/{Vg-ZIin}...(7c)
[0174]類似地，以上表達(dá)式(7b)能夠如下表示。
[0175]Iin*= {(Iinv* X Vinv*)+Ic X Vo*+Ploss}/{Vg-ZIin}...(7d)
[0176]在這樣的情況下，考慮到除逆變器電路11的功率目標(biāo)值以外的無(wú)功功率和功率損耗Plqss允許更嚴(yán)格的計(jì)算I in*的值。
[0177]如果電容器19的靜電電容C和功率損耗Plqss充分小于(Iinv* X Vinv*)，則獲得以下表達(dá)式(8)。通過(guò)這個(gè)表達(dá)式(8)計(jì)算的Iin*能夠用作包含在表達(dá)式(6)，(6a) ,(7),(7a),(7b)，(7c)，和(7d)的右手側(cè)中的Iin。
[0178]升壓電路電流目標(biāo)值Iin*= (Iinv*XVinv*)/Vg...(8)
[0179]在計(jì)算升壓電路電流目標(biāo)值Iin*后，第二計(jì)算部51將升壓電路電流目標(biāo)值Iin*給予第三加法器52。
[0180]升壓電路10基于升壓電路電流目標(biāo)值Iin*經(jīng)受反饋控制。
[0181]而且升壓電路電流目標(biāo)值Iin*、當(dāng)前升壓電路電流檢測(cè)值Iin被給予第三加法器52。
[0182]第三加法器52計(jì)算升壓電路電流目標(biāo)值Iin*和當(dāng)前升壓電路電流檢測(cè)值Iin之間的差，并且將計(jì)算的結(jié)果給予補(bǔ)償器53。
[0183]當(dāng)被給予以上差值時(shí)，補(bǔ)償器53基于比例系數(shù)等執(zhí)行計(jì)算，并且進(jìn)一步通過(guò)第四加法器54從直流輸入電壓檢測(cè)值Vg減去結(jié)果值，由此計(jì)算允許差值收斂的升壓電路電壓參考值Vbc#，使得升壓電路電流檢測(cè)值Iin變成升壓電路電流目標(biāo)值Iin*。通過(guò)將升壓電路電壓參考值Vbc#與從第一計(jì)算部41給出的對(duì)于直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓目標(biāo)值Vo*比較而獲得的控制信號(hào)被給予升壓電路控制單元32，由此使升壓電路10根據(jù)升壓電路電壓參考值Vbc#輸出電壓。
[0184]從升壓電路10輸出的電力被給予直流電抗器15，進(jìn)而反饋為新的升壓電路電流檢測(cè)值Iin。然后，在升壓電路電流目標(biāo)值Iin*和升壓電路電流檢測(cè)值Iin之間的差再次通過(guò)第三加法器52計(jì)算，并且升壓電路10基于如上所述的差而受控。
[0185]如上所述，升壓電路10基于升壓電路電流目標(biāo)值Iin*和升壓電路電流檢測(cè)值Iin而經(jīng)受反饋控制(步驟S8)。
[0186]在以上步驟S8后，控制處理單元30基于以上表達(dá)式(I)計(jì)算當(dāng)前輸入功率平均值〈Pin〉(步驟 S9)。
[0187]基于與先前已計(jì)算的輸入功率平均值〈Pin〉的比較，控制處理單元30設(shè)定直流輸入電流目標(biāo)值Ig*，使得輸入功率平均值〈Pin〉變成最大值(遵循最大功率點(diǎn))。
[0188]因而，控制處理單元30控制升壓電路10和逆變器電路11同時(shí)執(zhí)行對(duì)于光伏板2的MPPT控制。
[0189]如上所述，控制處理單元30通過(guò)電流目標(biāo)值執(zhí)行對(duì)于逆變器電路11和升壓電路10的反饋控制。
[0190]圖8是曲線圖，其中(a)示出通過(guò)控制處理單元30在以上反饋控制中計(jì)算的升壓電路電流目標(biāo)值Iin*的仿真結(jié)果的示例，并且當(dāng)根據(jù)升壓電路電流目標(biāo)值Iin*執(zhí)行控制時(shí)獲得升壓電路電流檢測(cè)值Iin，并且(b)示出通過(guò)控制處理單元30在以上反饋控制中計(jì)算的升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*的仿真結(jié)果的示例，并且當(dāng)根據(jù)升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*執(zhí)行控制時(shí)獲得升壓電路電壓檢測(cè)值Vo。
[0191]如圖8的(a)中所示，發(fā)現(xiàn)的是，升壓電路電流檢測(cè)值Iin通過(guò)控制處理單元30根據(jù)升壓電路電流目標(biāo)值Iin*受控。
[0192]如圖8的(b)中所示，因?yàn)樯龎弘娐冯妷耗繕?biāo)值Vo*通過(guò)以上表達(dá)式(6)計(jì)算，升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*變化以便在逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值一般地等于或大于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的時(shí)段期間遵循逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值，并且在其它時(shí)段期間遵循直流輸入電壓檢測(cè)值Vg。
[0193]發(fā)現(xiàn)的是，升壓電路電壓檢測(cè)值Vo通過(guò)控制處理單元30根據(jù)升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*而受控。
[0194]圖9是示出逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的示例的圖。在圖9中，垂直軸線表示電壓并且水平軸線表示時(shí)間。虛線表示商用電力系統(tǒng)3的電壓波形，并且實(shí)線表示逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的波形。
[0195]逆變器電路11通過(guò)根據(jù)圖7中的流程圖的控制而輸出電力，將圖9中示出的逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*用作電壓目標(biāo)值。
[0196]因此，逆變器電路11輸出具有根據(jù)圖9中示出的逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的波形的電壓的電力。
[0197]如圖9所示，兩個(gè)波形具有幾乎相同的電壓值和相同的頻率，但是逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的相位比商用電力系統(tǒng)3的電壓的相位超前幾度。
[0198]當(dāng)前實(shí)施例的控制處理單元30使逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的相位比商用電力系統(tǒng)3的電壓的相位超前約三度，同時(shí)如上所述，執(zhí)行對(duì)于升壓電路10和逆變器電路11的反饋控制。
[0199]逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的相位被使得比商用電力系統(tǒng)3的電壓的相位超前的角的度數(shù)可以是幾度，并且如后面所述，角的度數(shù)設(shè)定在這個(gè)范圍內(nèi)使得與商用電力系統(tǒng)3的電壓波形不同的電壓波形的相位比商用電力系統(tǒng)3的電壓波形的相位超前90度。例如，相位超前角的度數(shù)被設(shè)定為大于O度并且小于10度。
[0200]如以上表達(dá)式(5)所示，相位超前角的度數(shù)通過(guò)系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va、交流電抗器22的電感La、以及逆變器電流目標(biāo)值Iinv*確定。給予這些值，系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Va和交流電抗器22的電感La是固定的值，該值不是控制目標(biāo)。因此，相位超前角的度數(shù)通過(guò)逆變器電流目標(biāo)值I inv*確定。
[0201 ] 如以上表達(dá)式(4)所示，逆變器電流目標(biāo)值I inv*通過(guò)輸出電流目標(biāo)值Ia*而確定。隨著輸出電流目標(biāo)值Ia*增加，逆變器電流目標(biāo)值I inv*的相位超前成分增加，并且逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的超前角(相位超前角)增加。
[0202]因?yàn)檩敵鲭娏髂繕?biāo)值Ia*通過(guò)以上表達(dá)式(2)計(jì)算，相位超前角由直流輸入電流目標(biāo)值Ig*調(diào)整。
[0203][對(duì)于升壓電路和逆變器電路的控制]
[0204]升壓電路控制單元32控制升壓電路10的開(kāi)關(guān)元件Qb。逆變器電路控制單元33控制逆變器電路11的開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4。
[0205]升壓電路控制單元32和逆變器電路控制單元33分別產(chǎn)生升壓電路載波和逆變器電路載波，并且分別地以作為從控制處理單元30給出的目標(biāo)值的升壓電路電壓參考值Vbc#和逆變器電壓參考值Vinv#調(diào)制這些載波，以產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)每個(gè)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)波形。
[0206]升壓電路控制單元32和逆變器電路控制單元33基于驅(qū)動(dòng)波形控制每個(gè)開(kāi)關(guān)元件，由此使升壓電路10和逆變器電路11分別輸出具有近似于升壓電路電流目標(biāo)值Iin*和逆變器電流目標(biāo)值Iinv*的電流波形的交流電力。
[0207]在圖10中，(a)是示出升壓電路載波和升壓電路電壓參考值Vbc#的波形之間的比較的曲線圖。在圖10的(a)中，垂直軸線表示電壓并且水平軸線表示時(shí)間。在圖10的(a)中，為了便于理解，與實(shí)際的波長(zhǎng)相比，升壓電路載波的波長(zhǎng)被加長(zhǎng)。
[0208]由升壓電路控制單元32產(chǎn)生的升壓電路載波是三角波，該三角波具有最小值〃0〃、并且具有設(shè)定在從控制處理單元30給出的升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*處的幅值A(chǔ)l。
[0209]升壓電路載波的頻率通過(guò)升壓電路控制單元32根據(jù)來(lái)自控制處理單元30的控制指令而設(shè)定，以便實(shí)現(xiàn)預(yù)定的占空比。
[0210]如上所述，升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*變化以便在逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值一般地等于或大于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的時(shí)段Wl期間遵循逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值，并且在其它時(shí)段期間遵循直流輸入電壓檢測(cè)值Vg。因此，升壓電路載波的幅值A(chǔ)l也根據(jù)升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*變化。
[0211]在當(dāng)前實(shí)施例中，直流輸入電壓檢測(cè)值Vg是250伏，并且商用電力系統(tǒng)3的電壓的幅值是288伏。
[0212]升壓電路電壓參考值Vbc#的波形(下文中可稱之為升壓電路參考波Vbc#)與通過(guò)控制處理單元30基于升壓電路電流目標(biāo)值Iin*而計(jì)算的值對(duì)應(yīng)，并且在逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值大于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的時(shí)段Wl期間具有正值。在時(shí)段Wl期間，升壓電路參考波Vbc#具有近似于由升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*產(chǎn)生的波形的形狀的波形，并且與升壓電路載波交叉。
[0213]升壓電路控制單元32將升壓電路載波與升壓電路參考波Vbc#比較，并且產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件Qb的驅(qū)動(dòng)波形，以便在作為對(duì)于直流電抗器15的兩端之間的電壓的目標(biāo)值的升壓電路參考波Vbc#等于或大于升壓電路載波的時(shí)段期間接通，并且在升壓電路參考波Vbc#等于或小于載波的時(shí)段期間斷開(kāi)。
[0214]在圖10中，(b)示出由升壓電路控制單元32產(chǎn)生的、用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件Qb的驅(qū)動(dòng)波形。在圖10的(b)中，垂直軸線表示電壓并且水平軸線表示時(shí)間。在圖10的(b)中水平軸線與圖10的(a)中的水平軸線一致。
[0215]驅(qū)動(dòng)波形表示開(kāi)關(guān)元件Qb的開(kāi)關(guān)操作。當(dāng)將驅(qū)動(dòng)波形給予開(kāi)關(guān)元件Qb時(shí)，使開(kāi)關(guān)元件Qb根據(jù)驅(qū)動(dòng)波形執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。驅(qū)動(dòng)波形形成控制指令以當(dāng)電壓是O伏時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件并且當(dāng)電壓是正電壓時(shí)接通開(kāi)關(guān)元件。
[0216]升壓電路控制單元32產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形，使得在逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值等于或大于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的時(shí)段Wl期間執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。因此，在絕對(duì)值等于或小于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的范圍中，開(kāi)關(guān)元件Qb受控以停止開(kāi)關(guān)操作。
[0217]每個(gè)脈沖寬度通過(guò)為三角波的升壓電路載波的截距確定。因此，脈沖寬度在電壓更高的部分處更大。
[0218]如上所述，升壓電路控制單元32以升壓電路參考波Vbc#調(diào)制升壓電路載波，以產(chǎn)生表示開(kāi)關(guān)的脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)波形。升壓電路控制單元32基于產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)波形執(zhí)行對(duì)于升壓電路1的開(kāi)關(guān)元件Qb的PffM控制。
[0219]在二極管16的正向上傳導(dǎo)電流的開(kāi)關(guān)元件Qbu被設(shè)置為與二極管16并聯(lián)的情況下，從用于開(kāi)關(guān)元件Qb的驅(qū)動(dòng)波形反轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)波形用于開(kāi)關(guān)元件Qbu。為了防止開(kāi)關(guān)元件Qb和開(kāi)關(guān)元件Qbu同時(shí)傳導(dǎo)電流，約I微秒的停滯時(shí)間設(shè)置在其中用于開(kāi)關(guān)元件Qbu的驅(qū)動(dòng)脈沖從斷開(kāi)切換到接通的部分處。
[0220]在圖11中，(a)是示出在逆變器電路載波和逆變器電壓參考值Vinv#的波形之間比較的曲線圖。在圖11的(a)中，垂直軸線表示電壓并且水平軸線表示時(shí)間。而且在圖11的(a)中，為了便于理解，與實(shí)際波長(zhǎng)相比，逆變器電路載波的波長(zhǎng)被加長(zhǎng)。
[0221]由逆變器電路控制單元33產(chǎn)生的逆變器電路載波是具有在O伏的幅值中心的三角波，并且其一側(cè)幅值被設(shè)定在升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*(對(duì)于電容器23的電壓目標(biāo)值)。因此，逆變器電路載波具有其幅值A(chǔ)2是直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的兩倍大(500伏)的時(shí)段和其幅值A(chǔ)2是商用電力系統(tǒng)3的電壓的兩倍大(最大576伏)的時(shí)段。
[0222]其頻率通過(guò)逆變器電路控制單元33根據(jù)來(lái)自控制處理單元30等的控制指令而設(shè)定，以便實(shí)現(xiàn)預(yù)定的占空比。
[0223]如上所述，升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*變化以在逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值一般地等于或大于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的時(shí)段Wl期間遵循逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值，并且在其它時(shí)段(即時(shí)段W2)期間遵循直流輸入電壓檢測(cè)值Vg。因此，逆變器電路載波的幅值A(chǔ)2也根據(jù)升壓電路電壓目標(biāo)值Vo*變化。
[0224]逆變器電壓參考值Vinv#的波形(下文中可以稱之為逆變器電路參考波Vinv#)與通過(guò)控制處理單元30基于逆變器電流目標(biāo)值Iinv*而計(jì)算的值對(duì)應(yīng)，并且設(shè)定為具有一般地與商用電力系統(tǒng)3的電壓幅值(288伏)相同的幅值。因此，逆變器電路參考波Vinv#在其中電壓值在-Vg和+Vg之間的范圍中與逆變器電路載波交叉。
[0225]逆變器電路控制單元33將逆變器電路載波與逆變器電路參考波Vinv#比較，并且產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4的驅(qū)動(dòng)波形，以便在作為電壓目標(biāo)值的逆變器電路參考波Vinv#等于或大于逆變器電路載波的時(shí)段期間接通，并且在逆變器電路參考波Vinv#等于或小于載波的時(shí)段期間斷開(kāi)。
[0226]在圖11中，(b)示出由逆變器電路控制單元33產(chǎn)生的、用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件Ql的驅(qū)動(dòng)波形。在圖11的(b)中，垂直軸線表示電壓并且水平軸線表示時(shí)間。在圖11的(b)中的水平軸線與圖11的(a)中的水平軸線一致。
[0227]逆變器電路控制單元33產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形使得在其中逆變器電路參考波Vinv#的電壓在-Vg和+Vg之間的范圍W2中執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。因此，在其它范圍中，開(kāi)關(guān)元件Ql受控以停止開(kāi)關(guān)操作。
[0228]在圖11中，(c)示出由逆變器電路控制單元33產(chǎn)生的、用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件Q3的驅(qū)動(dòng)波形。在圖11的(C)中，垂直軸線表示電壓并且水平軸線表示時(shí)間。
[0229]逆變器電路控制單元33將載波與圖(11)的(a)中的虛線表示的、從逆變器電路參考波Vinv#反轉(zhuǎn)的波形比較，以產(chǎn)生用于開(kāi)關(guān)元件Q3的驅(qū)動(dòng)波形。
[0230]而且在這樣的情況下，逆變器電路控制單元33產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形，使得在其中逆變器電路參考波Vinv#的(從其反轉(zhuǎn)的波形)電壓在-Vg和+Vg之間的范圍W2中執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。因此，在其它范圍中，開(kāi)關(guān)元件Q3受控以停止開(kāi)關(guān)操作。
[0231]逆變器電路控制單元33產(chǎn)生從用于開(kāi)關(guān)元件Ql的驅(qū)動(dòng)波形反轉(zhuǎn)的波形作為用于開(kāi)關(guān)元件Q2的驅(qū)動(dòng)波形，并且產(chǎn)生從用于開(kāi)關(guān)元件Q3的驅(qū)動(dòng)波形反轉(zhuǎn)的波形作為用于開(kāi)關(guān)元件Q4的驅(qū)動(dòng)波形。
[0232]如上所述，逆變器電路控制單元23以逆變器電路參考波Vinv#調(diào)制逆變器電路載波，以產(chǎn)生表示用于開(kāi)關(guān)的脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)波形。逆變器電路控制單元33基于產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)波形執(zhí)行對(duì)于逆變器電路11的開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4的PffM控制。
[0233]當(dāng)前實(shí)施例的升壓電路控制單元32使升壓電路10輸出電力，使得在直流電抗器15中流動(dòng)的電流與升壓電路電流目標(biāo)值Iin*—致。結(jié)果，使升壓電路10在逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值一般地等于或大于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的時(shí)段Wl(圖10)期間執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。升壓電路10輸出在時(shí)段Wl期間具有等于或大于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg并且近似于逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值的電壓的電力。另一方面，在其中逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值一般地等于或小于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的時(shí)段期間，升壓電路控制單元32停止升壓電路10的開(kāi)關(guān)操作。因此，在其中絕對(duì)值等于或小于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的時(shí)段期間，在沒(méi)有使其直流輸入電壓值升壓的情況下，升壓電路10將從光伏板2輸出的直流電力輸出到逆變器電路11。
[0234]當(dāng)前實(shí)施例的逆變器電路控制單元33使逆變器電路11輸出電力，使得在交流電抗器22中流動(dòng)的電流與逆變器電流目標(biāo)值Iinv*—致。結(jié)果，使逆變器電路11在其中逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*—般地在-Vg和+Vg之間的時(shí)段W2 (圖11)期間執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。也就是，使逆變器電路11在其中逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值等于或小于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的時(shí)段期間執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。
[0235]因此，當(dāng)升壓電路10的開(kāi)關(guān)操作停止時(shí)，逆變器電路11執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作以輸出近似于逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的交流電力。
[0236]因?yàn)槟孀兤麟娐穮⒖疾╒inv#和逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*彼此近似，它們?cè)趫D11的(a)中彼此重疊。
[0237]另一方面，在除了其中逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的電壓一般地在-Vg和+Vg之間的時(shí)段W2的時(shí)段中，逆變器電路控制單元33停止逆變器電路11的開(kāi)關(guān)操作。在這個(gè)時(shí)段期間，通過(guò)升壓電路10升壓的電力被給予逆變器電路11。因此，在沒(méi)有使其電壓降壓的情況下，開(kāi)關(guān)操作被停止的逆變器電路11輸出從升壓電路1給出的電力。
[0238]也就是，當(dāng)前實(shí)施例的逆變器裝置I使升壓電路10和逆變器電路11執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作，以便交替地在其間開(kāi)關(guān)，并且將其各自的輸出電力彼此疊加，由此輸出具有近似于逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的電壓波形的交流電力。
[0239]因而，在當(dāng)前實(shí)施例中，執(zhí)行控制使得，升壓電路10在輸出與逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值高于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的部分對(duì)應(yīng)的電壓的情況下被操作，并且逆變器電路11在輸出與逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值低于直流輸入電壓檢測(cè)值Vg的部分對(duì)應(yīng)的電壓的情況下被操作。因此，因?yàn)槟孀兤麟娐?1未使已被升壓電路10升壓的電力降壓，所以能夠減少電壓的降壓中的電位差，由此減少由于升壓電路的開(kāi)關(guān)導(dǎo)致的損耗并且能夠以增加的效率輸出交流電力。
[0240]此外，因?yàn)樯龎弘娐?0和逆變器電路11兩者都基于由控制單元12設(shè)定的逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*來(lái)操作，所以能夠抑制在被輸出以便交替地被開(kāi)關(guān)的升壓電路的電力和逆變器電路的電力之間的偏差或畸變的發(fā)生。
[0241]圖12是示出用于開(kāi)關(guān)元件的參考波和驅(qū)動(dòng)波形的示例和從逆變器裝置I輸出的交流電力的電流波形的示例的圖。
[0242]圖12，從最上側(cè)，示出用于逆變器電路的參考波Vinv#和載波、用于開(kāi)關(guān)元件Ql的驅(qū)動(dòng)波形、用于升壓電路的參考波Vbc#和載波、用于開(kāi)關(guān)元件Qb的驅(qū)動(dòng)波形、以及從逆變器裝置I輸出的交流電力的電流波形的目標(biāo)值和實(shí)際測(cè)量值的曲線圖。這些曲線圖的水平軸線表示時(shí)間，并且彼此一致。
[0243]如圖12所示，發(fā)現(xiàn)的是，輸出電流受控使得其實(shí)際的測(cè)量值Ia與目標(biāo)值Ia*—致。
[0244]另外，發(fā)現(xiàn)的是，升壓電路10的開(kāi)關(guān)元件Qb執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作的時(shí)段和逆變器電路11的開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作的時(shí)段受控以便一般地在其之間交替地切換。
[0245]在當(dāng)前實(shí)施例中，如圖8的(a)所示，升壓電路受控使得在直流電抗器15中流動(dòng)的電流與基于以上表達(dá)式(7)計(jì)算的電流目標(biāo)值Iin*—致。結(jié)果，升壓電路和逆變器電路的電壓具有如圖8的(b)所示的波形，并且變得能夠執(zhí)行這樣的操作使得升壓電路10和逆變器電路11的高頻開(kāi)關(guān)操作具有各自的停止時(shí)段并且一般交替地執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。
[0246]理想地，優(yōu)選的是升壓電路10和逆變器電路11“交替地”執(zhí)行高頻開(kāi)關(guān)使得其各自的高頻開(kāi)關(guān)的時(shí)段不彼此重疊。然而，實(shí)際上，即使兩個(gè)時(shí)段輕微地彼此重疊，只要停止時(shí)段為升壓電路10和逆變器電路11中的每個(gè)設(shè)置，就能夠減少損耗，導(dǎo)致效率的增加。
[0247][輸出的交流電力的電流相位]
[0248]當(dāng)前實(shí)施例的升壓電路10和逆變器電路11通過(guò)由控制單元12的控制將具有近似于逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*的電壓波形的交流電力輸出到連接在后面的級(jí)處的濾波器電路21。逆變器裝置I經(jīng)由濾波器電路21將交流電力輸出到商用電力系統(tǒng)3。
[0249]這里，如上所述，逆變器輸出電壓目標(biāo)值Vinv*由控制處理單元30產(chǎn)生以便具有比商用電力系統(tǒng)3的電壓相位超前幾度的電壓相位。
[0250]因此，由升壓電路10和逆變器電路11輸出的交流電壓也具有比商用電力系統(tǒng)3的電壓相位超前幾度的電壓相位。
[0251]結(jié)果，來(lái)自升壓電路10和逆變器電路11的交流電壓施加到濾波器電路21的交流電抗器22(圖2)的一端，并且商用電力系統(tǒng)3的電壓施加到另一端。因而，具有彼此偏移幾度的相位的電壓施加到交流電抗器22的各個(gè)端。
[0252]在圖13中，(a)是示出從逆變器電路11、商用電力系統(tǒng)3輸出的交流電壓、和交流電抗器22的兩端之間電壓的電壓波形的曲線圖。在圖13的(a)中，垂直軸線表示電壓并且水平軸線表示時(shí)間。
[0253]如圖13的(a)所示，當(dāng)具有彼此偏移幾度的相位的電壓施加到交流電抗器22的各個(gè)端時(shí)，交流電抗器22的兩端之間的電壓等于施加到交流電抗器22的各個(gè)端并且具有彼此偏移幾度的相位的電壓之間的差。
[0254]因此，如圖13的(a)所示，交流電抗器22的兩端之間的電壓的相位比商用電力系統(tǒng)3的電壓的相位超前90度。
[0255]在圖13中，(b)是示出在交流電抗器22中流動(dòng)的電流的波形的曲線圖。在圖13的(b)中，垂直軸線表示電流并且水平軸線表示時(shí)間。圖13的(b)中的水平軸線與圖13的(a)中的水平軸線一致。
[0256]交流電抗器22的電流相位比其電壓相位滯后90度。因此，如圖13的(b)所示，通過(guò)交流電抗器22輸出的交流電力的電流相位與商用電力系統(tǒng)3的電流相位同步。
[0257]因此，盡管從逆變器電路11輸出的電壓的相位比商用電力系統(tǒng)3的相位超前幾度，從逆變器電路11輸出的電流的相位與商用電力系統(tǒng)3的電流的相位一致。
[0258]因此，如圖12中最下面的曲線圖所示，從逆變器裝置I輸出的電流波形的相位與商用電力系統(tǒng)3的電壓相位一致。
[0259]結(jié)果，能夠輸出與商用電力系統(tǒng)3的電壓同相的交流電流，由此能夠抑制交流電力的功率因數(shù)的減少。
[0260]在圖14中，(a)是根據(jù)以上實(shí)施例的逆變器裝置I的交流輸出波形的示例。在這樣的情況下，例如升壓電路電流目標(biāo)值Iin*由表達(dá)式(7)給出。
[0261]因而，獲得具有與系統(tǒng)電壓同步的正弦波形的交流輸出電流。在這樣的情況下，功率因數(shù)是0.997并且總電流畸變率是4.6%，并且因而它們對(duì)于系統(tǒng)互連中的各自的標(biāo)準(zhǔn)值是足夠的，各自的標(biāo)準(zhǔn)值一般地分別設(shè)定在0.95或更高和在5%或更低。此外，二階畸變率是2.6 % (滿足3 %或更低)，三階畸變率是2.9%(滿足3 %或更低)，并且五階畸變率是0.3 %(滿足3%或更低)。
[0262]另一方面，圖14的(b)是當(dāng)逆變器裝置I根據(jù)由前述的專利文獻(xiàn)I中描述的以下表達(dá)式(9)規(guī)定的升壓電路電流目標(biāo)值受控時(shí)，獲得的交流輸出波形的示例。
[0263]Iin* = Ia*XVa/Vg...(9)
[0264]在這樣的情況下，交流輸出電流具有其峰明顯地畸變的波形。功率因數(shù)是0.947(不滿足0.95或更高)并且總電流畸變率是8.3 % (不滿足5 %或更低)，并且因而它們兩者都不滿足系統(tǒng)互連中的以上標(biāo)準(zhǔn)值。此外，二階畸變率是3.5%(不滿足3 %或更低)，三階畸變率是4.3%(不滿足3 %或更低)，并且五階畸變率是4.6%(不滿足3 %或更低)。
[0265]〈〈交流-直流轉(zhuǎn)換裝置》
[0266][總體配置]
[0267]接著，將描述執(zhí)行從交流至直流的電力轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換裝置IR的實(shí)施例。
[0268]圖15是示出包括轉(zhuǎn)換裝置IR的蓄電系統(tǒng)的示例的框圖。在圖15中，蓄電池2連接到轉(zhuǎn)換裝置IR的輸出端，并且商用電力系統(tǒng)3(交流系統(tǒng))連接到轉(zhuǎn)換裝置IR的輸入端。蓄電系統(tǒng)能夠?qū)纳逃秒娏ο到y(tǒng)3提供的電力從交流轉(zhuǎn)換為直流，并且將轉(zhuǎn)換的電力存儲(chǔ)在蓄電池2中。
[0269]轉(zhuǎn)換裝置IR包括:交流/直流轉(zhuǎn)換器IIu，該交流/直流轉(zhuǎn)換器I Iu將從商用電力系統(tǒng)3接收的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力；降壓電路(直流/直流轉(zhuǎn)換器)10d，該降壓電路1d將交流/直流轉(zhuǎn)換器I Iu的輸出電壓降壓；和控制單元12，該控制單元12控制這些電路1d和Ilu的操作。如從與圖1的比較顯而易見(jiàn)的是，能量流的方向反向。
[0270]圖16是轉(zhuǎn)換裝置IR的電路圖的示例。作為與圖2的不同，首先，在圖2中的光伏板2以蓄電池2B替換。另外，在轉(zhuǎn)換裝置IR中，在圖2中的升壓電路10以降壓電路1d替換，并且在圖2中的逆變器電路11以交流/直流轉(zhuǎn)換器I Iu替換，雖然其部件相同，該交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu也能夠與交流電抗器22協(xié)同來(lái)進(jìn)行升壓操作。
[0271]降壓電路1d設(shè)置有與圖2中相同的二極管16并聯(lián)的開(kāi)關(guān)元件Qb2。作為開(kāi)關(guān)元件Qb2，能夠使用例如示出的IGBT或FET。
[0272]轉(zhuǎn)換裝置IR的其它配置基本上與圖2中的逆變器裝置I的配置相同。因此，轉(zhuǎn)換裝置IR具有雙向性質(zhì)，并且當(dāng)光伏板被連接時(shí)能夠執(zhí)行與圖2中的逆變器裝置I中的操作相同的操作。另外，轉(zhuǎn)換裝置IR也能夠執(zhí)行通過(guò)將蓄電池2B的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力的自主操作。
[0273]在轉(zhuǎn)換裝置IR用作逆變器裝置的情況下，開(kāi)關(guān)元件Qb2受控于控制單元12，以便恒定地被斷開(kāi)(在IGBT的情況下)或以便與開(kāi)關(guān)元件Qb交替地接通(在FET的情況下)。另外，降壓電路1d用作升壓電路，并且交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu用作逆變器電路。
[0274]在基于商用交流系統(tǒng)3的交流電力對(duì)蓄電池2B充電的情況下，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4的操作，控制單元12能夠執(zhí)行同步整流。另外，通過(guò)在交流電抗器22的存在下執(zhí)行PffM控制，控制單元12能夠在執(zhí)行升壓操作的同時(shí)執(zhí)行整流。因而，交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu將從商用交流系統(tǒng)3給出的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力。
[0275]降壓電路1d形成降壓斬波器電路。開(kāi)關(guān)元件Qb和Qb2受控于控制單元12。
[0276]降壓電路1d的開(kāi)關(guān)操作受控使得，降壓電路1d執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作的時(shí)段和交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作的時(shí)段交替地切換。因此，在降壓電路1d執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作的時(shí)段期間，降壓電路1d將降壓的電壓輸出到蓄電池2B，并且在降壓電路1d停止開(kāi)關(guān)操作(開(kāi)關(guān)元件Qb是斷開(kāi)的并且開(kāi)關(guān)元件Qb2是接通的)的時(shí)段期間，降壓電路1d將從交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu輸出的并且輸入到降壓電路1d的直流電壓經(jīng)由直流電抗器15給予蓄電池2。
[0277][電壓波形的概略]
[0278]圖17是概念性地示出轉(zhuǎn)換裝置IR的操作的電壓波形圖。
[0279]在圖17中，(a)示出對(duì)于交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu的交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值的示例。這一般地與基于商用交流電的全波整流波形對(duì)應(yīng)。雙點(diǎn)劃線表示用于充電的直流電壓Vg。如圖17的(b)所示，在直流電壓Vg高于交流輸入電壓目標(biāo)值Vi η V*的絕對(duì)值的時(shí)段(從t0至tl，從t2至t3，從t4)期間，交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作并且與交流電抗器22協(xié)同執(zhí)行升壓操作。
[0280]同時(shí)，在這些時(shí)段(從t0至tl，從t2至t3，從t4)期間，在降壓電路1d中，開(kāi)關(guān)元件Qb是斷開(kāi)的并且開(kāi)關(guān)元件Qb2是接通的，并且降壓電路1d停止降壓操作。應(yīng)該注意的是，在圖17的(b)中示出的細(xì)條紋實(shí)際上是PWM脈沖串，并且其占空比根據(jù)交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值變化。因此，如果電壓在這個(gè)狀態(tài)下被施加至直流/直流轉(zhuǎn)換器，直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓(即直流母線20的電壓和電容器19的電壓)具有如圖17的(c)所示的波形。
[0281]另一方面，在直流電壓Vg低于交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值的時(shí)段(從tl至t2，從t3至t4)期間，交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu停止開(kāi)關(guān)，取而代之，降壓電路1d操作。這里所述的開(kāi)關(guān)意味著在例如約20kHz下的高頻開(kāi)關(guān)，并且不意味著用于執(zhí)行同步整流的在這樣低頻率下(商用頻率的兩倍高)的開(kāi)關(guān)。即使由于在交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu中的開(kāi)關(guān)的停止而造成的開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4全是斷開(kāi)的，通過(guò)包括在開(kāi)關(guān)元件Ql至Q4中的二極管整流的電壓被輸入到降壓電路10d。這里，為了減少導(dǎo)通損耗，優(yōu)選地是執(zhí)行同步整流。
[0282]在交流/直流轉(zhuǎn)換器IIu中在執(zhí)行同步整流的情況下，通過(guò)由控制單元12的控制，在交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu中的電流的符號(hào)是正的時(shí)段期間，開(kāi)關(guān)元件Ql和Q4是接通的并且開(kāi)關(guān)元件Q2和Q3是斷開(kāi)的，并且在交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu中的電流的符號(hào)是負(fù)的時(shí)段期間，這些開(kāi)關(guān)元件的接通和斷開(kāi)被反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)的頻率是商用頻率的兩倍高，并且因而與高頻開(kāi)關(guān)頻率相比是非常低的。因此，由于接通/斷開(kāi)反轉(zhuǎn)造成的損耗極其小。
[0283]同時(shí)，在時(shí)段(從tl至t2，從t3至t4)期間，降壓電路1d執(zhí)行降壓操作。在圖17的(d)中示出的細(xì)條紋實(shí)際上是PffM脈沖串，并且其占空比根據(jù)交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值變化。由于降壓操作的結(jié)果，獲得圖17的(e)中示出的期望的直流電壓Vg。
[0284]如上所述，僅在基于交流電壓的交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值低于直流電壓Vg的時(shí)段期間，交流/直流轉(zhuǎn)換器I Iu操作，并且在其它時(shí)段期間，在交流/直流轉(zhuǎn)換器I Iu中的開(kāi)關(guān)停止，由此能夠減少在交流/直流轉(zhuǎn)換器I Iu中的開(kāi)關(guān)損耗。
[0285]類似地，僅在交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值高于直流電壓Vg的時(shí)段期間，降壓電路1d操作，并且在其它時(shí)段期間，在降壓電路1d中的開(kāi)關(guān)停止，由此能夠減少在降壓電路1d中的開(kāi)關(guān)損耗。
[0286]因而，交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu和降壓電路1d交替地執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作，并且當(dāng)它們中的一個(gè)操作時(shí)，其它一個(gè)停止開(kāi)關(guān)。也就是，對(duì)于交流/直流轉(zhuǎn)換器Uu和降壓電路1d中的每個(gè)，開(kāi)關(guān)停止的時(shí)段產(chǎn)生。另外，因?yàn)榻涣?直流轉(zhuǎn)換器Ilu在除了交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值的峰和其附近的區(qū)域中操作，交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu執(zhí)行開(kāi)關(guān)的電壓相對(duì)低。這也有助于開(kāi)關(guān)損耗的減少。因而，在轉(zhuǎn)換裝置IR中的開(kāi)關(guān)損耗整體上能夠大大地減少。
[0287][控制的說(shuō)明]
[0288]轉(zhuǎn)換裝置IR的控制能夠被考慮為通過(guò)由圖2中的逆變器裝置I將系統(tǒng)互連中的控制的方向反向而獲得的類似的控制。這個(gè)控制適用于在使用能夠執(zhí)行與逆變器裝置I中的系統(tǒng)互連相同的系統(tǒng)互連的轉(zhuǎn)換裝置IR的情況下、而且在反向操作中加強(qiáng)轉(zhuǎn)換裝置IR的效率。
[0289]在逆變器裝置I中的各種值、和與其對(duì)應(yīng)的在轉(zhuǎn)換裝置IR中的各種值如下。
[0290]Ia*:來(lái)自商用電力系統(tǒng)3的輸入電流的目標(biāo)值
[0291]Iin:降壓電路電流檢測(cè)值
[0292]Iin*:降壓電路電流目標(biāo)值
[0293]Iinv*:通向交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu的交流輸入電流的目標(biāo)值
[0294]Ig*:通向蓄電池2B的直流輸入電流的目標(biāo)值
[0295]Ic:流過(guò)電容器19的電流
[0296]Ica:流過(guò)電容器23的電流
[0297]Va:系統(tǒng)電壓檢測(cè)值
[0298]Vg:蓄電池電壓值
[0299]Vinv*:通向交流/直流轉(zhuǎn)換器IIu的交流輸入電壓的目標(biāo)值
[0300]Vo*:通向降壓電路1d的輸入電壓的目標(biāo)值
[0301]Pin:通向蓄電池2B的輸入功率
[0302]Plqss:在轉(zhuǎn)換裝置IR中的功率損耗
[0303]Tl:在轉(zhuǎn)換裝置IR中的電力轉(zhuǎn)換效率。
[0304]因此，能夠與圖2中的逆變器裝置I的前述表達(dá)式(I)至(8)對(duì)應(yīng)地應(yīng)用以下關(guān)系。
[0305]與表達(dá)式(I)對(duì)應(yīng)的通向蓄電池2B的輸入功率Pin的平均值〈Pin〉如下表示:
[0306]<Pin> = <IinXVg>...(Rl)
[0307]與表達(dá)式(2)對(duì)應(yīng)的來(lái)自商用電力系統(tǒng)3的輸入電流的目標(biāo)值的平均值<Ia*>如下表示:
[0308]<Ia*> =〈Ig*XVg>/(nX〈Va>)...(R2)
[0309]與表達(dá)式(3)對(duì)應(yīng)的輸入電流目標(biāo)值Ia*如下表示:
[0310]Ia* = (/"2) X <Ia*> X sin ω t...(R3)
[0311]與表達(dá)式(4)對(duì)應(yīng)的交流輸入電流目標(biāo)值Iinv*如下表示:
[0312]Iinv* = Ia*-s CaVa...(R4)
[0313]以上表達(dá)式(R4)使用相對(duì)于時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)如下表示:
[0314]Iinv* = Ia*_CaX (d Va/dt)...(R4a)
[0315]如果檢測(cè)到流過(guò)電容器23的電流并且檢測(cè)到的電流用Ica表示，獲得以下表達(dá)式:
[0316]Iinv* = Ia*_Ica...(R4b)
[0317]與表達(dá)式(5)對(duì)應(yīng)的交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*如下表示:
[0318]Vinv^ = Va-Za Iinv*...(R5)
[0319]以上表達(dá)式(R5)使用相對(duì)于時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)如下表示:
[0320]Vinv* = Va_{RaIinv*+LaX (d Iinv*/dt)...(R5a)
[0321]如上所述，作為交流側(cè)目標(biāo)值的交流/直流轉(zhuǎn)換器IIu的輸入目標(biāo)值(Iinv*，Vinv*)被設(shè)定在交流/直流轉(zhuǎn)換器I Iu和濾波器電路21之間的電路連接點(diǎn)P處。因此，如在執(zhí)行系統(tǒng)互連的情況下，目標(biāo)值被設(shè)定的點(diǎn)移動(dòng)到商用電力系統(tǒng)3和轉(zhuǎn)換裝置IR之間的電路連接點(diǎn)的前面的級(jí)(交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu側(cè))。通過(guò)這樣，因?yàn)槠涫恰胺聪颉毕到y(tǒng)互連，執(zhí)行在交流和直流之間的適當(dāng)?shù)幕ミB。
[0322]至于與表達(dá)式(6)對(duì)應(yīng)的降壓電路1d的輸入電壓目標(biāo)值Vo*，在表達(dá)式(6)中的Vgf (即(Vg-Z Iin))以Vgr(即(Vg+Z Iin))替換，以獲得以下表達(dá)式。
[0323]Vo* =Max (Vg+Z 1;[11，￥;[鮮*的絕對(duì)值)...(1?6)
[0324]以上表達(dá)式(R6)使用相對(duì)于時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)如下表示。
[0325]Vo*=Max(Vg+R Iin+L(d Iin/dt) ,Vinv*的絕對(duì)值)...(R6a)
[0326]降壓電路電流目標(biāo)值I in*如下表示。
[0327]Iin*= {(Iinv* X Vinv*)-(s C Vo*) X Vo*}/(Vg+ZIin)...(R7)
[0328]以上表達(dá)式(R7)使用相對(duì)于時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)如下表示。
[0329]Iin*= {(I inv* X Vinv*)-C X (d Vo*/dt)XVo*}/ {Vg+RI in+L(dI in/dt))...(R7a)
[0330]如果檢測(cè)到流過(guò)電容器19的電流并且被檢測(cè)到的電流用Ic表示，獲得以下表達(dá)式。
[0331 ] Iin*= {(Iinv* X Vinv*)-1c X Vo*}/(Vg+ZIin)...(R7b)
[0332]在表達(dá)式(R7)，(R7a)，和(R7b)中，被添加到交流輸入電流目標(biāo)值Iinv*和交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*的乘積的項(xiàng)是考慮到通過(guò)電容器19的無(wú)功功率而添加的值。也就是，考慮到除交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu的功率目標(biāo)值之外的無(wú)功功率允許更精確的計(jì)算Iin*的值。
[0333]此外，如果轉(zhuǎn)換裝置IR的功率損耗Plqss預(yù)先被測(cè)量，以上表達(dá)式(R7a)能夠如下表不O
[0334]Iin*= {(Iinv* X Vinv*)-CX (d Vo*/dt) X Vo^-Ploss}/(Vg+ZIin)...(R7c)
[0335]類似地，以上表達(dá)式(R7b)能夠如下表示。
[0336]Iin*= {(Iinv*XVinv*)-1cXVo^-Ploss}/(Vg+ZIin)...(R7d)
[0337]在這樣的情況下，考慮到除交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu的功率目標(biāo)值之外的無(wú)功功率和功率損耗Plqss，允許更嚴(yán)格的計(jì)算I in*的值。
[0338]如果電容器19的靜電電容C和功率損耗Plqss充分地小于(Iinv* X Vinv*)，則獲得以下表達(dá)式(R8)。通過(guò)這個(gè)表達(dá)式(R8)計(jì)算的Iin*能夠用作包含在表達(dá)式(R6)，(R6a)，(R7)，(R7a)，(R7b)，(R7c)，和(R7d)的右手側(cè)中的Iin。
[0339]Iin* = (Iinv*XVinv*)/Vg...(R8)
[0340]如上所述，控制單元12執(zhí)行控制使得，降壓電路1d在輸出與交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu的交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值高于直流電壓(Vg+Z Iin)的部分對(duì)應(yīng)的電壓的情況下操作，并且交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu在輸出與交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu的交流輸入電壓目標(biāo)值Vinv*的絕對(duì)值低于直流電壓(Vg+Z Iin)的部分對(duì)應(yīng)的電壓情況下操作。因此，能夠減少在通過(guò)交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu升壓的電力中的電位差，并且減少由于交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu和降壓電路1d的開(kāi)關(guān)導(dǎo)致的損耗，由此能夠以增加的效率輸出直流電力。
[0341]此外，因?yàn)榻祲弘娐?d和交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu兩者都基于由控制單元12設(shè)定的目標(biāo)值操作，即使執(zhí)行操作以便交替地在兩個(gè)電路之間切換高頻開(kāi)關(guān)時(shí)段，也能夠抑制輸入到交流/直流轉(zhuǎn)換器I Iu的交流電流中的相位偏差或畸變的發(fā)生。
[0342]另外，如上所述，轉(zhuǎn)換裝置IR能夠執(zhí)行與圖2中的逆變器裝置I中相同的系統(tǒng)互連操作。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠在執(zhí)行系統(tǒng)互連的直流/交流轉(zhuǎn)換、和交流/直流轉(zhuǎn)換的兩個(gè)方向上使用的高效的轉(zhuǎn)換裝置。
[0343][其它]
[0344]在圖16中，已示出場(chǎng)FET被用作構(gòu)成交流/直流轉(zhuǎn)換器Ilu的開(kāi)關(guān)元件的示例。然而，作為FET的代替，IGBT可以如圖14所示的使用。在IGBT的情況下，不能夠執(zhí)行同步整流。因此，當(dāng)停止交流/直流轉(zhuǎn)換器I Iu的高頻開(kāi)關(guān)時(shí)，交流/直流轉(zhuǎn)換器IIu借助于包括在元件中的二極管操作為全橋整流電路。
[0345]〈〈直流母線電壓的連續(xù)性》
[0346]接著，將描述對(duì)于確保直流母線電壓的連續(xù)性的控制。
[0347]圖18是將電壓目標(biāo)值Vo*示出為直流母線電壓(圖2和圖16中的直流母線20的電壓)的示例的圖。水平軸線表示時(shí)間并且垂直軸線表示電壓。
[0348]根據(jù)前述的表達(dá)式(6)，Vo*如下表示。
[0349]Vo* =Max (Vg-ZI in ,Vinv* 的絕對(duì)值)
[0350]因此，Vo*具有通過(guò)組合以下獲得的波形:在其峰值處和在峰值的附近的交流波形的部分(Vinv*的絕對(duì)值)；和直流波形(Vg-ZIin)。交流波形和直流波形彼此連接的點(diǎn)(在圖18中用點(diǎn)線圓表示)是不具有平滑性的不連續(xù)點(diǎn)。如果從這樣的不連續(xù)的點(diǎn)作為起始點(diǎn)發(fā)生電流和電壓的輕微振蕩，輕微振蕩與控制單元12中的反饋系統(tǒng)干涉，以引起稍微更大的振蕩，并且這可能導(dǎo)致輸出電流的輕微畸變。
[0351]考慮以上，由以上表達(dá)式計(jì)算的Vo*被設(shè)定為Vox*，并且使用補(bǔ)償項(xiàng)Vcp，補(bǔ)償?shù)碾妷耗繕?biāo)值Vo*如下計(jì)算。
[0352]Vo* = Vox*+Vcp...(10)
[0353]Vcp能夠由以下函數(shù)給出，例如
[0354]Vcp = aXexp{_( Vgf-1 Vinv* | )/b}...(11)
[0355]Vox*:直流母線的電壓目標(biāo)值(補(bǔ)償前的值)
[0356]Vo*:直流母線的電壓目標(biāo)值(補(bǔ)償后的值)
[0357]Vcp:直流母線的電壓的連續(xù)性的補(bǔ)償項(xiàng)
[0358]Vgf:直流電源電壓(通過(guò)從Vg減去由于直流電抗器15引起的電壓降而獲得的電壓)
[0359]Vinv*:逆變器輸出電壓目標(biāo)值
[0360]至于a和b，a是與Vox*成比例的值，并且b是常數(shù)。例如，曰和13的值如下。
[0361]a=(Vox*/20)
[0362]b = 20
[0363]因而，通過(guò)簡(jiǎn)單地將補(bǔ)償項(xiàng)Vcp添加到電壓目標(biāo)值Vo*，能夠在不增加硬件的情況下實(shí)現(xiàn)連續(xù)性。
[0364]接著，在以下條件下驗(yàn)證表達(dá)式(1)和(11)的效果。
[0365]直流電抗器15的電感:50(^!1
[0366]電容器19的電容:22yF
[0367]交流電抗器22的電感:ImH
[0368]電容器23的電容:22yF
[0369]電壓Vg:200V
[0370]電壓Va:286V
[0371]開(kāi)關(guān)頻率:15kHz
[0372]Vcp 被設(shè)定為 Vox* 的 1/20。
[0373]在圖19中的上曲線圖是在連續(xù)性補(bǔ)償前的直流母線電壓的波形的示例。在這個(gè)曲線圖中，與圖18相比，以放大的方式示出電壓的改變。在圖19中的下曲線圖是基于補(bǔ)償項(xiàng)的波形的示例。圖20是通過(guò)將圖19中的補(bǔ)償項(xiàng)(下曲線圖)添加到直流母線電壓(上曲線圖)而獲得的、連續(xù)性補(bǔ)償后的直流母線電壓的波形。
[0374]如圖19所示，補(bǔ)償項(xiàng)起在交流波形和直流波形應(yīng)該已彼此連接以形成不連續(xù)點(diǎn)的時(shí)刻添加在正方向上的補(bǔ)償值的作用。
[0375]盡管在圖19中的直流母線電壓的交流波形和直流波形彼此連接的點(diǎn)原始地是不連續(xù)點(diǎn)，控制單元12在應(yīng)該與不連續(xù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，添加在正方向上的補(bǔ)償值，并且輸出結(jié)果值，由此不連續(xù)點(diǎn)能夠改變?yōu)槿鐖D20所示的連續(xù)點(diǎn)。
[0376]因而，在由兩個(gè)電路交替地產(chǎn)生一個(gè)周期中的交流波形的轉(zhuǎn)換裝置中，能夠校正直流母線的電壓的不連續(xù)點(diǎn)并且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)性。
[0377]補(bǔ)償值由例如如圖19所示的尖塔波形信號(hào)表示。尖塔波形信號(hào)由表達(dá)式(11)的函數(shù)表示，其在不連續(xù)點(diǎn)處具有峰并且隨著離不連續(xù)點(diǎn)的距離的增加而變得接近于零。
[0378]在這樣的情況下，當(dāng)不連續(xù)點(diǎn)以精確的方式被改變?yōu)檫B續(xù)點(diǎn)時(shí)，能夠抑制對(duì)于在不連續(xù)點(diǎn)的附近的波形的不必要的影響。表達(dá)式(11)的函數(shù)是示例，并且尖塔波形信號(hào)不限于此。
[0379]在逆變器電路11(第二轉(zhuǎn)換器)執(zhí)行直流/交流轉(zhuǎn)換的情況下，控制單元12中的補(bǔ)償值被并入升壓電路10(第一轉(zhuǎn)換器)的直流母線的電壓目標(biāo)值中。
[0380]另一方面，在交流至直流轉(zhuǎn)換裝置(圖16)中，因?yàn)榻涣?直流轉(zhuǎn)換器Ilu(第二轉(zhuǎn)換器)執(zhí)行交流/直流轉(zhuǎn)換，補(bǔ)償值從控制單元12被并入交流/直流轉(zhuǎn)換器I Iu的直流母線的電壓目標(biāo)值中。這樣，因?yàn)檠a(bǔ)償值被并入電壓目標(biāo)值，所以能夠在不增加硬件的情況下在直流至交流的情況或相反的情況下通過(guò)改變電壓目標(biāo)值將不連續(xù)點(diǎn)改變?yōu)檫B續(xù)點(diǎn)。
[0381]圖21、圖22和圖23是示出在作為參考、連續(xù)性補(bǔ)償未執(zhí)行的情況下在直流-交流轉(zhuǎn)換裝置中的檢測(cè)值的示例的波形圖。
[0382]在圖21中，具有較短波長(zhǎng)的波形是流過(guò)直流電抗器15的電流(即升壓電路電流檢測(cè)值Iin)的波形，并且具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的波形是輸出電流Ia的波形。
[0383]圖22是升壓電路10的電壓目標(biāo)值Vo*的波形圖。
[0384]圖23是升壓電路電壓檢測(cè)值Vo的波形圖。如在每個(gè)圖中的圓形標(biāo)記所示，發(fā)現(xiàn)的是從圖22中的不連續(xù)點(diǎn)起始的振蕩發(fā)生在I in (圖21)和Vo (圖23)中。
[0385]圖24、圖25和圖26是示出在連續(xù)性補(bǔ)償被執(zhí)行的情況下在直流-交流轉(zhuǎn)換裝置中的檢測(cè)值的示例的波形。
[0386]在圖24中，具有較短波長(zhǎng)的波形是流過(guò)直流電抗器15的電流(即升壓電路電流檢測(cè)值Iin)的波形，并且具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的波形是輸出電流Ia的波形。
[0387]圖25是升壓電路10的電壓目標(biāo)值Vo*的波形圖。
[0388]圖26是升壓電路電壓檢測(cè)值Vo的波形圖。如在每個(gè)圖中的圓形標(biāo)記所示，發(fā)現(xiàn)的是，盡管從圖23中的不連續(xù)點(diǎn)起始的極其小的振蕩發(fā)生在Iin(圖24)和Vo(圖26)中，與圖21和圖23相比，振蕩明顯地減小。
[0389]圖27和圖28是不具有補(bǔ)償項(xiàng)的波形和具有補(bǔ)償項(xiàng)的波形的試驗(yàn)示例。最上面的波形是直流母線的波形。將圖27和圖28中的直流母線的波形比較，從不連續(xù)點(diǎn)起始的振蕩發(fā)生在圖27中，但是在圖28中振蕩明顯地減少。
[0390]〈〈補(bǔ)充說(shuō)明》
[0391]應(yīng)該注意的是，在本文中公開(kāi)的實(shí)施例在所有方面僅僅是示例性的并且不應(yīng)該認(rèn)為是限制性的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而非上述的含義限定，并且其旨在包括等價(jià)于權(quán)利要求的范圍的含義并且所有的修改在范圍內(nèi)。
[0392]附圖標(biāo)記列表
[0393]I 逆變器裝置
[0394]IR 轉(zhuǎn)換裝置
[0395]2 光伏板
[0396]2B 蓄電池
[0397]3 商用電力系統(tǒng)
[0398]10 升壓電路(直流/直流轉(zhuǎn)換器)
[0399]1d降壓電路(直流/直流轉(zhuǎn)換器)
[0400]11 逆變器電路(直流/交流逆變器)
[0401]Ilu交流/直流轉(zhuǎn)換器
[0402]12 控制單元
[0403]15 直流電抗器
[0404]16 二極管
[0405]17 第一電壓傳感器
[0406]18 第一電流傳感器
[0407]19 電容器(濾波電容器(第二電容器))
[0408]21 濾波器電路
[0409]22 交流電抗器
[0410]23 電容器(輸出濾波電容器(第一電容器))
[0411]24 第二電流傳感器
[0412]25 第二電壓傳感器
[0413]26 電容器
[0414]30 控制處理單元
[0415]32 升壓電路控制單元
[0416]33 逆變器電路控制單元
[0417]34 平均處理單元
[0418]41 第一計(jì)算部
[0419]42第一加法器
[0420]43補(bǔ)償器[0421 ]44第二加法器
[0422]51第二計(jì)算部
[0423]52第三加法器
[0424]53補(bǔ)償器
[0425]54 第四加法器
[0426]P電路連接點(diǎn)
[0427]Ql至Q4、Qb開(kāi)關(guān)元件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種介于直流電源和交流電源之間的轉(zhuǎn)換裝置，所述轉(zhuǎn)換裝置包括: 直流母線，所述直流母線被設(shè)置在所述直流電源和所述交流電源之間； 第一轉(zhuǎn)換器，所述第一轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在所述直流電源和所述直流母線之間，并且被配置為執(zhí)行直流/直流轉(zhuǎn)換； 第二轉(zhuǎn)換器，所述第二轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在所述直流母線和所述交流電源之間，并且被配置為執(zhí)行直流/交流轉(zhuǎn)換或交流/直流轉(zhuǎn)換；以及 控制單元，所述控制單元被配置為選擇性地使所述第一轉(zhuǎn)換器和所述第二轉(zhuǎn)換器在所述交流電源的一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行操作，以交替地產(chǎn)生交流波形的絕對(duì)值的一部分以及直流波形來(lái)作為所述直流母線的電壓，其中， 所述控制單元在應(yīng)該與所述交流波形和所述直流波形彼此連接的不連續(xù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)亥Ij，將在正方向上的補(bǔ)償值添加到所述直流母線的電壓目標(biāo)值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其中， 由尖塔波形信號(hào)來(lái)表現(xiàn)所述補(bǔ)償值，并且由在所述不連續(xù)點(diǎn)處具有峰并且隨著離所述不連續(xù)點(diǎn)的距離的增加而變得接近于零的函數(shù)來(lái)表現(xiàn)所述尖塔波形信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換裝置，其中， 在尚未被添加所述補(bǔ)償值的補(bǔ)償前的所述直流母線的電壓目標(biāo)值是Vox*、用于給予所述補(bǔ)償值的補(bǔ)償項(xiàng)是Vcp、并且所述補(bǔ)償后的所述電壓目標(biāo)值是Vo*的情況下，滿足以下表達(dá)式: Vo* = Vox*+Vcp，并且 所述補(bǔ)償項(xiàng)Vcp被表示為如下:Vcp = a X exp{-( | Vgf-1 Vinv* | | )/b}， 其中，Vgf是直流電源電壓，Vinv*是交流側(cè)電壓目標(biāo)值，a是與Vox*成比例的值，并且b是常數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其中， 在所述第二轉(zhuǎn)換器執(zhí)行直流/交流轉(zhuǎn)換的情況下，所述補(bǔ)償值被并入對(duì)于所述第一轉(zhuǎn)換器的所述直流母線的所述電壓目標(biāo)值，以及 在所述第二轉(zhuǎn)換器執(zhí)行交流/直流轉(zhuǎn)換的情況下，所述補(bǔ)償值被并入對(duì)于所述第二轉(zhuǎn)換器的所述直流母線的所述電壓目標(biāo)值。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換裝置，其中， 在所述第二轉(zhuǎn)換器執(zhí)行直流/交流轉(zhuǎn)換的情況下，所述補(bǔ)償值被并入對(duì)于所述第一轉(zhuǎn)換器的所述直流母線的所述電壓目標(biāo)值，以及 在所述第二轉(zhuǎn)換器執(zhí)行交流/直流轉(zhuǎn)換的情況下，所述補(bǔ)償值被并入對(duì)于所述第二轉(zhuǎn)換器的所述直流母線的所述電壓目標(biāo)值。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換裝置，其中， 在所述第二轉(zhuǎn)換器執(zhí)行直流/交流轉(zhuǎn)換的情況下，所述補(bǔ)償值被并入對(duì)于所述第一轉(zhuǎn)換器的所述直流母線的所述電壓目標(biāo)值，以及 在所述第二轉(zhuǎn)換器執(zhí)行交流/直流轉(zhuǎn)換的情況下，所述補(bǔ)償值被并入對(duì)于所述第二轉(zhuǎn)換器的所述直流母線的所述電壓目標(biāo)值。
【文檔編號(hào)】H02M7/219GK105939128SQ201610123729
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】綾井直樹(shù), 文野貴司, 中島由晴
【申請(qǐng)人】住友電氣工業(yè)株式會(huì)社