(57)【要約】      （修正有）【課題】インバーター及びその制御方法、制御装置、制御システムを提供する。【解決手段】インバーターは、インバーター回路と、スイッチ１〜スイッチ４を含むスイッチ回路と、制御システムとを含む。制御システムは、インバーターのオングリッド出力端子電圧、オフグリッド出力端子電圧及びインバーター回路の出力端子電圧に応じて、スイッチ回路におけるスイッチ１〜スイッチ４のオンとオフを制御する制御信号を出力して、インバーターが、オングリッド動作では、電流源モード出力を使用し、オフグリッド動作では、電圧源モード出力を使用するようにして、負荷の出力要件を満たす。また、リーク電流の発生を回避するようにスイッチ４をグラウンドに接続し、かつ、インバーター回路に、Ｈ４ブリッジを使用する。【選択図】図５
2019022432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバーターであって、
入力端子が外部直流電源に接続され、入力側に第１の出力中点を有するインバーター回路と、
第１のスイッチと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチとを含み、前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチが、前記インバーター回路の第１の出力端子と第２の出力端子との間に並列に接続され、且つ、前記第１のスイッチの出力端子が前記インバーターのオングリッド出力端子として機能し、前記第３のスイッチの出力端子が前記インバーターのオフグリッド出力端子として機能し、前記オングリッド出力端子が前記第２のスイッチを介して前記オフグリッド出力端子と並列に接続され、前記第１の出力中点は、前記第３のスイッチの入力中点及び前記第４のスイッチにそれぞれ接続され、
前記第４のスイッチの出力端子が接地されているスイッチ回路と、
前記インバーター回路及び前記スイッチ回路に接続され、前記インバーターのオングリッド出力端子電圧、前記オフグリッド出力端子電圧及び前記インバーター回路の出力端子電圧に応じて、前記スイッチ回路における各スイッチのオンとオフを制御する制御信号を出力するための制御システムと、を含むことを特徴とするインバーター。
【請求項２】
前記インバーター回路は、
前記インバーター回路の入力端子に並列に接続され、直列に接続された少なくとも２つのフィルターコンデンサが含まれ、前記フィルターコンデンサによって構成される分岐回路の中点が前記インバーター回路の入力側の前記第１の出力中点として機能する分圧回路と、
前記分圧回路の両端に並列に接続され、４つのスイッチが含まれ、第１の出力端子及び第２の出力端子を有するインバーターブリッジと、
前記インバーターブリッジの第１の出力端子と第２の出力端子との間に並列に接続され、且つ出力端子が前記インバーター回路の第１の出力端子及び第２の出力端子として機能するフィルターと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のインバーター。
【請求項３】
前記インバーターブリッジは、Ｈ４ブリッジ或いはＨＥＲＩＣブリッジであり、前記フィルターは、ＬＣ型構造、Ｌ型構造或いはＬＣＬ型フィルター構造であることを特徴とする請求項２に記載のインバーター。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のインバーターに適用される制御方法であって、
オングリッド動作では、前記インバーターが電流源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオンになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフになるように制御し、
オフグリッド動作では、前記インバーターが電圧源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオンになるように制御することを含む、ことを特徴とする制御方法。
【請求項５】
前記電流源モード出力には、バイポーラ変調やユニポーラ変調が含まれ、
前記電圧源モード出力では、前記インバーターが第１のハーフブリッジ回路及び第２のハーフブリッジ回路に分けられ、前記第１のハーフブリッジ回路と前記第２のハーフブリッジ回路は出力を独立に制御する、ことを含むことを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項６】
前記外部直流電源の出力電流を、予め設けられたＤＣＤＣコンバーターによって変換した後、前記インバーター回路の入力端子に入力することをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の制御方法。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか１項に記載のインバーターに適用される制御装置であって、
オングリッド動作では、前記インバーターが電流源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオンになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフになるように制御するための第１の制御モジュールと、
オフグリッド動作では、前記インバーターが電圧源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオンになるように制御するための第２の制御モジュールと、を含むことを特徴とする制御装置。
【請求項８】
前記電流源モード出力には、バイポーラ変調やユニポーラ変調が含まれ、
前記電圧源モード出力では、前記インバーターが第１のハーフブリッジ回路及び第２のハーフブリッジ回路に分けられ、前記第１のハーフブリッジ回路と前記第２のハーフブリッジ回路は出力を独立に制御することを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記外部直流電源の出力電流を、予め設けられたＤＣＤＣコンバーターによって変換した後、前記インバーター回路の入力端子に入力するための変換モジュールを、さらに含むことを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１項に記載の制御装置を含むことを特徴とする制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動制御技術分野に関し、さらに具体的に、インバーター及びその制御方法、制御装置、制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
社会の持続的発展に伴い、石油化学工業のエネルギー源が減少しており、新たなエネルギー発電が急速に開発されてきており、インバーターは太陽光発電システムのコアデバイスの１つであり、光エネルギーが変換された電気エネルギーを所定の電圧値に変換し、負荷又は電力網に送る。
【０００３】
現在、インバーターには、オングリッドとオフグリッドとの２つの出力モードがある。具体的には、図１に示すように、２つの出力モードは、配線方法が異なる。Ｕ−Ｏ−Ｗはインバーターブリッジ出力点、Ｕ１−Ｏ１−Ｗ１はオングリッド点、Ｕ２−Ｏ２−Ｗ２は負荷接続点、Ｅは接地点であり、そのうち、Ｏ１はトランスの中性点である。インバーター内部では、Ｕ１−Ｏ１とＷ１−Ｏ１に対して電圧サンプリングを行って電力網を検出する。Ｕ１−Ｏ１とＷ１−Ｏ１は定格相電圧が１０１Ｖａｃ、Ｕ１−Ｗ１の電圧は２０２Ｖａｃである。オングリッド動作では、スイッチ１とスイッチ２がオンになって、スイッチ３とスイッチ４がオフになり、インバーターブリッジアームは、Ｕ−Ｗ相電圧を出力するだけでよい。オフグリッド動作では、スイッチ１とスイッチ２はオフになって、スイッチ３とスイッチ４がオンになり、インバーターブリッジアームはＵ−Ｏ−Ｗ相電圧を出力し、かつ、Ｕ−Ｏ相とＷ−Ｏ相との間の不平衡負荷に適応する必要がある。また、オフグリッド動作では、Ｏ点がグラウンドに接続されるため、オフグリッド動作条件でのインバーターシステムにはリーク電流がないことを保証しなければならない。
【０００４】
通常、インバーターブリッジは、３ブリッジアームインバーター回路を使用し、そのうちの１つのブリッジアームは、図２に示すように、オフグリッド動作条件でのＯ点電位を制御するために使用される。当該トポロジの利点は、Ｏ点制御ブリッジアーム（図２の４−１）が追加されることで、ＵＯ相とＷＯ相との間の不平衡負荷に適応できることであり、しかしながら、ブリッジアームとインダクタンスを追加すると、システムのコストが増加し、さらに、Ｏ点（図２の５−５のエンドポイント）をグラウンドに接続する必要があるため、当該制御方式では、高周波リーク電流が発生することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、制御の複雑さを軽減するために、図３に示すように、インバーターブリッジとして常用のＨ４ブリッジトポロジを選択し、オフグリッド動作では、Ｗ相をスイッチ３とスイッチ４を介してＯ２点及びグラウンドに接続する。この時、インバーターブリッジは、１０１Ｖａｃの単相電圧のみを出力し、即ち、Ｗ２−Ｏ２相及びＵ２−Ｗ２相負荷に供給せず、Ｕ２−Ｏ２相負荷のみに供給し、オフグリッド負荷は特別に構成する必要があり、オフグリッド動作条件でのインバーターの利用可能性が低下され、オフグリッド動作条件でのリーク電流の問題も顕著になっている。
【０００６】
そこで、負荷の出力要件を満たすだけでなく、リーク電流を回避することができ、かつ構造が簡単であるインバーター及びその制御方法、制御装置をどのように提供するかは、当業者が解決すべき大きな技術的問題である。
【０００７】
本発明は、これに鑑みて、負荷の出力要件を満たしつつリーク電流を回避し、かつ構造が簡単であるインバーター及びその制御方法、制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するために、以下の技術案を提供する。
【０００９】
インバーターであって、
入力端子が外部直流電源に接続され、入力側に第１の出力中点を有するインバーター回路と、
第１のスイッチと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチとを含み、前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチが、前記インバーター回路の第１の出力端子と第２の出力端子との間に並列に接続され、且つ、前記第１のスイッチの出力端子が前記インバーターのオングリッド出力端子として機能し、前記第３のスイッチの出力端子が前記インバーターのオフグリッド出力端子として機能し、前記オングリッド出力端子が前記第２のスイッチを介して前記オフグリッド出力端子と並列に接続され、前記第１の出力中点は、前記第３のスイッチの入力中点及び前記第４のスイッチにそれぞれ接続され、前記第４のスイッチの出力端子が接地されているスイッチ回路と、
前記インバーター回路及び前記スイッチ回路に接続され、前記インバーターのオングリッド出力端子電圧、前記オフグリッド出力端子電圧及び前記インバーター回路の出力端子電圧に応じて、前記スイッチ回路における各スイッチのオンとオフを制御する制御信号を出力するための制御システムと、を含む。
【００１０】
また、前記インバーター回路は、
前記インバーター回路の入力端子に並列に接続され、直列に接続された少なくとも２つのフィルターコンデンサが含まれ、前記フィルターコンデンサによって構成される分岐回路の中点が前記インバーター回路の入力側の前記第１の出力中点として機能する分圧回路と、
前記分圧回路の両端に並列に接続され、４つのスイッチが含まれ、第１の出力端子及び第２の出力端子を有するインバーターブリッジと、
前記インバーターブリッジの第１の出力端子と第２の出力端子との間に並列に接続され、且つ出力端子が前記インバーター回路の第１の出力端子及び第２の出力端子として機能するフィルターと、を含んでもよい。
【００１１】
また、前記インバーターブリッジは、Ｈ４ブリッジ或いはＨＥＲＩＣブリッジであり、前記フィルターはＬＣ型構造、Ｌ型構造或いはＬＣＬ型フィルター構造であってもよい。
【００１２】
上記のインバーターに適用される制御方法であって、
オングリッド動作では、前記インバーターが電流源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオンになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフになるように制御し、
オフグリッド動作では、前記インバーターが電圧源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオンになるように制御することを含む。
【００１３】
また、前記電流源モード出力には、バイポーラ変調やユニポーラ変調が含まれ、前記電圧源モード出力では、前記インバーターが第１のハーフブリッジ回路及び第２のハーフブリッジ回路に分けられ、前記第１のハーフブリッジ回路と前記第２のハーフブリッジ回路は出力を独立に制御する、ことを含んでもよい。
【００１４】
また、前記外部直流電源の出力電流を、予め設けられたＤＣＤＣコンバーターによって変換した後、前記インバーター回路の入力端子に入力することをさらに含んでもよい。
【００１５】
オングリッド動作では、前記インバーターが電流源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオンになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフになるように制御するための第１の制御モジュールと、
オフグリッド動作では、前記インバーターが電圧源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオンになるように制御するための第２の制御モジュールとを含む制御装置である。
【００１６】
また、前記電流源モード出力には、バイポーラ変調やユニポーラ変調が含まれ、前記電圧源モード出力では、前記インバーターが第１のハーフブリッジ回路及び第２のハーフブリッジ回路に分けられ、前記第１のハーフブリッジ回路と前記第２のハーフブリッジ回路は出力を独立に制御してもよい。
【００１７】
また、前記外部直流電源の出力電流を、予め設けられたＤＣＤＣコンバーターによって変換した後、前記インバーター回路の入力端子に入力するための変換モジュールをさらに含んでもよい。
【００１８】
上記のいずれか１項の制御装置を含む制御システムである。
【００１９】
上記の技術案から、本発明は、インバーター回路、スイッチ回路及び制御システムを含むインバーターを提供し、制御システムは、前記インバーターのオングリッド出力端子電圧、前記オフグリッド出力端子電圧、及び前記インバーター回路の出力端子電圧に応じて、前記スイッチ回路における各スイッチのオンとオフを制御する制御信号を出力して、インバーターが、オングリッド動作では、電流源モード出力を使用し、オフグリッド動作では、電圧源モード出力を使用するようにして、負荷の出力要件を満たす。また、本発明では、リーク電流の発生を回避するように第４のスイッチをグラウンドに接続し、かつ、インバーター回路がＨ４ブリッジを使用しているので、構造が簡単である。
【００２０】
本発明の実施例又は従来技術の技術案をより明確に説明するために、以下、実施例や従来技術の説明に用いられる図面について簡単に説明する。明らかに、以下の説明における図面は、本発明のいくつかの実施例に過ぎない。当業者であれば、これらの図面に基づいて創造的な作業を行うことなく他の図面を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術によるインバーターの構成概略図である。
【図２】従来技術によるインバーターの回路構成図である。
【図３】従来技術による他のインバーターの構成概略図である。
【図４】本発明実施例によるインバーターの構成概略図である。
【図５】本発明実施例によるインバーターの他の構成概略図である。
【図６】本発明実施例によるインバーターの他の構成概略図である。
【図７】本発明実施例によるインバーターの他の構成概略図である。
【図８】本発明実施例によるインバーターの他の構成概略図である。
【図９】本発明実施例による制御方法のフローチャートである。
【図１０】本発明実施例によるインバーターのシミュレーション図である。
【図１１】本発明実施例によるインバーターの他のシミュレーション図である。
【図１２】本発明実施例による制御装置の構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例における技術案について、本発明の実施例における添付図面を参照しながら、明確かつ完全に説明する。記載された実施例は、本発明の実施例の一部に過ぎず、すべての実施例ではないことは明らかである。創造的作業をすることなく、本発明の実施例に基づいて当業者によって得られる他のすべての実施例は、本発明の保護範囲内に入るものとする。
【００２３】
具体的に、本実施例によるインバーターの構成概略図である図４を参照して、インバーター回路、スイッチ回路及び制御システムを含む。
【００２４】
その中、前記インバーター回路の入力端子は外部直流電源に接続され、前記インバーター回路の入力側に第１の出力中点を有する。
【００２５】
前記スイッチ回路は、第１のスイッチと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチとを含み、前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチは、前記インバーター回路の第１の出力端子と第２の出力端子との間に並列接続され、且つ、前記第１のスイッチの出力端子が前記インバーターのオングリッド出力端子として機能し、前記第３のスイッチの出力端子が前記インバーターのオフグリッド出力端子として機能し、前記オングリッド出力端子が、前記第２のスイッチを介して前記オフグリッド出力端子に並列に接続され、前記第１の出力中点は、前記第３のスイッチの入力中点及び前記第４のスイッチにそれぞれ接続され、前記第４のスイッチの出力端子が接地されている。
【００２６】
前記制御システムは、前記インバーター回路及び前記スイッチ回路に接続され、前記インバーターのオングリッド出力端子電圧、前記オフグリッド出力端子電圧及び前記インバーター回路の出力端子電圧に応じて、前記スイッチ回路のうち各スイッチのオン・オフを制御する制御信号を出力する。
【００２７】
具体的に、図５を参照して、前記インバーター回路は、分圧回路、インバーターブリッジ及びフィルターを含むことができる。分圧回路は、前記インバーター回路の入力端子に並列に接続され、且つ、前記分圧回路は、直列に接続された少なくとも２つのフィルターコンデンサを含み、前記フィルターコンデンサによって構成さる分岐回路の中点は前記インバーター回路の入力側の前記第１の出力中点として機能する。インバーターブリッジは、前記分圧回路の両端に並列に接続され、４つのスイッチを含み、第１の出力端子及び第２の出力端子を有する。フィルターは、前記インバーターブリッジの第１の出力端子及び第２の出力端子の間に並列に接続され、且つ、前記フィルターの出力端子は、それぞれ、前記インバーター回路の第１の出力端子及び第２の出力端子として機能する。
【００２８】
図５を例として、スイッチＳ１とＳ２は、ブリッジアーム１を構成し、Ｓ３とＳ４は、ブリッジアーム２を構成し、インバーターブリッジは、ＨＥＲＩＣ又は他の単相インバータートポロジであってもよく、直流バスバーは、フィルターコンデンサＣＰ及びＣＮを並列に接続して正負バスバーを構成し、その中点Ｍがインバーター回路出力中性点Ｏに接続され、出力フィルターがＬＣ型構造を使用するが、Ｌ型又はＬＣＬなどの構造であってもよく、その中、インダクタンスＬは、必要に応じて、Ｌ１及びＬ２又は他の構造に分けられ、Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４は交流出力フィルターコンデンサである。
【００２９】
具体的に、スイッチ回路は、スイッチ１と、スイッチ２と、スイッチ３と、スイッチ４とを含み、なお、スイッチ１、スイッチ２、スイッチ３、及びスイッチ４は、インバーターの内部に全て配置されるか、又は、一部がインバーター内部に配置され、一部がインバーター外部のデバイスに配置されてもよく、且つ、スイッチ１〜４は単一のスイッチであってもよいし、２つ以上直列に接続されたスイッチ群であってもよい。オングリッド動作では、スイッチ１とスイッチ２がオンになって、スイッチ３とスイッチ４はオフになり、Ｏ点がスイッチ３及びスイッチ４によって、電力網、負荷及びグラウンドに接続しないように切断され、負荷は、電力網に直接的に並列に接続し、Ｃ１とＣ２は電力網検出のための測定点を提供する。
【００３０】
オフグリッド動作では、スイッチ１とスイッチ２がオフになって、スイッチ３とスイッチ４はオンになり、ブリッジアーム１とブリッジアーム２のそれぞれは、Ｍ−Ｏ中点通路と共に、２つの単相ハーフブリッジ回路を構成し、ＣＰ−ＣＮ−Ｓ１−Ｓ２−Ｌ１−Ｃ３は、ハーフブリッジ回路１を構成し、ＣＰ−ＣＮ−Ｓ３−Ｓ４−Ｌ２−Ｃ４はハーフブリッジ回路２を構成し、負荷は、インバーターブリッジ出力によって直接に給電され、Ｃ３とＣ４はＵ−Ｏ相及びＷ−Ｏ相の出力フィルターコンデンサであり、Ｏ点は、負荷給電中性点及びグラウンドに接続され、システムの電力を安全で信頼できるように保証する。
【００３１】
なお、本方式のスイッチ１とスイッチ２の論理的関係は同じ（同時にオン・オフする）であって、スイッチ３とスイッチ４の論理的関係が同じであるので、スイッチ１とスイッチ２は個別に制御される２つのスイッチであってもよいし、同一スイッチであって、配線によって図５のスイッチ１とスイッチ２のところに接続し、即ち、スイッチ１とスイッチ２は同一スイッチの異なる分相であってもよい。同様に、スイッチ３とスイッチ４は個別に制御される２つのスイッチであってもよいし、又は、同一スイッチの異なる分相であってもよい。
【００３２】
勿論、スイッチ１とスイッチ３の論理は逆であるので、スイッチ１とスイッチ３は異なるスイッチであってもよいし、同一スイッチに対して異なる回路論理処理が行われたスイッチ回路であってもよく、例えば、スイッチ１の出力端子を、位相反転処理した（例えば、位相反転器を追加した）後、図５のスイッチ３の位置に接続する。
【００３３】
また、上記の実施例によれば、本実施例は、様々なインバーターの代替回路をさらに提供する。図６、図７及び図８に示すように、図６では、スイッチ３の位置が前方に移動しているが、スイッチ３は前記インバーター回路の第１の出力端子と第２の出力端子との間に依然として並列に接続され、前記第１の出力中点は、前記スイッチ３の入力中点にそれぞれ接続される。
【００３４】
図７では、図５に基づいて第５のスイッチが追加され、オングリッド動作では、Ｍ点がフローティング状態になるように制御すればよく、他の動作原理について上記の実施例を参照されたい。なお、当該第５のスイッチ（図のスイッチ５）の制御論理はスイッチ３の制御論理と同じである。同様に、スイッチ５とスイッチ３は、互いに独立に制御されるスイッチであってもよいし、同一スイッチの異なる分相であってもよい。
【００３５】
図８では、図５に基づいて、スイッチ３に第５のスイッチが並列に接続され、スイッチ３とスイッチ５との間に、直列に接続されたコンデンサが追加されている。同様に、本実施例では、スイッチ３とスイッチ５の制御論理が同じであり、これにより、オフグリッド口と負荷及び電力網の安全規制の信頼性が向上する。また、オフグリッド出力に必要な大容量コンデンサは、Ｃ５とＣ６に配置し、Ｃ３及びＣ４の値がＣ５及びＣ６未満であるように制御して、オングリッド動作条件で、インバーターの電力網側の容量が小さくなるように保証することができ、オングリッドシステムの安定性に役立つ。
【００３６】
上記のインバーター構成によれば、本実施例は、以下のような制御方法を提供し、
オングリッド動作では、前記インバーターが電流源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオンになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフになるように制御し、
オフグリッド動作では、前記インバーターが電圧源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオンになるように制御する。
【００３７】
その中、前記電流源モード出力には、バイポーラ変調やユニポーラ変調が含まれ、前記電圧源モード出力では、前記インバーターが第１のハーフブリッジ回路及び第２のハーフブリッジ回路に分けられ、前記第１のハーフブリッジ回路と前記第２のハーフブリッジ回路は出力をそれぞれ独立に制御する。
【００３８】
具体的に、図５及び図９を参照すると、オングリッド動作では、点Ｏの電位を考慮して制御する必要がなく、この時、インバーター回路は、グラウンド及び電力網の中性点に接続せず（電力網監視の基準点のみを提供し）、Ｃ３とＣ４もリーク電流バイパスを提供することができるので、システムのリーク電流が小さく、インバーター回路は、バイポーラ変調又はユニポーラ変調（複数の可能なユニポーラ変調を含む）を使用することができ、インバーターは電流源モードで動作する。
【００３９】
オフグリッド動作では、インバーター回路は、ハーフブリッジ回路１及びハーフブリッジ回路２に対してデカップリング制御を実行して、正弦波の相電圧Ｕ−Ｏ及び相電圧Ｗ−Ｏを取得し、電圧Ｕ−ＯとＷ−Ｏは同じ振幅及び周波数を有するが１８０°の位相差を有することを保証する。システムは、電圧Ｕ−Ｏ及び電圧Ｗ−Ｏを独立に制御するので、電圧Ｕ−Ｏ及びＷ−Ｏは互いにほとんど影響を及ぼさず、Ｕ２−Ｏ２とＷ２−Ｏ２に接続する負荷は不平衡になってもよく（一方の相が全負荷で、他方の相が無負荷である）、Ｕ２−Ｗ２には、２００Ｖａｃレベルの交流負荷が接続されてもよい。また、システムによって構成される２つのハーフブリッジ回路の接地点Ｏは、直流バスバー電圧の中点に接続されているので、その電位は比較的安定しており、システムのリーク電流は非常に小さい。
【００４０】
なお、ＣＰとＣＮの電圧に偏差が発生する場合、ハーフブリッジ回路１及び／又はハーフブリッジ回路２の変調波に一定量の直流成分を注入することによって調整することができる。これについて、本実施例では詳細な説明を省略する。
【００４１】
本発明者は、本実施例によるインバーター及び制御方法の有効性をさらに検証するために、Ｕ−Ｏ、Ｗ−Ｏ、Ｕ−Ｗ相電圧を１０１Ｖａｃ、１０１Ｖａｃ及び２０２Ｖａｃにそれぞれ設計して、上記制御方法のシミュレーション検証を行った。３相の負荷はそれぞれ、２ｋＷ、１ｋＷ、１ｋＷであり、オングリッド及びオフグリッドの動作条件をそれぞれシミュレートしている。
【００４２】
図１０と図１１を参照すると、図１０は、オングリッド動作のシミュレーション波形であり、図１１は、オフグリッド動作のシミュレーション波形である。オングリッド動作では、波形１と波形２は２相電力網のオングリッド電流（振幅比較の便利上、そのうち１相の電流が逆観測される）、波形３は電力網電圧である。ローカル負荷は不平衡であるため、オングリッド電流は差が非常に大きいが、このような不平衡の電力はインバーターで処理する必要がなく、電力網によって負担される。
【００４３】
オフグリッド動作では、波形１と波形２は、２相電圧のオフグリッド電圧（振幅比較の便利上、そのうち１相の電圧が逆観測される）、波形３は出力電圧である。ロカール負荷の不平衡が大きいが、２相負荷は、ハーフブリッジ回路１及びハーフブリッジ回路２によってそれぞれ独立に処理され、相電圧Ｕ−Ｏと相電圧Ｗ−Ｏは、振幅が基本的に同じであり、Ｕ−Ｗ相電圧も要件を満たす。
【００４４】
上記の実施例を基にして、図１２に示すように、本実施例は、さらに制御装置を提供し、
オングリッド動作では、前記インバーターが電流源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオンになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオフになるように制御するための第１の制御モジュール１１と、
オフグリッド動作では、前記インバーターが電圧源モード出力を使用するように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフになるように制御し、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをオンになるように制御するための第２の制御モジュール１２と、を含む。
【００４５】
その中、前記電流源モード出力には、バイポーラ変調やユニポーラ変調が含まれ、前記電圧源モード出力では、前記インバーターが第１のハーフブリッジ回路及び第２のハーフブリッジ回路に分けられ、前記第１のハーフブリッジ回路と前記第２のハーフブリッジ回路は、出力をそれぞれ独立に制御する。
【００４６】
また、前記外部直流電源の出力電流を、予め設けられたＤＣＤＣコンバーターによって変換した後、前記インバーター回路の入力端子に入力するための変換モジュール１３をさらに含んでもよい。
【００４７】
作動原理については、上記の方法の実施例を参照されたい。また、本実施例では、上記のいずれか１項の制御装置を含む制御システムをさらに提供する。
【００４８】
以上のように、本発明は、インバーター及びその制御方法、制御装置、制御システムを提供して、当該インバーターは、インバーター回路と、スイッチ回路と、制御システムとを含み、制御システムは、前記インバーターのオングリッド出力端子電圧、前記オフグリッド出力端子電圧及び前記インバーター回路の出力端子電圧に応じて、制御信号を出力して、前記スイッチ回路における各スイッチのオンとオフを制御し、インバーターがオングリッド動作では、電流源モード出力を使用し、オフグリッド動作では、電圧源モード出力を使用するようにし、負荷の出力要件を満たす。また、本発明では、リーク電流の発生を回避するように第４のスイッチをグラウンドに接続し、かつ、インバーター回路がＨ４ブリッジを使用しているので、構造が簡単である。
【００４９】
本明細書における各実施例は、漸進的に記載されており、各実施例は、他の実施例との相違点について重点に説明し、各実施例の間の同じ又は類似の部分について、互いに参照すればよい。実施例に開示された装置は、実施例に開示された方法に対応するため、その説明は比較的簡単であり、関連部分は方法の説明を参照すればよい。
【００５０】
開示された実施例の上記説明は、当業者が本発明を実現又は使用することを可能にさせる。これらの実施例に対する様々な変更は、当業者には容易であり、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の実施例の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施例において実現され得る。従って、本発明の実施例は、本明細書に示される実施例に限定されず、本明細書に開示される原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲に適合すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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