(57)【要約】【課題】    太陽電池などによって発電された直流電力を系統電源へ回生するときに、的確な高調波抑制を図る。【解決手段】  太陽光発電装置１０に設けているインバータ装置１４では、発電ユニット１２によって発電された直流電力に基づいて目標電流を設定し、この目標電流が得られるように、インバータ回路２０に設けているスイッチング素子のＰＷＭ制御を行う。このとき、インバータ装置の出力電力によって駆動するモータ７０への給電位置よりも商用電力系統１８側に設けている出力電流検出センサ７４によって出力電流の瞬時値を検出し、この出力電流に基づいてフィードバック制御を行う。これにより、インバータ回路や電源回路３５などの内部負荷で発生する高調波と共に、モータなどの電力負荷によって発生する高調波を合わせて抑制することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力される交流電力からノイズ成分を除去するノイズフィルタと、前記ノイズフィルタと系統電源の間に設けられた解列コンダクタと、を含み前記直流電力から変換した前記交流電力を前記系統電源へ回生する系統連系用インバータ装置であって、
前記直流電力から前記交流電力の目標電流を設定する目標電流設定手段と、
少なくとも前記ノイズフィルタの前記系統電源側に設けられて前記系統電源へ出力される出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記出力電流検出手段によって出力電流と前記目標電流に基づいて出力電流が目標電流となるように前記インバータ回路の作動を制御するインバータ制御手段と、
を含むことを特徴とする系統連系用インバータ装置。
【請求項２】
前記ノイズフィルタの前記系統電源側に前記インバータ回路から出力される前記交流電力を消費する電力負荷が接続されているときに、前記出力電流検出手段が、前記電力負荷への給電位置よりも前記系統電源側で前記出力電流を検出することを特徴とする請求項１に記載の系統連系用インバータ装置。
【請求項３】
前記インバータ制御手段が、前記インバータ回路に設けられているスイッチング素子をスイッチング駆動するときに、前記目標電流と前記出力電流に基づいてオンデューティを変化するＰＷＭ制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の系統連系用インバータ装置。
【請求項４】
前記インバータ回路が、前記スイッチング素子のブリッジ接続によって形成されて単相電力を出力することを特徴とする請求項３に記載の系統連系用インバータ装置。
【請求項５】
前記インバータ制御手段が前記スイッチング素子をスイッチング駆動するスイッチング信号のサイクルが１０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の系統連系用インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池等の発電手段によって発電した電力を商用電源などの系統電源に応じた電力に変換して回生する系統連系用インバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光をエネルギーとして発電した電力を商用電力系統へ回生することが普及しつつある。発電電力を商用電力系統へ回生するときにはインバータ装置（系統連系用インバータ装置）が用いられ、発電した直流電力をスイッチング素子のオン／オフによって商用電力系統の周波数及び電圧に応じた交流電力に変換するようにしている。
【０００３】
このような系統連系用インバータ装置では、例えばスイッチング素子をブリッジ接続するなどして形成したインバータ回路が設けられており、このインバータ回路に入力される直流電力に基づいてスイッチング素子のオン時間（オンデューティ）を設定し、設定したオン時間でスイッチング素子を駆動することにより、発電電力に応じた電流を発生し、この電流を解列コンダクタ、保護継電器等を介して系統電源へ出力するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところで、インバータ回路から出力される交流電力には、高調波成分が含まれており、この高調波成分を除去するためにインバータ回路の出力側にフィルタ回路（ノイズフィルタ）を設け、フィルタ回路を通過した電力を、系統電源へ回生するようにしている。
【０００５】
また、系統連系インバータ装置では、インバータ回路の出力側に例えば計器用変流器（ＣＴ：Current  Transformer）などを用いた電流検出センサを設け、この電流検出センサによって検出する電流波形に基づいて、高調波成分を除去するようにスイッチング信号を生成するフィードバック制御が合わせて行われている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
一方、系統連系インバータ装置では、スイッチング素子等による発熱による温度上昇を防止するための冷却用ファンなどの電力負荷が設けられている。一般に、これらの負荷は、解列コンダクタと保護継電器の間から電力が供給されるように接続されている。
【０００７】
すなわち、系統連系インバータ装置では、出力電流センサの系統電源側にフィルタ回路が設けられていると共に電力負荷が接続されている。このために、フィルタ回路から出力された電流に含まれる高調波レベルが低くても、フィルタ回路や電力負荷で発生する高調波が加算されると、高調波レベルが高くなり、この高調波が系統電源へ出力されてしまうという問題がある。
【特許文献１】特開２００３−１８７５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１９７２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、高調波が系統電源へ回生されてしまうのをより確実に抑えることができる系統連系インバータ装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力される交流電力からノイズ成分を除去するノイズフィルタと、前記ノイズフィルタと系統電源の間に設けられた解列コンダクタと、を含み前記直流電力から変換した前記交流電力を前記系統電源へ回生する系統連系用インバータ装置であって、前記直流電力から前記交流電力の目標電流を設定する目標電流設定手段と、少なくとも前記ノイズフィルタの前記系統電源側に設けられて前記系統電源へ出力される出力電流を検出する出力電流検出手段と、前記出力電流検出手段によって出力電流と前記目標電流に基づいて出力電流が目標電流となるように前記インバータ回路の作動を制御するインバータ制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、直流電力に応じて目標電流を設定し、出力電流が目標電流となるようにフィードバック制御を行う。このときに、目標電流の瞬時値と出力電流検出手段によって検出する出力電流の瞬時値を比較し、出力電流の瞬時値が目標電流（瞬時値）となるようにすることにより、出力電流に含まれる高調波の抑制を図る。
【００１１】
このとき、出力電流検出手段は、ノイズフィルタを通過して系統電源へ回生される出力電流を検出する。すなわち、従来は、インバータ回路とノイズフィルタの間に設けられていた出力電流検出手段を、ノイズフィルタよりも系統電源側に設けて、実際に系統電源へ出力される出力電流を検出する。
【００１２】
これにより、高調波を確実に抑制した交流電力を系統電源へ回生することができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明は、前記ノイズフィルタの前記系統電源側に前記インバータ回路から出力される前記交流電力を消費する電力負荷が接続されているときに、前記出力電流検出手段が、前記電力負荷への給電位置よりも前記系統電源側で前記出力電流を検出することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、電力負荷が設けられているときに、この電力負荷への給電位置よりも系統電源側に出力電流検出手段を設ける。
【００１５】
これにより、電力負荷によって高調波が発生しても、この高調波を確実に抑制した電力を系統電源へ回生させることができる。
【００１６】
このような本発明の系統連系用インバータ装置は、前記インバータ制御手段が、前記インバータ回路に設けられているスイッチング素子をスイッチング駆動するときに、前記目標電流と前記出力電流に基づいてオンデューティを変化するＰＷＭ制御を行うものであることが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、前記インバータ回路が、前記スイッチング素子のブリッジ接続によって形成されて単相電力を出力するものであっても良く、さらに、前記インバータ制御手段が前記スイッチング素子をスイッチング駆動するスイッチング信号のサイクルが１０ｋＨｚ以上であっても良い。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、少なくともノイズフィルタよりも系統電源側、好ましくは、電力負荷よりも系統電源側で検出する出力電流に基づいて、出力電流が目標電流となるようにフィードバック制御を行うことにより、確実な高調波抑制が可能となるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１及び図２には、本実施の形態に係る系統連系インバータ装置を設けた太陽光発電装置１０の概略構成を示している。
【００２０】
図１に示すように、太陽光発電装置１０は、発電ユニット１２と系統連系インバータ装置（以下、インバータ装置１４とする）を備えている。発電ユニット１２には、多数の太陽電池セルを備えた太陽電池アレイによって形成された太陽電池１６が設けられており、太陽光を受光することにより、受光量に応じた直流電力を発生する。
【００２１】
この太陽電池１６によって発生された発電電力（直流電力）が、インバータ装置１４に入力される。
【００２２】
インバータ装置１４には、インバータ回路２０が設けられ、発電ユニット１２で発電された電力が、ノイズフィルタ２２及び昇圧回路２４等を介してインバータ回路２０へ入力される。また、インバータ装置１４には、インバータ回路２０の出力側に、フィルタ回路２６、ノイズフィルタ２８、解列コンダクタ３０及び保護継電器３２が順に設けられており、インバータ回路２０から出力された電力は、フィルタ回路２６、ノイズフィルタ２８、解列コンダクタ３０及び保護継電器３２を介して商用電力系統１８へ出力（回生）される。
【００２３】
本実施の形態では、一例として単相３線式の商用電力系統１８へ交流電力を回生するようにしており、インバータ装置１４は、発電ユニット１２が発電した直流電力を、この商用電力系統１８に応じた位相、周波数及び電圧の交流電力に変換して商用電力系統１８へ回生する。
【００２４】
図２に示すように、インバータ装置１４は、ノイズフィルタ２２、昇圧回路２４及びインバータ回路２０が順に設けられ、インバータ回路２０の出力側にフィルタ回路２６を形成する電流平滑回路（以下、電流平滑回路２６とする）及び、ノイズフィルタ２８が設けられている。また、インバータ装置１４は、マイクロコンピュータ（図示省略）が設けられたコントローラ３４を備えている。
【００２５】
発電ユニット１２（図１参照）によって発電された直流電力は、ノイズフィルタ２２を介して昇圧回路２４に入力される。昇圧回路２４は、平滑コンデンサ３６、チョークコイル３８、コンデンサ４０、スイッチング回路４２及びダイオード４４を備えており、平滑コンデンサ３６によって平滑化された直流電力がチョークコイル３８及びスイッチング回路４２に入力される。
【００２６】
スイッチング回路４２は、スイッチング素子４６とダイオード４８によって形成されており、スイッチング素子４６がコントローラ３４によって駆動（オン／オフ）が制御される。このスイッチング素子４６としては、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴなどを用いることができる。
【００２７】
スイッチング回路４２は、スイッチング素子４６のスイッチング動作（オン／オフ）により、入力電圧を昇圧した電圧をチョークコイル３８に発生させる。このとき、コンデンサ４０には、チョークコイル３８に発生した昇圧電力が蓄積され、ダイオード４４がこの昇圧電力の逆流を防止している。
【００２８】
また、ノイズフィルタ２２と昇圧回路２４の間には、発電電圧検出センサ５０及び発電電流検出センサ５２が設けられており、昇圧回路２４には、昇圧電圧検出センサ５４が設けられ、発電電圧検出センサ５０、発電電流検出センサ５２及び昇圧電圧検出センサ５４のそれぞれがコントローラ３４に接続している。
【００２９】
発電電圧検出センサ５０及び昇圧電圧検出センサ５４は、例えばアイソレーションアンプを備えており、発電電圧検出センサ５０は、発電ユニット１２（太陽電池１６）によって発電されて昇圧回路２４へ入力される電圧（直流電圧）を検出し、昇圧電圧検出センサ５４は、昇圧回路２４によって昇圧された電圧を検出する。なお、昇圧電圧検出センサ５４によって検出される電圧が昇圧回路２４から出力される昇圧電圧となる。
【００３０】
発電電流検出センサ５２は、例えば変流器（ＣＴ）を備えており、発電ユニット１２によって発電されて昇圧回路２４へ入力される電流（直流電流）を検出する。
【００３１】
コントローラ３４に設けているマイクロコンピュータ（以下、コントローラ３４という）は、発電電圧検出センサ５０及び発電電流検出センサ５２の検出値に基づいて、スイッチング素子４６を駆動する。このときに、コントローラ３４は、スイッチング素子４６のオン時間（オンデューティ）を調整することにより、所定の昇圧電圧が得られるように制御している。
【００３２】
すなわち、商用電力系統１８の系統電圧が２００Ｖであるときに、その波高値（ピーク値）が約±２８０Ｖとなるので、昇圧回路２０での昇圧電圧は、商用電力系統１８の波高値の絶対値（約２８０Ｖ）以上の電圧が必要となり、コントローラ３４は、その電圧が得られるようにスイッチング素子４６のオン／オフを制御する。
【００３３】
なお、実際の昇圧回路２４における昇圧電圧は、インバータ回路２０や電流平滑回路２６等での損失を考慮して２８０Ｖよりも２０〜３０Ｖ程度高い電圧を発生するようにしている。
【００３４】
また、本実施の形態に適用している太陽光発電装置１０には、発電ユニット１２とノイズフィルタ２２の間に、例えば変流器（ＣＴ）を備えた電流センサ５６と、温度センサ５８が設けられており、コントローラ３４は、この電流センサ５６と温度センサ５８を用いて、発電ユニット１２によって発電した電力の地絡を検出するようにしている。
【００３５】
一方、図２に示すように、インバータ回路２０は、複数のスイッチング素子６０が設けられ、スイッチング素子６０がブリッジ接続されている。また、インバータ回路２０には、スイッチング素子６０のそれぞれに対してダイオード（フライホイールダイオード）６２が設けられている。
【００３６】
なお、本実施の形態に適用した太陽光発電装置１０では、単相３線式の商用電力系統１８へ発電電力を出力するようにしており、ここから、４個のスイッチング素子６０Ｘａ、６０Ｘｂ、６０Ｙａ、６０Ｙｂ（以下、総称して「スイッチング素子６０」とする）をブリッジ接続している。
【００３７】
このスイッチング素子６０としては、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴの任意の半導体素子を用いることができるが、ＩＧＢＴを用いることがより好ましい。
【００３８】
コントローラ３４は、スイッチング素子６０のオン／オフを制御することにより、昇圧回路２４から入力される直流電力を、商用電力系統１８に対応した交流電力に変換する。このときに、コントローラ３４は、商用電力系統１８の交流電力と一致する位相及び周波数の正弦波で、商用電力系統１８の系統電圧に応じた電圧の交流電力に変換するように制御する。
【００３９】
すなわち、インバータ回路２０では、スイッチング素子６０がオン／オフされることにより、昇圧回路２４から入力される直流電力をパルス幅変調（ＰＷＭ）して交流電力に変換する。このときに、コントローラ３４は、スイッチング素子６０のオン時間を制御して、インバータ回路２０から出力される交流電力（交流電圧）の波形が、商用電力系統１８における系統電圧の交流電圧波形と一致させるようにしている。
【００４０】
電流平滑回路２６は、リアクトル６４及びコンデンサ６６によって形成されており、インバータ回路２０から出力される交流電力の電流を平滑化する。この電流平滑回路２６によって電流が平滑化された交流電力が、ノイズフィルタ２８、解列コンダクタ３０及び保護継電器３２を介して商用電力系統１８へ出力される。
【００４１】
ところで、太陽光発電装置１０に設けているインバータ装置１４は、図示しない筐体内に収容されている。また、図１に示すように、インバータ装置１４には、冷却ファン６８が設けられており、この冷却ファン６８が、筐体内の空気を排出しながら図示しない吸気グリルから外気を吸引することにより、筐体内の換気と共に、筐体内の冷却が図られるようにしている。
【００４２】
この冷却ファン６８には、モータ７０が設けられており、このモータ７０に電力が供給されることにより作動するようになっている。
【００４３】
図１及び図２に示すように、このモータ７０は、電力負荷として、解列コンダクタ３０と保護継電器３２の間に接続されており、これにより、駆動用の電力が供給されるようになっている。なお、図１に示すように、インバータ装置１４には、コントローラ３４で電力を供給する電源回路３５が設けられており、この電源回路３５に、モータ７０と同様に電力が供給される（接続の図示を省略）。
【００４４】
図２に示すように、本実施の形態では、一例として単相１００Ｖのモータ７０を用いており、モータ７０は、一方が電源側に接続され、他方が接地側に接続されている。
【００４５】
これにより、インバータ装置１４が解列コンダクタ３０の接点を閉じて発電電力を出力しているときには、この発電電力によって冷却ファン６８が作動し、インバータ装置１４が停止して解列コンダクタ３０の接点が開いているときには、商用電力系統１８から供給される電力によって冷却ファン６８が作動可能となっている。なお、モータ７０の作動（冷却ファン６８の作動）は、コントローラ３４に制御されている。
【００４６】
なお、モータ７０は、単相２００Ｖの電力を用いるものであっても良く、このときには、接地線を除いて２本の電源線から電力の供給を受けるようにすればよい。すなわち、本実施の形態では、電力負荷の一例として単相１００Ｖのモータ７０を例に説明するが、これに限らず単相２００Ｖの負荷が接続されたものであっても良い。
【００４７】
一方、解列コンダクタ３０と保護継電器３２の間には、系統電圧を検出する系統電圧センサ７２が設けられている。この系統電圧センサ７２は、コントローラ３４に接続している。なお、インバータ装置１４では、二本の電源線のそれぞれと接地線との間に系統電圧センサ７２Ａ、７２Ｂ（以下、総称するときには「系統電圧センサ７２」とする）を設けて、系統電圧センサ７２Ａ、７２Ｂによって単相３線式の片相ずつの系統電圧を検出するようにしている。
【００４８】
系統電圧センサ７２（７２Ａ、７２Ｂ）は、例えば変圧器（ＰＴ）を備えており、商用電力系統１８の系統電圧に応じた電圧をコントローラ３４へ出力する。
【００４９】
また、本実施の形態に適用したインバータ装置１４では、保護継電器３２の一次側（インバータ回路２０側）に、出力電流検出センサ７４を設けている。すなわち、モータ７０などの電流負荷の接続位置と保護継電器３２の間に出力電流検出センサ７４が設けられている。
【００５０】
この出力電流検出センサ７４はコントローラ３４に接続しており、インバータ装置１４の出力電流を検出してコントローラ３４へ出力するようになっている。
【００５１】
コントローラ３４は、発電電圧検出センサ５０及び発電電流検出センサ５２によって検出される発電電力と、系統電圧検出センサ７２によって検出する系統電圧に基づいて、インバータ回路２０に設けているスイッチング素子６０の駆動に用いるスイッチング信号のデューティ比（オンデューティ）を制御する。
【００５２】
このときに、コントローラ３４は、系統電圧検出センサ７２によって検出する系統電圧の変化から、系統電圧の位相（ゼロクロス）に合わせてスイッチング信号を生成するようにしている。
【００５３】
すなわち、図３に示すように、コントローラ３４には、ＰＷＭ理論に基づく正弦波信号を得るためのスイッチング信号を発生するスイッチング制御部７６が形成されている。
【００５４】
このスイッチング制御部７６には、正弦波電流波形を生成するためのデータ（オン／オフ信号のパターン）が予め記憶されているＲＯＭ７８（以下、記憶されているデータを「ＲＯＭデータ」という）が設けられている。また、スイッチング制御部７６には、目標電流設定部８０、信号生成部８２が設けられている。
【００５５】
目標電流設定部８０は、発電電圧検出センサ５０及び発電電流検出センサ５２の検出値（発電電力）に基づいて、インバータ装置１４から出力する目標電流値を設定する。
【００５６】
信号生成部８２は、ＲＯＭ７８からＲＯＭデータを読み出し、このＲＯＭデータと目標電流設定部８０によって設定された目標電流に基づいてスイッチング信号を生成する。このとき、信号生成部８２では、系統電圧検出センサ７２によって検出する系統電圧及び位相に基づいたスイッチング信号を生成する。
【００５７】
また、コントローラ３４には、駆動回路８４が設けられており、信号生成部８２で生成されたスイッチング信号が駆動回路８４に入力される。駆動回路８４は、信号生成部８２から入力されるスイッチング信号に基づいて、スイッチング素子６０（６０Ｘａ、６０Ｘｂ、６０Ｙａ、６０Ｙｂ）を駆動する。
【００５８】
このとき、信号生成部８２では、スイッチング信号のキャリアが１０ｋＨｚ以上、１５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚであり、本実施の形態では一例としてスイッチング信号のキャリアを１７.５ｋＨｚとしており、スイッチング素子６０が、このキャリアのスイッチング信号によって駆動される。
【００５９】
ＲＯＭデータは、正弦波などのように直流成分を含まない予め規定された電流波形に基づいて設定されており、信号生成部８２は、ＲＯＭデータと商用電力系統１８（図１及び図２参照）の周波数ｆｓ（例えばｆｓ＝５０Ｈｚ）に対する位相及び系統電圧に合わせたスイッチング信号を出力する。
【００６０】
また、ＲＯＭ７８には、スイッチング信号の１周期分のＲＯＭデータとして、例えば、７２０個のデータを記憶しており、スイッチング信号の周期に合わせたタイミングで読み出される。これにより、商用電力系統１８の電源周波数ｆｓが５０Ｈｚの商用電力系統１８に対しては、１周期について例えば２２０個のデータが読み出されて順にスイッチング信号が生成される。
【００６１】
信号生成部８２は、スイッチング素子６０の一つ（例えばスイッチング素子６０Ｘａ）の駆動に用いるスイッチング信号Ｘａ、このスイッチング信号Ｘａに対して位相を１８０°ずらしたスイッチング信号Ｙａを出力する。
【００６２】
駆動回路８４には、このスイッチング信号Ｘａ、Ｙａと共に、インバータ８６によってスイッチング信号Ｘａ、Ｙａのそれぞれを反転させたスイッチング信号Ｘｂ、Ｙｂが入力される。駆動回路８４は、このスイッチング信号Ｘａ、Ｘｂ、Ｙａ、Ｙｂに基づいて、ブリッジ接続されたスイッチング素子６０（６０Ｘａ、６０Ｘｂ、６０Ｙａ、６０Ｙｂ）のそれぞれを駆動する。
【００６３】
これにより、インバータ回路２０から商用電力系統１８の周波数、位相及び電圧に合わせた交流電力が出力されるようにしている。
【００６４】
一方、スイッチング制御部７６には、補正部８８と共に出力電流積算部９０が設けられており、目標電流設定部８０で設定された目標電流は、補正部８８を介して信号生成部８２へ入力されるようになっている。
【００６５】
出力電流積算部９０には、出力電流検出センサ７４によって検出される出力電流が入力されるようになっており、出力電流積算部９０では、所定のサンプリングタイムで、この出力電流を読み込んで、１周期分（例えば、系統電圧の１周期分）の出力電流を積算する。
【００６６】
補正部８８では、出力電流積算部９０によって積算した１周期分の出力電流の積算値を読み込んで、出力電流検出センサ７４によって検出される出力電流に直流成分が含まれているか否かを判断し、出力電流に直流成分が含まれているときには、出力電流の積算値に基づいてスイッチング信号を補正する。
【００６７】
例えば、出力電流に正の直流成分が含まれているときには、積算値が正の値となるので、補正部８８は、正の電流成分が減少するように目標電流を補正するか又はＲＯＭデータが補正されるようにする。また、出力電流に負の直流成分が含まれているときには、積算値が負の値となるので、補正部８８は、負の電流成分が減少するように目標電流を補正するか又はＲＯＭデータが補正されるようにする。
【００６８】
これにより、インバータ装置１４では、直流成分を含んだ電力が出力されるのを防止するようにしている。
【００６９】
また、スイッチング制御部７６には、電流差演算部９２が設けられている。この電流差演算部９２には、出力電流検出センサ７４によって検出された出力電流（出力電流の瞬時値）が入力されるようになっており、電流差演算部９２では、目標電流の瞬時値と出力電流の瞬時値の差（以下、「目標電流と出力電流の差」とする）を演算し、演算結果を補正部８８へ出力する。
【００７０】
このとき、電流差演算部９２では、周波数ｆｓが５０Ｈｚの商用電力系統１８に対して、例えば２００回／secのサンプリングを行いながら電流差を演算する。
【００７１】
補正部８８では、目標電流と出力電流の差に基づいて、目標電流を補正する。これにより、インバータ装置１４の出力電流が目標電流となるように出力電流のフィードバック制御が行われる。
【００７２】
スイッチング制御部７６では、出力電流が目標電流となるようにフィードバック制御を行うことにより、出力電力から高調波成分を除去するようにしている。すなわち、出力電流に高調波成分が含まれると、目標電流と出力電流の差が大きくなる。このときの目標電流と出力電流の差を減少させることにより、出力電流からの高調波成分の除去が図られる。
【００７３】
なお、目標電流設定部８０では、発電電力の変化に追従して目標電流（目標電流値）を更新するようになっており、これにより、発電ユニット１２の発電電力が定格電力に満たないときにも、出力効率が最も高くなるようにしている（最大電力追従制御：ＭＰＰＴ制御）。
【００７４】
また、このようなＰＷＭ制御は、従来公知の方法を適用することができ、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７５】
一方、図１及び図２に示すように、コントローラ３４には、解列コンダクタ３０が接続しており、コントローラ３４は、太陽電池１６（発電ユニット１２）による発電電力が少ないか発電されていないときには、インバータ装置１４を停止させると共に、解列コンダクタ３０によってインバータ装置１４を商用電力系統１８から切り離す。
【００７６】
また、コントローラ３４は、発電ユニット１２での発電電力が所定値を越えて、インバータ装置１４を作動させるときには、解列コンダクタ３０を閉じてインバータ装置１４を商用電力系統１８へ接続するようにしている。
【００７７】
また、コントローラ３４は、系統電圧検出センサ７２Ａ、７２Ｂを用いて商用電力系統１８の電圧上昇、電圧下降、周波数上昇、周波数低下を検出すると、解列コンダクタ３０を開いて、インバータ装置１４を商用電力系統１８から切り離す系統連系保護を行うようになっている。
【００７８】
なお、コントローラ２６には、系統連系保護を行うために予め設定されている整定値が記憶されており、この整定値に基づいて系統連系保護を行うようにしている。また、コントローラ３４（スイッチング制御部７６）では、系統電圧検出センサ７２によって系統電圧を監視して、系統電圧に上昇が生じると、出力電流の目標値である目標電流値を下げる絞り込みを行う。このときに、目標電流が所定値になるまで絞り込んでも系統電圧の電圧上昇が解消しなければ、スイッチング素子６０の駆動を停止するなどの方法を用いることができる。
【００７９】
このように構成されたインバータ装置１４を備えた太陽光発電装置１０では、太陽電池１６による発電が開始され、発電ユニット１２の発電電力が所定値を越えると、インバータ装置１４の作動が開始される。
【００８０】
インバータ装置１４は、発電ユニット１２の発電電力が所定値を越えると、解列コンダクタ３０の接点を閉じて、インバータ装置１４を商用電源系統１８に接続すると共に、昇圧回路２４に設けているスイッチング素子４６のスイッチング及びインバータ回路２０に設けているスイッチング素子６０（６０Ｘａ、６０Ｘｂ、６０Ｙａ、６０Ｙｂ）のスイッチングを開始する。
【００８１】
これにより、発電ユニット１２からインバータ装置１４に入力される直流電圧が、所定の昇圧電圧に昇圧された後に、インバータ回路２０へ入力され、スイッチング素子６０がスイッチングされることにより交流電力に変換される。
【００８２】
このときに、コントローラ３４に形成されているスイッチング制御部７６では、発電電力に基づいて出力電流の目標値（目標電流）を設定し、設定した目標電流が得られるようにスイッチング素子６０を駆動するスイッチング信号のオンデューティを設定してスイッチング素子６０を駆動（スイッチング）する。
【００８３】
また、スイッチング制御部７６では、出力電流検出センサ７４によって出力電流を検出し、この出力電流が目標電流となるように、スイッチング信号を生成するフィードバック制御を行う。
【００８４】
すなわち、スイッチング制御部７６は、発電電力に基づいて出力電力の目標値を設定し、目標とする出力電力が得られるようにスイッチング素子６０をスイッチング駆動することにより、効率的な電力変換を行うと共に、出力電流のフィードバック制御を行うことにより、出力電流から直流成分と共に、高調波成分の除去を図るようにしている。
【００８５】
また、インバータ装置１４では、図示しない筐体内の換気と筐体内の冷却を図るために、モータ７０を駆動して、冷却ファン６８を作動させるようにし、筐体内部の温度上昇によってスイッチング素子６０等の駆動効率の低下が生じてしまうのを防止するようにしている。
【００８６】
一方、インバータ装置１４には、インバータ回路２０に設けているスイッチング素子６０等をスイッチング駆動しており、また、スイッチング駆動するときの電力を、電源回路３５から供給しており、このために、インバータ回路２０から出力される出力電流Ｉｉ（図２参照）には、高調波成分が含まれる。
【００８７】
また、インバータ装置１４では、スイッチング素子６０等を駆動するスイッチング信号のキャリアが、１０ｋＨｚ以上（本実施の形態では、一例として１７.５ｋＨｚ）となっているのに対して、出力電流のフィードバック制御を行うときのサンプリングが約２００回／secとなっている。
【００８８】
ここから、インバータ装置１４では、ノイズフィルタ２８を設けて、スイッチング信号のキャリアが起因する高調波を含めた高調波の抑制を図るようにしている。
【００８９】
ところで、インバータ装置１４では、冷却ファン６８を駆動するモータ７０がインバータ装置１４から出力される出力電流Ｉｓ（図２参照）に高調波を生じさせてしまうことがある。また、ノイズフィルタ２８が比較的低い高調波を増幅させてしまうことがある。
【００９０】
ここから、インバータ装置１４では、インバータ装置１４から商用電力系統１８へ出力される出力電流Ｉｓを、出力電流検出センサ７４によって検出し、この出力電流Ｉｓを用いてフィードバック制御を行うようにしている。
【００９１】
すなわち、従来は、ノイズフィルタ２８が能動素子を備えていないために、インバータ回路２０の出力電流Ｉｉを検出してフィードバック制御を行っていたので、ノイズフィルタ２８で増幅されたり、モータ７０などの電力負荷によって発生された比較的低い周波数の高調波が、商用電力系統１８へ出力されてしまうことがあった。
【００９２】
これに対して、インバータ装置１４では、ノイズフィルタ２８を通過して、スイッチング信号のキャリアに起因する高調波が抑制された状態の出力電流Ｉｓを検出して、フィードバック制御を行うことにより、確実な高調波抑制を図るようにしている。
【００９３】
また、インバータ装置１４では、電流負荷であるモータ７０への給電位置よりも出力側（商用電力系統１８側）に、出力電流検出センサ７４を設けて、出力電流Ｉｓを検出するようにしているので、モータ７０などの電力負荷が起因して生じる高調波の抑制も図ることができる。
【００９４】
ここで、インバータ回路２０の出力電流Ｉｉを用いたフィードバック制御を行ったときの出力電流Ｉｉ、負荷電流Ｉｒ及び出力電流Ｉｓの測定結果を従来例として、本実施例のインバータ装置１４の出力電流Ｉｓを用いたフィードバック制御を行ったときの出力電流Ｉｉ、負荷電流Ｉｒ及び出力電流Ｉｓの測定結果を、図示して説明する。
【００９５】
なお、負荷電流Ｉｒは、モータ７０等の負荷によって消費される電力に応じた電流となっている（図２参照）。また、ここでは、負荷として電源回路３５をも含んでいる。
【００９６】
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、本実施例において出力０ｋｗのときを示し、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、本実施例において出力１ｋｗの時を示している。また、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、従来例において出力０ｋｗのときを示し、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、従来例において出力１ｋｗのときを示している。
【００９７】
また、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ及び図７Ａは、出力電流Ｉｉの測定結果を示し、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ及び図７Ｂは、負荷電流Ｉｒの測定結果を示し、図４Ｃ、図５Ｃ、図６Ｃ及び図７Ｃは、出力電流Ｉｓの測定結果をそれぞれ示している。また、各図において、縦軸が電流値であり、横軸が時間となっている。
【００９８】
ここで、モータ７０などの負荷は、インバータ装置１４（太陽光発電装置１０）の出力にかかわらず略同じであるため、高調波成分を含んではいるが、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ及び図７Ｂに示すように、略同じように変化しており、また、その値（電流値）も略同じになっている。
【００９９】
一方、図６Ａ及び図７Ａに示すように、出力電流Ｉｉに基づいてフィードバック制御を行ったときには、出力電流Ｉｉの高調波が抑制されている。しかし、このときには、図６Ｃ及び図７Ｃに示すように、出力電流Ｉｉに基づいてフィードバック制御を行っても、出力電流Ｉｓは、比較的低い周波数の高調波成分が含まれてしまっている。
【０１００】
すなわち、出力電流Ｉｉに基づいて、フィードバック制御を行った場合、出力電流Ｉｓに、ノイズフィルタ２８や、図６Ｂ及び図７Ｂに示す電力負荷であるモータ７０などの負荷電流Ｉｒに含まれる、高調波が重畳されてしまっている。
【０１０１】
これに対して、図４Ａ及び図５Ａに示すように、出力電流Ｉｓに基づいてフィードバック制御を行うインバータ装置１４では、出力電流Ｉｉに高調波が含まれている。すなわち、インバータ回路２０に設けているスイッチング素子６０等の駆動などの内部負荷が起因する高調波を含んだ出力電流Ｉｉがインバータ回路２０から出力されている。
【０１０２】
しかしながら、図４Ｃ及び図５Ｃに示すように、出力電流Ｉｓに基づいてフィードバック制御を行ったときには、インバータ装置１４から商用電力系統１８へ出力される出力電流Ｉｓに対しては、高調波の十分な抑制がなされている。
【０１０３】
すなわち、商用電力系統１８へ出力される出力電流Ｉｓを用いてフィードバック制御を行うことにより、モータ７０等の負荷が接続されていても、このモータ７０等を含むインバータ装置１４全体で発生する高調波の抑制を行うことができる。
【０１０４】
このように、インバータ装置１４が設けられた太陽光発電装置１０では、高調波が確実に抑制された交流電力を、商用電力系統１８へ回生することが可能となっている。
【０１０５】
なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の一例を示すものであり、本発明の構成を限定するものではない。
【０１０６】
例えば、本実施の形態では、電力負荷として冷却ファン６８（モータ７０）を例に説明したが、本発明が適用される系統連系用インバータ装置に設けられる電力負荷はこれに限るものではなく、本発明は、任意の電力負荷が設けられた系統連系用インバータ装置に適用することができる。
【０１０７】
また、本発明は電力負荷が設けられていない系統連系用インバータ装置に適用することができる。
【０１０８】
さらに、本発明では、電力負荷を解列コンダクタ３０の出力側に設けて説明したが、解列コンダクタ３０への入力側に電力負荷を設けたものであっても良く、このときには、解列コンダクタ３０の出力側又は解列コンダクタ３０と電力負荷への給電位置の間に、出力電流検出センサ７４を設けて、フィードバック制御のための出力電流Ｉｓの検出を行うものであれば良い。
【０１０９】
すなわち、本発明は、電力負荷が設けられていない時には、ノイズフィルタ２８よりも商用電力系統１８側の任意の位置で出力電流Ｉｓを検出するものであればよく、また、インバータ装置１４の出力端に一つ又は複数の電力負荷が設けられているときには、最下流（最も商用電力系統１８側）の電流負荷への給電位置より、商用電力系統１８側に出力電流検出センサ７４を設けて、フィードバック制御用の出力電流Ｉｓの検出を行うものであれば良い。
【０１１０】
また、本実施の形態では、太陽光発電装置１０を例に説明したが、本発明は任意の構成の太陽光発電装置に適用することができる。また、本発明は、太陽電池１６に限らず、任意の構成の発電装置に設けられて商用電力系統１８に接続される系統連系用のインバータ装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本実施の形態に適用した太陽光発電装置の概略構成図である。
【図２】インバータ装置の概略構成図である。
【図３】インバータ装置に設けているスイッチング制御部の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図４Ａ】出力０ｋｗ時における本実施の形態に係るインバータ回路の出力電流の計測結果を示す線図である。
【図４Ｂ】出力０ｋｗ時における本実施の形態に係るインバータ回路の負荷電流の計測結果を示す線図である。
【図４Ｃ】出力０ｋｗ時における本実施の形態に係るインバータ装置の出力電流の計測結果を示す線図である。
【図５Ａ】出力１ｋｗ時における本実施の形態に係るインバータ回路の出力電流の計測結果を示す線図である。
【図５Ｂ】出力１ｋｗ時における本実施の形態に係るインバータ回路の負荷電流の計測結果を示す線図である。
【図５Ｃ】出力１ｋｗ時における本実施の形態に係るインバータ装置の出力電流の計測結果を示す線図である。
【図６Ａ】出力０ｋｗ時における従来例のインバータ回路の出力電流の計測結果を示す線図である。
【図６Ｂ】出力０ｋｗ時における従来例のインバータ回路の負荷電流の計測結果を示す線図である。
【図６Ｃ】出力０ｋｗ時における従来例のインバータ装置の出力電流の計測結果を示す線図である。
【図７Ａ】出力１ｋｗ時における従来例のインバータ回路の出力電流の計測結果を示す線図である。
【図７Ｂ】出力１ｋｗ時における従来例のインバータ回路の負荷電流の計測結果を示す線図である。
【図７Ｃ】出力１ｋｗ時における従来のインバータ装置の出力電流の計測結果を示す線図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０    太陽光発電装置
１２    発電ユニット
１４    インバータ装置（系統連系用インバータ装置）
１８    商用電力系統（系統電源）
２０    インバータ回路
２６    フィルタ回路
２８    ノイズフィルタ
３０    解列コンダクタ
３２    保護継電器
３４    コントローラ（インバータ制御手段）
５０    発電電圧検出センサ
５２    発電電流検出センサ
６８    冷却ファン（電力負荷）
７０    モータ（電力負荷）
７２    出力電圧検出センサ
７４    出力電流検出センサ（出力電流検出手段）
７６    スイッチング制御部（インバータ制御手段）
８０    目標電流設定部（目標電流設定手段）
８２    信号生成部（インバータ制御手段）
８８    補正部（インバータ制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
2005204485.tif 000009
【図５Ｂ】
2005204485.tif 000010
【図５Ｃ】
2005204485.tif 000011
【図６Ａ】
2005204485.tif 000012
【図６Ｂ】
2005204485.tif 000013
【図６Ｃ】
2005204485.tif 000014
【図７Ａ】
2005204485.tif 000015
【図７Ｂ】
2005204485.tif 000016
【図７Ｃ】
2005204485.tif 000017