(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法であって、
前記３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が第１の閾値より大きいかどうかを検出し、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記コモンモードリーク電流の前記有効値が前記第１の閾値より大きいと検出された場合に、前記３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を、１３ベクトルの空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方式に切り換え、
上述の、前記３レベル太陽光発電インバータの前記パルス幅変調方式を、前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えた後、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記コモンモードリーク電流の前記有効値が、前記第１の閾値以下である第２の閾値以下であるかどうかを検出し、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記コモンモードリーク電流の前記有効値が前記第２の閾値以下であると検出された場合に、前記３レベル太陽光発電インバータの前記パルス幅変調方式を不連続ＳＶＰＷＭ方式に切り換え、
ここで、前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式は、前記３レベル太陽光発電インバータの２７個のスイッチ状態ベクトルのうちの１２個のショートベクトルが捨てられ、６つのロングベクトルと、６つのミドルベクトル及び３つのゼロベクトルのみ残留させるＳＶＰＷＭ方式である、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法。
【請求項２】
前記３レベル太陽光発電インバータの前記コモンモードリーク電流の前記有効値が前記第１の閾値より大きいと検出された場合に、前記３レベル太陽光発電インバータの前記パルス幅変調方式を、前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換える前に、さらに、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記コモンモードリーク電流の前記有効値が、第３の閾値より大きいと検出された場合に、３レベル太陽光発電インバータにシャットダウン保護させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上述の、前記３レベル太陽光発電インバータの前記コモンモードリーク電流の前記有効値が前記第１の閾値より大きいと検出された場合が、
前記３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が低電圧穿越閾値未満であると検出されたことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上述の、前記３レベル太陽光発電インバータの前記パルス幅変調方式を、前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えた後、さらに、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記電力システム側電圧振幅値が前記低電圧穿越閾値以上であると検出された場合に、前記３レベル太陽光発電インバータの前記パルス幅変調方式を前記不連続ＳＶＰＷＭ方式に切り換えることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記不連続ＳＶＰＷＭ方式は、第１の不連続ＳＶＰＷＭ方式、第２の不連続ＳＶＰＷＭ方式、第３の不連続ＳＶＰＷＭ方式または第４の不連続ＳＶＰＷＭ方式であり、
前記第１の不連続ＳＶＰＷＭ方式において、
前記３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを第１の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを第２の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを第３の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを第４の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｃ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを第５の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｂ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを第６の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ａ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記第２の不連続ＳＶＰＷＭ方式において、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記瞬時出力電圧に対応する前記空間ベクトルを前記第１の大扇形エリアの後半領域または前記第２の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｃ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第２の大扇形エリアの後半領域または前記第３の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｂ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第３の大扇形エリアの後半領域または前記第４の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ａ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第４の大扇形エリアの後半領域または前記第５の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｃ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第５の大扇形エリアの後半領域または前記第６の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｂ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第６の大扇形エリアの後半領域または前記第１の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ａ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記第３の不連続ＳＶＰＷＭ方式において、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記瞬時出力電圧に対応する前記空間ベクトルを前記第２の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｃ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第３の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｂ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第４の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ａ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第５の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｃ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第６の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｂ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第１の大扇形エリアまで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ａ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記第４の不連続ＳＶＰＷＭ方式において、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記瞬時出力電圧に対応する前記空間ベクトルを前記第１の大扇形エリアの前記前半領域または前記第２の大扇形エリアの前記後半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｃ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第２の大扇形エリアの前記前半領域または前記第３の大扇形エリアの前記後半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｂ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第３の大扇形エリアの前記前半領域または前記第４の大扇形エリアの前記後半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ａ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第４の大扇形エリアの前記前半領域または前記第５の大扇形エリアの前記後半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｃ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第５の大扇形エリアの前記前半領域または前記第６の大扇形エリアの前記後半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ｂ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、
前記空間ベクトルを前記第６の大扇形エリアの前記前半領域または前記第１の大扇形エリアの前記後半領域まで回転させると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記Ａ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
ここで、Vdcは前記３レベル太陽光発電インバータの直流入力電圧である、請求項１または４に記載の方法。
【請求項６】
上述の、前記３レベル太陽光発電インバータの前記コモンモードリーク電流の前記有効値が前記第１の閾値より大きいと検出された場合に、前記３レベル太陽光発電インバータの前記パルス幅変調方式を、前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換える前に、さらに、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記パルス幅変調方式を前記不連続ＳＶＰＷＭ方式に設定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調器であって、
検出手段及び当該検出手段に接続された切換手段を備え、前記検出手段が第１の検出手段を備え、前記切換手段が第１の切換手段を備え、
前記第１の検出手段は、
前記３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が第１の閾値より大きいかどうかを検出し、また、
前記第１の切換手段が前記３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えた後、前記３レベル太陽光発電インバータの前記コモンモードリーク電流の前記有効値が、前記第１の閾値以下である第２の閾値以下であるかどうかを検出するための検出手段であり、
前記第１の切換手段は、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記コモンモードリーク電流の前記有効値が前記第１の閾値より大きいことを前記第１の検出手段が検出した場合に、前記３レベル太陽光発電インバータの前記パルス幅変調方式を前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭに切り換え、また、
前記３レベル太陽光発電インバータの前記コモンモードリーク電流の前記有効値が前記第２の閾値以下であることを前記第１の検出手段が検出した場合に、前記３レベル太陽光発電インバータの前記パルス幅変調方式を不連続ＳＶＰＷＭ方式に切り換えるための切換手段であり、
ここで、前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式は、前記３レベル太陽光発電インバータの２７個のスイッチ状態ベクトルのうちの１２個のショートベクトルが捨てられ、６つのロングベクトルと、６つのミドルベクトル及び３つのゼロベクトルのみ残留させるＳＶＰＷＭ方式である、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調器。
【請求項８】
前記検出手段は、
前記３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が低電圧穿越閾値未満であるかどうかを検出するための第２の検出手段をさらに備え、
前記切換手段は、
前記３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が前記低電圧穿越閾値未満であると検出されると、前記３レベル太陽光発電インバータの前記パルス幅変調方式を前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えるための第２の切換手段をさらに備える、請求項７に記載の変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、2014年08月27日に中国専利局で出願された、出願番号が201410428123.5であって、発明の名称が「３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法及び変調器」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容は援用により本出願に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、電力電子技術分野に関し、より具体的には、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法及び変調器に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＳＶＰＷＭ（Space Vector Pulse Width Modulation、空間ベクトルパルス幅変調）方式は、新たな３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法であり、インバータの出力波形の高周波スベクトルを改善したり、直流バス電圧の利用率を向上させたりするなどの利点があるので、幅広く利用されている。
【０００４】
しかしながら、３レベル太陽光発電インバータはＳＶＰＷＭ方式において故障や異常（例えば中点電位がオフセットしたり、若しくは、太陽光発電モジュールの大地に対する浮遊容量が大きいときコモンモードリーク電流が大きくなりすぎたりするなど）が発生しやすいため、太陽光発電グリッドタイシステムの安全かつ安定的な稼働に影響を及ぼしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに鑑みて、本出願は３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法及び変調器を提供することにより、３レベル太陽光発電インバータに発生した故障や異常（例えば中点電位がオフセットしたり、若しくは、太陽光発電モジュールの大地に対する浮遊容量が大きいときコモンモードリーク電流が大きくなりすぎたりするなど）との課題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下：
３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあると検出された場合に、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を、１３ベクトルの空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方式に切り換えること、
を含む、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法を提供する。
ここで、上記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式は、３レベル太陽光発電インバータの２７個のスイッチ状態（オンオフ状態）ベクトルのうちの１２個のショートベクトルが捨てられ、６つのロングベクトルと、６つのミドルベクトル及び３つのゼロベクトルのみ残留させるＳＶＰＷＭ方式である。
【０００７】
上述の、３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リクスがあると検出されたことには、
３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が第１の閾値より大きいと検出されたことが含まれる。
【０００８】
任意選択的に、上述の、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えた後上記方法はさらに、
３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が、第1の閾値以下である第２の閾値以下であると検出された場合に、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を不連続ＳＶＰＷＭ方式に切り換えることを含む。
【０００９】
任意選択的に、上述の、３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあると検出された場合に、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換える前に、上記方法は、さらに、
３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が、第３の閾値より大きいと検出された場合に、３レベル太陽光発電インバータにシャットダウン保護させることを含む。
【００１０】
上述の、３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リクスがあると検出されたことには、
３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が低電圧穿越閾値未満であると検出されたことが含まれる。
【００１１】
任意選択的に、上述の、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えた後、上記方法は、さらに、
３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が上記低電圧穿越閾値以上であると検出された場合に、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を不連続ＳＶＰＷＭ方式に切り換えることを含む。
【００１２】
上記不連続ＳＶＰＷＭ方式は、第１の不連続ＳＶＰＷＭ方式、第２の不連続ＳＶＰＷＭ方式、第３の不連続ＳＶＰＷＭ方式または第４の不連続ＳＶＰＷＭ方式であり、
上記第１の不連続SVPWM方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを第１の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第２の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第３の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第４の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第５の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第６の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
上記第２の不連続SVPWM方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを第１の大扇形エリアの後半領域または第２の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第２の大扇形エリアの後半領域または第３の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第３の大扇形エリアの後半領域または第４の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第４の大扇形エリアの後半領域または第５の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第５の大扇形エリアの後半領域または第６の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第６の大扇形エリアの後半領域または第１の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
上記第３の不連続SVPWM方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを第２の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第３の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第４の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第５の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第６の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第１の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
上記第４の不連続SVPWM方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを第１の大扇形エリアの前半領域または第２の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第２の大扇形エリアの前半領域または第３の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第３の大扇形エリアの前半領域または第４の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第４の大扇形エリアの前半領域または第５の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第５の大扇形エリアの前半領域または第６の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第６の大扇形エリアの前半領域または第１の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、
ここで、Vdcは３レベル太陽光発電インバータの直流入力電圧である。
【００１３】
任意選択的に、上述の、３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあると検出された場合には、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換える前に、上記方法は、さらに、
３レベル太陽光発電インバータのパルス変調方式を不連続ＳＶＰＷＭ方式に設定することを含む。
【００１４】
３レベル太陽光発電インバータのためのパルス幅変調器を提供し、以下の手段：
３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあるかどうかを検出するための検出手段と、
前記検出手段と接続される切換手段であって、３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあると検出された場合に、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えるための切換手段とを備えるパルス幅変調器であって、
ここで、上記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式は、３レベル太陽光発電インバータの２７個のスイッチ状態ベクトルのうちの１２個のショートベクトルが捨てられ、６つのロングベクトルと、６つのミドルベクトル及び３つのゼロベクトルのみ残留させるＳＶＰＷＭ方式である。
【００１５】
ここで、前記検出手段は、３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が第１の閾値を超えているかどうかを検出するための第１の検出手段を備え、前記切換手段は、３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が上記第１の閾値より大きいと検出されると、３レベル太陽光発電インバータのパルス変調方式を上記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えるための第１の切換手段を備える。
【００１６】
ここで、前記検出手段は、３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が低電圧穿越閾値未満であるかを検出するための第２の検出手段を備え、前記切換手段は、３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が上記低電圧穿越閾値未満であると検出されると、３レベル太陽光発電インバータのパルス変調方式を上記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えるための第２の切換手段を備える。
【発明の効果】
【００１７】
上記の技術案から見いだせるように、本出願は、３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあると検出されると、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式で３レベル太陽光発電インバータに対してパルス幅変調を行う。前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式は、従来のＳＶＰＷＭ方式と比べて、３レベル太陽光発電インバータに故障や異常（例えば、中点電位がオフセットしたり、若しくは、太陽光発電モジュールの大地に対する浮遊容量が大きいときコモンモードリーク電流が大きくなりすぎたりするなど）が発生する原因となるショートベクトルが捨てられているので、従来技術に存在している問題を効果的に解決することができる。
【００１８】
本出願実施例又は従来技術における技術案をより明確に説明するために、以下で実施例又は従来技術の記述において使用する必要がある図面を簡単に紹介する。もちろん、以下に記述の図面は本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を要しない前提で、これらの図面に応じて他の図面を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願実施例が開示する３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法のフローチャートである。
【図２】本願実施例が開示する３レベル太陽光発電インバータのトポロジー構造の概略図である。
【図３】本願実施例が開示する、コモンモード電圧振幅値を低減可能な３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法のフローチャートである。
【図４】従来のＳＶＰＷＭ方式における３レベル電圧空間ベクトルを示す図面である。
【図５】本願実施例が開示する、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式における３レベル電圧空間ベクトルを示す図面である。
【図６】本願実施例が開示する、コモンモード電圧振幅値とインバータのスイッチング損失を低減可能な３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法のフローチャートである。
【図７】１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを図５における小扇形エリアＤ２まで回転させる場合、対応する空間ベクトル系列割り当てを示す図面である。
【図８】連続ＳＶＰＷＭ方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを図４における小扇形エリアＤ１４まで回転させる場合、対応する空間ベクトル系列割り当てを示す図面である。
【図９】不連続ＳＶＰＷＭ方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを図４の扇形エリアＤ１４まで回転させる場合、対応する空間ベクトル系列割り当てを示す図面である。
【図１０ａ】４つの不連続ＳＶＰＷＭ方式における、３レベル太陽光発電インバータの出力電圧の振幅値のクランプ状態を示す図面である。
【図１０ｂ】４つの不連続ＳＶＰＷＭ方式における、３レベル太陽光発電インバータの出力電圧の振幅値のクランプ状態を示す図面である。
【図１０ｃ】４つの不連続ＳＶＰＷＭ方式における、３レベル太陽光発電インバータの出力電圧の振幅値のクランプ状態を示す図面である。
【図１０ｄ】４つの不連続ＳＶＰＷＭ方式における、３レベル太陽光発電インバータの出力電圧の振幅値のクランプ状態を示す図面である。
【図１１】本願実施例が開示する、中点電位のオフセットを抑制可能な３レベル太陽光発電インバータのパルス変調方法のプロチャートである。
【図１２】本願実施例が開示する、中点電位のオフセットを抑制しつつ、インバータのスイッチング損失を低減させることが可能な３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法のプロチャートである。
【図１３】本願実施例が開示する、３レベル太陽光発電インバータのパルス変調器の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本出願実施例における図面と結び付けて、本出願実施例における技術案を明確かつ十分に記述するが、明らかに、記述する実施例は本出願の一部の実施例に過ぎず、実施例の全てではない。本出願における実施例に基づいて、当業者が創造的な労力を要しない前提で得られる全ての他の実施例は、本出願の保護範囲に属する。
【００２１】
図１を参照して、本願実施例は、以下の３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法を提供することにより、３レベル太陽光発電インバータに発生した故障や異常（例えば中点電位がオフセットしたり、若しくは、太陽光発電モジュールの大地に対する浮遊容量が大きいときコモンモードリーク電流が大きくなりすぎたりするなど）の問題を解決する。
【００２２】
ステップ１０１：３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあるかどうかを検出し、３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあると検出された場合に、ステップ１０２に移行し、さもなければ、ステップ１０１に戻る。
【００２３】
ステップ１０２：３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ（Space Vector Pulse Width Modulation、空間ベクトルパルス幅変調）方式に切り換える。ここで、上記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式は、３レベル太陽光発電インバータの２７個のスイッチ状態ベクトルのうちの１２個のショートベクトルが捨てられ、６つのロングベクトルと、６つのミドルベクトル及び３つのゼロベクトルのみ残留させるＳＶＰＷＭ方式である。
【００２４】
本実施例に記述する１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式は、３レベル太陽光発電インバータに故障や異常（例えば中点電位がオフセットしたり、若しくは、太陽光発電モジュールの大地に対する浮遊容量が大きいときコモンモードリーク電流が大きくなりすぎたりするなど）が発生する原因となるショートベクトルを備えないので、従来技術に存在している問題を効果的に解決することができる。当業者の本発明に対する理解をより明確にするために、以下で、それぞれ、如何にしてコモンモードリーク電流が大きくなりすぎるのを回避するか、及び如何にして中点電位がオフセットするのを抑制するかという２つの面から、本発明について詳細に説明する。
【００２５】
１）如何にしてコモンモードリーク電流が大きくなりすぎるのを回避するかについて
【００２６】
３レベル太陽光発電インバータは、太陽光発電グリッドタイシステム中に通常使用されるエネルギー変換装置であって、太陽光発電モジュールから出力された直流電流を交流電流に変換した後電力系統へ送電するものであり、そのトポロジー構造は図２に示されている（３レベル太陽光発電インバータのトポロジー構造は数多くあるが、本実施例はそのうちの１種のみ示している）。前記太陽光発電モジュールと接地ハウジングとの間に大地に対する浮遊容量Ｃ３が存在しており、太陽光発電モジュールと電力系統との間は直接的電気的に接続がされると、浮遊容量Ｃ３は電力系統抵抗、３レベル太陽光発電インバータの出力フィルタとともにコモンモード共振回路に形成されるようになる。
【００２７】
一般的に、浮遊容量Ｃ３の大きさは外部環境要因と関わっている。太陽光発電モジュールが雨など高湿度の環境に配置されると、浮遊容量Ｃ３が増える。また、３レベル太陽光発電インバータのパワースイッチ管が作動すると、浮遊容量Ｃ３上のコモンモード電圧Ｕcomが変化し、そして、浮遊容量Ｃ３が大きいとき、浮遊容量Ｃ３上に変化するコモンモード電圧Ｕcomは前記コモンモード共振回路にコモンモード電流icomを生成することを励起する。こうして、コモンモード電流icomが生成されるため、太陽光発電グリッドタイシステムの電磁伝導損失が増え、電磁両立性が低下し、安全上の問題が生じる。
【００２８】
コモンモード電圧Ｕcomの振幅値を低減させることで、コモンモード電流icomの大きさを小さくすることができ、ひいてはコモンモード電流icomに起因する一連の問題を有効に緩和することができることを考慮したうえで、本発明は、コモンモード電圧Ｕcomの発生源から、コモンモード電圧Ｕcomの振幅値を効果的に低減できる技術案を提案する。図３を参照して、以下のステップ：
ステップ３０１：３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が第１の閾値を超えているかどうかを検出し、前記コモンモードリーク電流の有効値が前記第１の閾値より大きいと検出されると、ステップ３０２に移行し、さもなければ、ステップ３０１に戻るステップ、
ステップ３０２：３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えるステップ、とを含む。
【００２９】
図３に示す方案について、具体的に以下のとおり説明する。
【００３０】
既存の３相電圧源システムの中のコモンモード電圧とは、３相出力電圧の参考グランドに対する共有成分をいい、零相電圧とも呼ばれる。図２に示す３レベル太陽光発電インバータにおいて、キルヒホフ電圧法則に従い、下記式が得られる。
【００３１】
【数１】
0006364669.tif 000002
【００３２】
式中、ua、ub及びucは、それぞれ、A相の出力電圧の参考グランドに対する成分、Ｂ相の出力電圧の参考グランドに対する成分とC相の出力電圧の参考グランドに対する成分であり、uga、ugb及びugcは、それぞれ、A相の出力電圧、Ｂ相の出力電圧及びC相の出力電圧であり、Rは電力系統抵抗であり、ia、ib及びicは、それぞれ、A相の出力電流、Ｂ相の出力電流及びC相の出力電流であり、Lは３レベル太陽光発電インバータの出力フィルタであり、Ｕcomはコモンモード電圧である。
【００３３】
上記３つの電圧方程式を加算して得られるコモンモード電圧Ｕcomの近似的数式は以下のとおりである。すなわち、 
【００３４】
【数２】
0006364669.tif 000003
【００３５】
このコモンモード電圧Ｕcomの数式から明らかなように、３レベル太陽光発電インバータが生成するコモンモード電圧は、スイッチング周波数、スイッチ状態及び直流バス電圧振幅値に関連する高周波数ホッピング信号である。ＳＶＰＷＭ方式において、パワースイッチ管の各時刻でのスイッチ組み合わせによって、３レベル太陽光発電インバータの出力電圧が決められ、ひいては、コモンモード電圧Ｕcomの変化が特定される。つまり、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調工程は、コモンモード電圧Ｕcomの発生源となる。
【００３６】
ＳＶＰＷＭ方式は、通常利用される３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式であり、具体的には、連続ＳＶＰＷＭ方式と不連続ＳＶＰＷＭ方式の２種類に分けられている。その原理は、３レベル太陽光発電インバータから出力された３相正弦交流電圧を回転する空間ベクトルで示すと、当該空間ベクトルの瞬時値は、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧である。そして、この空間ベクトルの回転空間を複数の小扇形エリアに分割し、いずれか１つの小扇形エリアまで回転させた空間ベクトルの瞬時値は、同扇形エリアの境界にある前記３レベル太陽光発電インバータのスイッチ状態ベクトルの合成によって得られる。これによって、ベクトル合成に参与するスイッチ状態ベクトルの作用時間を制御することで、この空間ベクトルの瞬時値のモード長と方向を制限することが可能となる。
【００３７】
３レベル太陽光発電インバータの各位相レッグはいずれも３つのスイッチ状態を有し、これと対応するように、前記３レベル太陽光発電インバータは合計33＝27種のスイッチ状態を具備する。直流バス容量中点Оをゼロレベル基準電位とし、正のバス電圧+Ｖｄｃ／２を１レベル、負のバス電圧-Ｖｄｃ／２を-１レベルとしたとき、３レベル太陽光発電インバータは合計２７個のスイッチ状態ベクトル、それぞれ、１２個のショートベクトル、６つのミドルベクトル、６つのロングベクトル及び３つのゼロベクトルを有し、対応するスイッチ状態とコモンモード電圧振幅値は表１に示されている。
【００３８】
【表１】
0006364669.tif 000004
【００３９】
表１から見い出せるように、ミドルベクトルとゼロベクトルはコモンモード電圧を生成せず、ロングベクトルが生成するコモンモード電圧振幅値は、Ｖｄｃ／６しかなく、一部のショートベクトルが生成するコモンモード電圧振幅値が大きい。背景技術に言及されているＳＶＰＷＭ方式はこの２７個のスイッチ状態ベクトルを全部用いているため、高周波数コモンモード電圧の含量が比較的高い。ところで、本発明は、３レベル太陽光発電インバータの２７のスイッチ状態ベクトルの中から、大きいコモンモード電圧振幅値が生成されうるショートベクトルを全部除去することにより、高周波数コモンモード電圧の含量が低いＳＶＰＷＭ方式を得る。ここで、記述の便宜を図るために、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式と定義される。
【００４０】
ここで、背景技術に言及されているＳＶＰＷＭ方式における３レベル電圧空間ベクトルは図４に示されている（６つのロングベクトルを用いて図４に示される３レベル電圧空間ベクトルを６つの扇形エリアに等分し、α軸を起点とし、反時計回り方向に沿って順次分布している大扇形エリアＩ-VIを得る；そして、各大扇形エリアを４つの小扇形エリアに４等分すれば、２４個の小扇形エリアD1-D24が得られ、この時、この空間ベクトルの瞬時値がある時刻で小扇形エリアＤ１４まで回転されると、(1 1 -1)、(1 0 -1)、(0 0 -1)及び(1 1 0)を合成することで得られる）。前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式における３レベル電圧空間ベクトルは図5に示されている（６つのロングベクトルを用いて図５に示される３レベル電圧空間ベクトルを６つの大扇形エリアに等分し、α軸を起点とし、反時計回り方向に沿って順次分布している大扇形エリアＩ-VIを得る；そして、各大扇形エリアを2つの小扇形エリアに2等分すれば、２４個の小扇形エリアD1-D12が得られ、この時、この空間ベクトルの瞬時値がある時刻で小扇形エリアＤ2まで回転されると、(1 1 -1)、(1 0 -1) 及び(0 00)を合成することで得られる）。
【００４１】
上述したとおり、図３に示す技術案において、前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式は、コモンモード電圧Ｕcomの振幅値に大きく影響を及ぼすことのない13つのスイッチ状態ベクトルのみ備えるので、浮遊容量Ｃ３が大きい場合、コモンモードリーク電流icomの大きさをある程度効果的に低減させ、コモンモードリーク電流icomに起因するシステム電磁伝導損失の増加や電磁両立性の低下及び安全上の問題を緩和することができる。
【００４２】
なお、３レベル太陽光発電インバータのスイッチング損失を低減させるためには、本実施例は図３に示す技術案をもとに、コモンモード電圧Ｕcomの振幅値とインバータのスイッチ損失を効果的に低減させることができる技術案を提案している。図６を参照して、以下のステップ：
ステップ６０１：３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が第１の閾値を超えているかどうかを検出し、上記コモンモードリーク電流の有効値が第１の閾値より大きいと検出されると、ステップ６０２に移行し、さもなければ、ステップ６０１に戻すステップ、
ステップ６０２：３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えるステップ、
ステップ６０３：３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が第２の閾値以下であるかを検出し、上記コモンモードリーク電流の有効値が第２の閾値以下であると検出されると、ステップ６０４に移行し、さもなければ、ステップ６０３に戻すステップ、
ステップ６０４：３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を不連続ＳＶＰＷＭ方式に切り換えるステップ、を含み、
ここで、前記第２の閾値は前記第１の閾値以下である。臨界状態での２つの変調方式が頻繁に切り換えられるのを防止するために、前記第２の閾値と前記第１の閾値の間に一定のヒステリシス区間を予め設定することが好ましい。
【００４３】
図６に示す技術案について具体的に以下のとおり説明する。
【００４４】
３レベル太陽光発電インバータから出力される３相正弦交流電圧を回転する空間ベクトルで示す。仮にこの空間ベクトルの瞬時値がある時刻で図５に示す小扇形エリアＤ2まで回転されることを想定すると、スイッチング損失を低減させるためには、図７に示すように、３レベル太陽光発電インバータの各相のパワースイッチ管を1つのスイッチング周期内に2回しか作動させないことが求められる。
【００４５】
そして、仮にこの空間ベクトルの瞬時値がある時刻で図4に示す小扇形エリアＤ１４まで回転されることを想定すると、スイッチング損失を低減させるためには、図８に示すように、３レベル太陽光発電インバータの各相のパワースイッチ管を１つのスイッチング周期内に２回しか作動させないことが求められてもよく、ここで、この変調方式は連続ＳＶＰＷＭ方式と呼ばれる。しかしながら、(0 0 -1)と(1 1 0)は同一のショートベクトルを表していることを考慮する場合、(0 0 -1)の作用時間を(1 1 0)に変換すれば、空間ベクトル系列割り当ては図９に示すように変更され、その結果、本来の空間ベクトルの作用時間を不変としたままで、A相のパワースイッチ管を作動しないことが実現できるため、1つのスイッチ周期内でのA相のスイッチング損失がなくなる。同様の理由により、 (1 1 0)ベクトルの作用時間を(0 0 -1)ベクトルに変換すれば、C相のスイッチが1つのスイッチング周期内で作動しないことが実現でき、ここで、この変調方式は不連続ＳＶＰＷＭ方式と呼ばれる。
【００４６】
上述したとおり、前記不連続ＳＶＰＷＭ方式において、３レベル太陽光発電インバータは、１相のパワースイッチ管を１つのスイッチング周期内で作動させず、他の2相のパワースイッチ管を1つのスイッチング周期内でそれぞれ２回作動させることを実現できる。連続ＳＶＰＷＭ方式と１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に比べ、前記不連続ＳＶＰＷＭ方式でのスイッチング損失が更に小さくなる。従って、３レベル太陽光発電インバータから離脱したコモンモードリーク電流が大きくなりすぎる場合には、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を不連続ＳＶＰＷＭ方式に切り換えることにより、３レベル太陽光発電インバータの稼働時のスイッチング損失をより一層低減させることができる。さらに、２つの変調方式間を何度も切り換えることで、低いコモンモードリーク電流
0006364669.tif 000005
と、スイッチング損失の低減を図ることができる。
【００４７】
具体的には、前記不連続ＳＶＰＷＭ方式は、第１の不連続ＳＶＰＷＭ方式、第２の不連続ＳＶＰＷＭ方式、第３の不連続ＳＶＰＷＭ方式、第4の不連続ＳＶＰＷＭ方式を用いることが考えられる（図１０ａ〜１０ｄにおいて、AＰは、３レベル太陽光発電インバータのA相を常時Vdc/2にクランプすることを示し、ＢＰは、３レベル太陽光発電インバータのＢ相を常時Vdc/2にクランプすることを示し、CＰは、３レベル太陽光発電インバータのC相を常時Vdc/2にクランプすることを示し、ANは、３レベル太陽光発電インバータのA相を常時-Vdc/2にクランプすることを示し、ＢNは、３レベル太陽光発電インバータのＢ相を常時-Vdc/2にクランプすることを示し、CNは、３レベル太陽光発電インバータのC相を常時-Vdc/2にクランプすることを示す。以下で、Vdcは３レベル太陽光発電インバータの直流入力電圧である）。
【００４８】
図１０ａに示されているように、上記第１の不連続SVPWM方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを第１の大扇形エリア（すなわち大扇形エリアＩ）まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第２の大扇形エリア（すなわち大扇形エリアII）まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第３の大扇形エリア（すなわち大扇形エリアIII）まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第４の大扇形エリア（すなわち大扇形エリアIV）まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第５の大扇形エリア（すなわち大扇形エリアＶ）まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第６の大扇形エリア（すなわち大扇形エリアVI）まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされる。
【００４９】
図１０ｂに示されているように、上記第２の不連続SVPWM方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを第１の大扇形エリアの後半領域または第２の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第２の大扇形エリアの後半領域または第３の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第３の大扇形エリアの後半領域または第４の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第４の大扇形エリアの後半領域または第５の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第５の大扇形エリアの後半領域または第６の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第６の大扇形エリアの後半領域または第１の大扇形エリアの前半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされる。
【００５０】
図１０ｃに示されているように、上記第３の不連続SVPWM方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを第２の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第３の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第４の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第５の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第６の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第１の大扇形エリアまで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされる。
【００５１】
図１０ｄに示されているように、上記第４の不連続SVPWM方式において、３レベル太陽光発電インバータの瞬時出力電圧に対応する空間ベクトルを第１の大扇形エリアの前半領域または第２の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第２の大扇形エリアの前半領域または第３の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第３の大扇形エリアの前半領域または第４の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第４の大扇形エリアの前半領域または第５の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＣ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第５の大扇形エリアの前半領域または第６の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＢ相の振幅値が常時−Vdc/2にクランプされ、前記空間ベクトルを第６の大扇形エリアの前半領域または第１の大扇形エリアの後半領域まで回転させると、３レベル太陽光発電インバータのＡ相の振幅値が常時Vdc/2にクランプされる。
【００５２】
なお、好ましくは、図３に示すステップ３０１または図６に示すステップ６０１に先立って、さらに、３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が、第３の閾値より大きいと検出された場合には、３レベル太陽光発電インバータをシャットダウン保護させることを含み（図３及び図６に示されない）、これによって、コモンモードリーク電流の過電流（オーバーフロー）を防ぎ、３レベル太陽光発電インバータを保護することができる。
【００５３】
上記１）での記述をまとめてみればわかるように、本実施例では、３レベル太陽光発電インバータにコモンモード電流の過電流の問題が発生しそうになることが検出された場合に、１３ベクトルＳＶＰＷＭ方式を用いて３レベル太陽光発電インバータに対してパルス幅変調を行う。前記１３ベクトルＳＶＰＷＭ方式から、従来のＳＶＰＷＭ方式の中にコモンモード電流を大きくすることができるショートベクトルが除去されるので、太陽光発電モジュールの大地に対する浮遊容量が大きいときコモンモード電流が大きくなりすぎる問題を効果的に解決することができる。
【００５４】
2）如何にして中点電位がオフセットするのを回避するかについて
【００５５】
３レベル太陽光発電インバータの低電圧穿越（Low Voltage Ride Through (LVRT)）とは、電力システムに故障が生じたり、或いは変動したりすることで電力系統の電圧が降下したとき、３レベル太陽光発電インバータが不間欠的に並列稼働し、基準にしたがって一定の無効電流を出力することをいう。しかしながら、背景技術に言及されているＳＶＰＷＭ方式の中にはショートベクトルが存在しているため、３レベル太陽光発電インバータは電圧降下時に中点電位がオフセットする現象が避けられずに発生し、さらに太陽光発電グリッドタイシステムの確実な稼働にマイナスの影響を及ぼしている。
【００５６】
ここで、背景技術に言及されているＳＶＰＷＭ方式で用いられた２７個のスイッチ状態ベクトル（１２個のショートベクトル、６つのミドルベクトル、６つのロングベクトルと３つのゼロベクトルを含む）の中に、ただ１２個のショートベクトルだけで中点電位のオフセットを引き起こすことを考慮したうえで、本発明は、中点電位がオフセットするのを効果的に抑制可能な方法を提案している。図１１を参照して、以下のステップ：
ステップ１１０：３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が低電圧穿越閾値未満であるかを検出し、上記電力システム側電圧振幅値が上記低電圧穿越閾値未満であると検出されると、ステップ１１１に移行し、さもなければ、ステップ１１０に戻すステップ、
ステップ１１１：３レベル太陽光発電インバータのパルス変調方式を１３ベクトルＳＶＰＷＭ方式に切り換えるステップを含む。
【００５７】
図１１に示す技術案では、３レベル太陽光発電インバータに中点電位がオフセットする問題が発生しそうになることが検出された場合に、１３ベクトルＳＶＰＷＭ方式を用いて３レベル太陽光発電インバータに対してパルス幅変調を行う。前記１３ベクトルＳＶＰＷＭ方式は、従来のＳＶＰＷＭ方式の中に中点電位がオフセットするのを引き起こすショートベクトルを除去するので、中点電位がオフセットする問題が効果的に抑制され得る。
【００５８】
なお、３レベル太陽光発電インバータのスイッチング損失を低減させるために、本実施例は、図１１に示す技術案をもとに、中点電位がオフセットするのを効果的に抑制しつつ、インバータのスイッチング損失を低下可能な技術案を提案している。図12を参照し、以下のステップ：
ステップ１２０：３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が低電圧穿越閾値未満であるかを検出し、上記電力システム側電圧振幅値が上記低電圧穿越閾値未満であると検出されると、ステップ１２１に移行し、さもなければ、ステップ１２０に戻るステップ、
ステップ１２１：３レベル太陽光発電インバータのパルス変調方式を１３ベクトルＳＶＰＷＭ方式に切り換えるステップ、
ステップ１２２：３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が低電圧穿越閾値以上であるかを検出し、上記電力システム側電圧振幅値が上記低電圧穿越閾値以上であると検出されると、ステップ１２３に移行し、さもなければ、ステップ１２２に戻るステップ、
ステップ１２３：３レベル太陽光発電インバータのパルス変調方式を不連続ＳＶＰＷＭ方式に切り換えるステップ
を含む。
【００５９】
２つの変調方式間を何度も切り換えることで、中点電位がオフセットするのを抑制しつつ、スイッチング損失の低減を図ることができる。
【００６０】
上記２）での記述をまとめてみればわかるように、本実施例では、３レベル太陽光発電インバータに中点電位がオフセットする問題が発生しそうになることが検出された場合に、１３ベクトルＳＶＰＷＭ方式を用いて３レベル太陽光発電インバータに対してパルス幅変調を行う。前記１３ベクトルＳＶＰＷＭ方式から、従来のＳＶＰＷＭ方式の中に中点電位がオフセットするのを引き起こすショートベクトルが除去されるので、中点電位がオフセットする問題が効果的に抑制され得る。
【００６１】
最後に、次のことを説明しておきたい。すなわち、不連続ＳＶＰＷＭ方式によりスイッチング損失が低減されうることを考慮したうえで、最適な効果を実現するために、本実施例では、３レベル太陽光発電インバータの初期パルス幅変調方式を不連続ＳＶＰＷＭ方式とし、すなわちステップ１０１に先立って、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を不連続ＳＶＰＷＭ方式とする。
【００６２】
以上に開示されている３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方法に基づいて、本実施例は、さらに、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調器を提供する。図１３を参照して、検出手段１００と切換手段２００とを備える。
【００６３】
ここで、同図１３を参照して、検出手段１００は、３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあるかどうかを検出するために用いられる。
【００６４】
切換手段２００は、検出手段１００と接続され、３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあると検出された場合に、３レベル太陽光発電インバータのパルス幅変調方式を、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えるために用いられる。ここで、上記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式は、３レベル太陽光発電インバータの２７個のスイッチ状態ベクトルのうちの１２個のショートベクトルが捨てられ、６つのロングベクトルと、６つのミドルベクトル及び３つのゼロベクトルのみ残留させるＳＶＰＷＭ方式である。
【００６５】
ここで、同図１３を参照して、検出手段１００は、３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が第１の閾値を超えているかどうかを検出するための第１の検出手段１０１を備え、切換手段２００は、３レベル太陽光発電インバータのコモンモードリーク電流の有効値が上記第１の閾値より大きいと検出されると、３レベル太陽光発電インバータのパルス変調方式を上記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えるための第１の切換手段２０１を備える。
【００６６】
ここで、同図１３を参照して、検出手段１００は、３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が低電圧穿越閾値未満であるかどうかを検出するための第２の検出手段１０２を備え、切換手段２００は、３レベル太陽光発電インバータの電力システム側電圧振幅値が上記低電圧穿越閾値未満であると検出されると、３レベル太陽光発電インバータのパルス変調方式を上記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式に切り換えるための第２の切換手段２０２を備える。
【００６７】
上述したとおり、本出願では、３レベル太陽光発電インバータに潜在的な安全リスクがあると検出されると、１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式で３レベル太陽光発電インバータに対してパルス幅変調を行う。前記１３ベクトルのＳＶＰＷＭ方式は、従来のＳＶＰＷＭ方式と比べて、３レベル太陽光発電インバータに故障や異常（例えば、中点電位がオフセットしたり、若しくは、太陽光発電モジュールの大地に対する浮遊容量が大きいときコモンモードリーク電流が大きくなりすぎたりするなど）が発生する原因となるショートベクトルが捨てられているので、従来技術に存在している問題を効果的に解決することができる。
【００６８】
本明細書の各部分は漸進的な方法によって記述され、各部分で主に説明されているのは、他の部分との相違箇所であり、各部分の間の共通または類似する部分については互いに参照すればよい。実施例に開示された変調器については、実施例に開示された方法と対応しているので、簡単に記述されるが、関連する箇所は方法の部分への説明を参照すればよい。
【００６９】
本願に開示された実施例についての上述の説明により、当業者は本発明を実施又は使用することができる。これらの実施例への種々の改変は当業者にとって明白であろう。本文に記載された一般的な原理は、当該技術案の主旨が本発明の技術案の精神及び範囲を逸脱しない限り、他の実施例において実現可能である。従って、本発明は上述の実施例に制限されるものではなく、本文で開示された原理及び新たな特徴に整合する最も広い範囲に沿うものである。
【図１】
0006364669.tif 000006
【図２】
0006364669.tif 000007
【図３】
0006364669.tif 000008
【図４】
0006364669.tif 000009
【図５】
0006364669.tif 000010
【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１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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