(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ／ＡＣ変換機（２６）のための分離回路であって、ＤＣ／ＡＣ変換機（２６）が、フリーホイーリングフェーズの間に主電源（１４）から分離されるエネルギ蓄積部（Ｃ１）を含み、この分離回路が、
入力（１０，１２）と、
ＤＣ／ＡＣ変換機（２６）と接続可能な出力（３６，３８）と、
入力（１０，１２）に接続されかつ入力（１０，１２）から受け取ったエネルギを蓄積するよう動作するエネルギ蓄積素子（Ｃ０１）と、
エネルギ蓄積素子（Ｃ０１）と出力（３６，３８）との間に接続されたスイッチング素子（Ｓ０１，Ｓ０２）とを含み、スイッチング素子（Ｓ０１，Ｓ０２）が、ＤＣ／ＡＣ変換機（２６）のフリーホイーリングフェーズの間、出力（３６，３８）にエネルギ蓄積素子（Ｃ０１）を接続し、かつＤＣ／ＡＣ変換機（２６）のフリーホイーリングフェーズ以外の時に、エネルギ蓄積素子（Ｃ０１）を出力（３６，３８）から分離するよう動作する、分離回路。
【請求項２】
入力が、第１の端子（１０）および第２の端子（１２）を含み、
出力が、第１の端子（３６）および第２の端子（３８）を含み、
エネルギ蓄積素子（Ｃ０１）が、入力の第１の端子（１０）と第２の端子（１２）との間に接続され、かつ
スイッチング素子が、入力の第１の端子（１０）および出力の第１の端子（３６）の間に接続された第１のスイッチ（Ｓ０１）と、入力の第２の端子（１２）および出力の第２の端子（３８）の間に接続された第２のスイッチ（Ｓ０２）とを含む、請求項１に記載の分離回路。
【請求項３】
第１のスイッチ（Ｓ０１）と出力の第１の端子（３６）との間に接続された第１のチョークコイル（Ｌ０１）と、第２のスイッチ（Ｓ０２）と出力の第２の端子（３８）との間に接続された第２のチョークコイル（Ｌ０２）と、
第１のスイッチ（Ｓ０１）およびチョークコイル（Ｌ０１）の間に接続されたノード（４０）と、スイッチ（Ｓ０２）およびチョークコイル（Ｌ０２）の間に接続されたノード（４２）との間に接続されたフリーホイーリングダイオード（Ｄ０３）とをさらに含む、請求項２に記載の分離回路。
【請求項４】
エネルギ蓄積素子（Ｃ０１）が、キャパシタを含む、請求項２または３に記載の分離回路。
【請求項５】
スイッチ（Ｓ０１，Ｓ０２）が、電子スイッチまたはトランジスタを含む、請求項２から４のいずれかに記載の分離回路。
【請求項６】
基準電位に接続される太陽光発電機（ＳＧ）と、
太陽光発電機（ＳＧ）により供給されるＤＣ電圧（ＵＳＧ）をＡＣ電圧（Ｕｍａｉｎ）に変換しかつこれをＤＣ／ＡＣ変換機（２６）の出力（２２，２４）へ供給するＤＣ／ＡＣ変換機（２６）とを含み、このＤＣ／ＡＣ変換機（２６）が、フリーホイーリングフェーズの間、ＤＣ／ＡＣ変換機（２６）の出力（２２，２４）からＤＣ／ＡＣ変換機（２６）のエネルギ蓄積部（Ｃ１）を分離するよう構成され、さらに、
請求項１から５のいずれかに記載の分離回路（３０，３０’）とを含むシステム。
【請求項７】
基準電位を供給するよう構成される電源を有する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
太陽光発電機（ＳＧ）が電源を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
基準電位が接地される、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
太陽光発電機（ＳＧ）が、薄膜モジュールまたは背面接触の太陽電池を含む、請求項６から９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
受け取ったＤＣ電圧（ＵＳＧ）をＡＣ電圧（Ｕｍａｉｎｓ）に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換機回路であって、
入力（１０，１２）と、
出力（２２，２４）と、
エネルギ蓄積部（Ｃ１）と、
フリーホイーリングフェーズの間、エネルギ蓄積部（Ｃ１）と出力（２２，２４）との間に接続されて出力（２２，２４）からエネルギ蓄積部（Ｃ１）を分離し、かつフリーホイーリングフェーズ以外の時は、エネルギ蓄積部（Ｃ１）を出力（２２，２４）に接続するよう動作するスイッチングネットワークと、
入力（１０，１２）とエネルギ蓄積部（Ｃ１）との間に接続された、請求項１から６のいずれかに記載の分離回路（３０，３０’）とを含む、ＤＣ／ＡＣ変換機回路。
【請求項１２】
スイッチングネットワークが、４つのスイッチ（Ｓ１〜Ｓ４）を有するブリッジ回路（１６）と、第１のブリッジタップ（１８）と出力の第１の端子（２２）との間に接続された第１のチョークコイル（Ｌ１）と、第２のブリッジタップ（２０）と出力の第２の端子（２４）との間に接続された第２のチョークコイル（Ｌ２）と、第１のスイッチ（Ｓ５）および第１の整流器ダイオード（Ｄ１）からなる第１の直列接続と、第２のスイッチ（Ｓ６）および第１のダイオード（Ｄ１）に対向して接続された第２のダイオード（Ｄ２）からなる第２の直列接続とを含む第１および第２のブリッジタップ（１８、２０）の間の並列回路とを含み、
ブリッジ回路（１６）のスイッチ（Ｓ１〜Ｓ４）が、フリーホイーリングフェーズの間、開放される、請求項１１に記載のＤＣ／ＡＣ変換機回路。
【請求項１３】
スイッチングネットワークが、４つのスイッチ（Ｓ１〜Ｓ４）を有するブリッジ回路（１６）と、第１のブリッジタップ（１８）と出力の第１の端子（２２）との間に接続された第１のチョークコイル（Ｌ１）と、第２のブリッジタップ（２０）と出力の第２の端子（２４）との間に接続された第２のチョークコイル（Ｌ２）と、エネルギ蓄積部（Ｃ１）とブリッジ回路（１６）との間のスイッチ（Ｓ５）とを含み、
スイッチ（Ｓ５）と、ブリッジスイッチ（Ｓ２，Ｓ４）のうちの２つ以上とが、フリーホイーリングフェーズの間、開放される、請求項１１に記載のＤＣ／ＡＣ変換機回路。
【請求項１４】
基準電位に接続された太陽光発電機（ＳＧ）により供給されるＤＣ電圧（ＵＳＧ）をＡＣ電圧（Ｕｍａｉｎｓ）に変換するための方法であって、
ＤＣ／ＡＣ変換機（２６）のフリーホイーリングフェーズ以外の時に、ＤＣ／ＡＣ変換機（２６）の入力に接続されたエネルギ蓄積部（Ｃ１）が、ＤＣ／ＡＣ変換機（２６）の出力（２２、２４）に接続されると、太陽光発電機（ＳＧ）をＤＣ／ＡＣ変換機（２６）から分離しかつ太陽光発電機（ＳＧ）が供給するエネルギを一時的に蓄積するステップと、
ＤＣ／ＡＣ変換機（２６）のエネルギ蓄積部（Ｃ１）がＤＣ／ＡＣ変換機（２６）の出力（２２、２４）から分離されるフリーホイーリングフェーズの間に、ＤＣ／ＡＣ変換機（２６）のエネルギ蓄積部（Ｃ１）を充電するステップとを含む、方法。
【請求項１５】
基準電位を供給する太陽光発電機（ＳＧ）用の内部または外部電源を設けるステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
太陽光発電機（ＳＧ）を接地するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は、ＤＣ／ＡＣ変換機を用いて、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換する技術に関連し、特に、太陽光発電所、燃料電池、電池等のＤＣ電圧エネルギ源からＤＣ／ＡＣ変換機を分離するための、ＤＣ／ＡＣ変換機のための分離回路に関連する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ電源のＤＣ電位から、エネルギを既存の交流電圧の主電源に供給するために交流電流を発生させる必要がある。これらの主電源は、極性、位相および振幅に関して、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ等の正弦波で実現した主電源電圧等の交流電圧の電位曲線に適合されている。ＤＣ／ＡＣ変換機は、たとえば太陽光発電の分野で使用されるので、効率を高めるために変圧器を使わずに実現することが好ましい。しかしながら、変圧器のない回路は、主電源の電位が、変圧器のないＤＣ／ＡＣ変換機からＤＣ電圧側にループし、よって太陽光発電機にもループするという欠点がある。したがって、この場合、太陽発電機は、電位なしというわけにいかず（浮遊）かつ薄膜モジュール等のために適宜接地することもできない。
【０００３】
図１は、特許文献１の導入部分等に記載のＨ４ブリッジ回路における単相ＤＣ／ＡＣ変換機の図であり、同文献の動作モードの詳細を参照する。ＤＣ電圧源として、図１に示す回路は、ＤＣ電圧端子１０および１２を有する太陽光発電機ＳＧを備える。太陽光発電機のＤＣ電圧ＵＳＧを、主電源１４への給電に適した交流電流に変換するため、図１に示す単相の変圧器無しのＤＣ／ＡＣ変換機は、４つのスイッチ部Ｓ１〜４からなるフルブリッジ１６に並列に接続されるバッファキャパシタＣ１を備える。個々のスイッチ部Ｓ１〜Ｓ４は、たとえば数百ｋＨｚまでの周波数を有するスイッチング動作等を実現できる高周波スイッチとして構成できる。このようなスイッチは、ＭＯＳ電界効果トランジスタまたはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）として実現できる。
【０００４】
スイッチ部Ｓ１とＳ２との間またはスイッチ部Ｓ３とＳ４との間の接続ノード１８および２０で、ブリッジ回路１６の並列分岐の中央にブリッジタップが発生する。接続ノード１８および２０は、ＡＣ電圧端子２２および２４に接続され、これら端子は、チョークインダクタンスＬ１およびＬ２を介して、主電源１４に接続されている。ブリッジ電圧Ｕｂｒが、接続ノード１８および２０の間に印加される。
【０００５】
太陽光発電機の電圧ＵＳＧを主電源に必要な交流電流に変換するために、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ４を、予め定められた高周波数タイミングパターンで同期的に開閉させ、時間離散的に相互から区別可能なブリッジ電圧を発生させる。電圧の平均値は、外部から印加した交流電圧Ｕｍａｉｎｓに合わせて同調される。ＤＣ／ＡＣ変換機が動作中は、ブリッジ電圧Ｕｂｒは、スイッチ部Ｓ１およびＳ４が閉じている場合には、電圧Ｕｐｌｕｓを取り、スイッチ部Ｓ２およびＳ３が閉じている場合には、電圧Ｕｍｉｎｕｓを取る。
【０００６】
図面のＨ４ブリッジ回路における単相ＤＣ／ＡＣ変換機１は、たとえばバイポーラ的にクロック動作され、太陽光発電機ＳＧでの電位のジャンプを防止するために、２つの出力チョークＬ１およびＬ２を設ける。このような電位のジャンプが望ましくないのは、電位のジャンプの際に、太陽光発電機ＳＧが接地に向かう大きな容量を有しかつ大きな容量電荷の逆電流が流れると考えられるからである。対角線上で行われるバイポーラクロッキングおよび対称な出力チョークの使用により、主電源電圧Ｕｍａｉｎｓの振幅の半分は、太陽光発電機の電圧ＵＳＧに重畳される。これは、印加電圧であるので、太陽光発電機ＳＧは、接地する正弦電位で浮遊する。
【０００７】
図２は、接地する太陽光発電機のＤＣ電圧を示す図であり、図２では、ＤＣ／ＡＣ変換機を簡潔に示し、参照番号２６を付与する。
【０００８】
図１による上記のバイポーラクロッキングの欠点は、効率が非常に低い点である。ブリッジ１６の出力に、ユニポーラ電圧が発生し、かつしたがって、チョークにおける電流リプルがバイポーラクロッキングの場合に比べてかなり低減されるため、ユニポーラクロッキングまたはいわゆる単相のチョッピングであれば、より高い効率を得ることができるが、これらのクロッキング方法は、太陽光発電機が供給するＤＣ電圧等のＤＣ電圧を変換する上で使用できないという欠点がある。ユニポーラクロッキングまたはブリッジの単相チョッピングにおいては、太陽光発電機ＳＧは、クロック周波数で電位ジャンプを示して接地し、それにより大きな容量出力電流が生じるので、上に述べた基本的には有利なクロッキングのタイプを使用することはできない。
【０００９】
Ｈ４ブリッジ回路における単相ＤＣ／ＡＣ変換機の効率に関する上記の問題は、図３および図４の回路、すなわち図３に示す特許文献１のＨｅｒｉｃ(R)回路および図４に示す特許文献２によるＨ５回路により解決できる。以下の説明では、上記刊行物により公知の２つの回路の基本的構造についてのみ説明し、これら回路の機能的原則についてのより詳細は、上記刊行物を参照する。
【００１０】
図１に示す回路に加えて、図３に示す回路は、ブリッジタップ１８と２０との間に２つの並列接続路を備え、各接続路に、１つのスイッチＳ５またはＳ６および直列に接続される整流ダイオードＤ１またはＤ２を備え、個々の接続路における整流ダイオードは、互いに逆の順方向に切り替えられる。図１の回路に加えて、図４の回路では、スイッチＳ５が、直流端子１０とブリッジ１６との間に設けられる。これらの構成により、図３および図４による上記の回路は、いわゆるフリーホイーリング経路の切り替えが可能である。
【００１１】
図３の回路では、プラスのフリーホイーリング電流が、トランジスタまたはスイッチＳ５およびダイオードＤ１に流れ、マイナスのフリーホイーリング電流は、トランジスタまたはスイッチＳ６およびダイオードＤ２に流れる。フリーホイーリングの間、太陽光発電機をスイッチまたはトランジスタＳ１〜Ｓ４によりオフにして、発電機に電位ジャンプが全く起こらないようにする。
【００１２】
この状態は、図４に示すＨ５回路に類似する。この場合、プラスのフリーホイーリング電流は、トランジスタＳ１およびトランジスタＳ３のフリーホイーリングダイオードを流れ、かつマイナスのフリーホイーリング電流は、トランジスタＳ３およびトランジスタＳ１のフリーホイーリングダイオードを流れる。この場合、フリーホイーリングの際に、太陽光発電機ＳＧは、スイッチまたはトランジスタＳ２，Ｓ４およびＳ５により分離される。
【００１３】
図３および図４の上記回路により、図１の回路で得られる効率レベルに比べて、１％から２％高い効率が得られる。
【００１４】
図５は、図１、図３および図４に示す単相の変圧器無しＤＣ／ＡＣ変換機において接地する太陽光発電機の電圧を示す。接地する太陽光発電機の電位において、常に主電源電圧振幅の半分は重畳されることがわかる。これにより、太陽光発電機ＳＧと主電源１４の間に直接の経路ができると考えられ、そのため、すべての場合において、太陽光発電機は接地する正弦波電位で浮遊し、接地することができない。
【００１５】
これは、太陽光発電機の多くの実現例については許容可能であるが、太陽光発電機は、薄膜モジュールまたは背面接触の太陽電池を使用する場合には特に接地が望ましい場所に存在する。薄膜モジュールにおいて、接地が望ましいのは、薄膜モジュールの早期老化を防止するためである。また、太陽光発電機を接地することが、国内基準に従い義務化されている国もあるかもしれない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２２１５９２号明細書
【特許文献２】独国特許発明第１０２００４０３０９１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前提技術を基に、本発明の目的は、上記のタイプのＤＣ／ＡＣ変換機を直流電源から分離し、必要ならば接地できるようにできる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的は、請求項１に記載の分離回路、請求項６に記載のシステム、請求項１１に記載のＤＣ／ＡＣ変換機回路および請求項１４に記載の方法により解決される。
【００１９】
本発明の実施例によれば、ＤＣ／ＡＣ変換機のための分離回路が提供され、このＤＣ／ＡＣ変換機が、フリーホイーリングフェーズの間に主電源から分離されるエネルギ蓄積部を含み、この分離回路が、入力と、ＤＣ／ＡＣ変換機と接続されるよう構成された出力と、入力に接続されかつ入力から受け取ったエネルギを蓄積するよう動作するエネルギ蓄積素子Ｃ０１と、エネルギ蓄積素子Ｃ０１と出力との間に接続されるスイッチング素子とを含み、スイッチング素子が、ＤＣ／ＡＣ変換機のフリーホイーリングフェーズの間、出力にエネルギ蓄積素子Ｃ０１を接続し、かつＤＣ／ＡＣ変換機のフリーホイーリングフェーズ以外の時に、エネルギ蓄積素子Ｃ０１を出力から分離するよう動作する。
【００２０】
本発明の他の実施例によれば、システムが提供され、このシステムが、基準電位に接続される太陽光発電機と、太陽光発電機により供給されるＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換しかつこれをＤＣ／ＡＣ変換機の出力へ供給するよう構成されるＤＣ／ＡＣ変換機とを含み、このＤＣ／ＡＣ変換機が、フリーホイーリングフェーズの間、ＤＣ／ＡＣ変換機の出力からＤＣ／ＡＣ変換機のエネルギ蓄積部Ｃ１を分離するよう構成され、さらに、本発明の実施例による分離回路とを含むシステム。
【００２１】
さらに、本発明の実施例によれば、  受け取ったＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換機回路が提供され、この回路が、入力と、出力と、エネルギ蓄積部Ｃ１と、フリーホイーリングフェーズの間、エネルギ蓄積部Ｃ１と出力との間に接続されて出力からエネルギ蓄積部Ｃ１を分離し、かつフリーホイーリングフェーズ以外の時は、エネルギ蓄積部Ｃ１を出力に接続するよう動作するスイッチングネットワークと、入力とエネルギ蓄積部Ｃ１との間に接続される本発明の実施例による分離回路とを含む。
【００２２】
また、本発明の実施例によれば、基準電位に接続された太陽光発電機により供給されるＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するための方法が提供され、この方法は、ＤＣ／ＡＣ変換機のフリーホイーリングフェーズ以外の時に、ＤＣ／ＡＣ変換機のエネルギ蓄積部が、ＤＣ／ＡＣ変換機の出力に接続されると、太陽光発電機をＤＣ／ＡＣ変換機から分離しかつ太陽光発電機が供給するエネルギを一時的に蓄積するステップと、ＤＣ／ＡＣ変換機のエネルギ蓄積部がＤＣ／ＡＣ変換機の出力から分離されるフリーホイーリングフェーズの間に、ＤＣ／ＡＣ変換機のエネルギ蓄積部を充電するステップとを含む。
【００２３】
本発明の実施例によれば、ＤＣ／ＡＣ変換機（図１〜図４参照）の中間回路キャパシタＣ１が、ＤＣ／ＡＣ変換機のフリーホイーリングフェーズの間、接地された太陽光発電機により充電される。これは、中間回路キャパシタＣ１が、その間に、主電源電位から分離されるためである。フリーホイーリングフェーズ以外の時に、中間回路キャパシタが、ブリッジトランジスタまたはブリッジスイッチにより主電源に接続される場合、接地された太陽光発電機が分離され、それにより短絡が防止される。本発明の実施例によれば、この分離は、追加の２つのトランジスタまたはスイッチを用いて行われる。太陽光発電機が分離の際にエネルギを供給するため、追加の入力キャパシタＣ０１をエネルギ蓄積部として設ける。
【００２４】
さらに、本発明の実施例は従属項においても規定される。
【００２５】
本発明の実施例について、添付の図面を参照して、以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】Ｈ４ブリッジ回路における単相ＤＣ／ＡＣ変換機の回路図である。
【図２】接地する太陽光発電機のＤＣ電圧の定義を示す図である。
【図３】従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機の模式図である。
【図４】Ｈ５回路におけるＤＣ／ＡＣ変換機の模式図である。
【図５】図１、図３および図４による単相で変圧器無しのＤＣ／ＡＣ変換機を使用する場合の、接地する太陽光発電機のＤＣ電圧曲線を示す図である。
【図６Ａ】エネルギ蓄積部、分離手段およびＤＣ／ＡＣ変換機からなる本発明の実施例の模式図であり、太陽光発電機のマイナス極が接地されているところを示す図である。
【図６Ｂ】エネルギ蓄積部、分離手段およびＤＣ／ＡＣ変換機からなる本発明の実施例の模式図であり、太陽光発電機のプラス極が接地されているところを示す図である。
【図７Ａ】バッファ蓄積部としてのキャパシタと２つの電子スイッチとを備える分離回路の実施例を示す図である。
【図７Ｂ】キャパシタへの逆電流を抑制するための追加のダイオードとマイナス極が接地された太陽光発電機とを有する７Ａの分離回路の図である。
【図７Ｃ】キャパシタへの逆電流を抑制するための追加のダイオードとプラス極が接地された太陽光発電機とを有する図７Ａの分離回路の図である。
【図８Ａ】本発明の実施例による分離手段を用いた際の、接地する太陽光発電機のＤＣ電圧曲線を示す図であり、マイナス極が接地された太陽光発電機のＤＣ電圧曲線を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の実施例による分離手段を用いた際の、接地する太陽光発電機のＤＣ電圧曲線を示す図であり、プラス極が接地された太陽光発電機のＤＣ電圧曲線を示す図である。
【図９Ａ】バッファ蓄積部としてのキャパシタ、２つの電子スイッチ、２つのチョークコイルおよびフリーホイーリングダイオードを有する発明の他の実施例の図である。
【図９Ｂ】キャパシタへの逆電流を抑止するための追加のダイオードとマイナス極が接地される太陽光発電機とを有する図９Ａの実施例の図である。
【図９Ｃ】キャパシタへの逆電流を抑制するための追加のダイオードとプラス極が接地された太陽光発電機を有する図９Ａの実施例の図である。
【図１０Ａ】図３の従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機回路を有する図７Ａの分離手段の使用を示す図である。
【図１０Ｂ】図３の従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機回路を有する図７Ｂの分離手段の使用を示す図である。
【図１０Ｃ】図３の従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機回路を有する図７Ｃの分離手段の使用を示す図である。
【図１１Ａ】図４による従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機を有する図７Ａによる分離手段の使用を示す図である。
【図１１Ｂ】図４による従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機を有する図７Ｂによる分離手段の使用を示す図である。
【図１１Ｃ】図４による従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機を有する図７Ｃによる分離手段の使用を示す図である。
【図１２Ａ】図３の従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機回路を有する図９Ａの分離手段の使用を示す図である。
【図１２Ｂ】図３の従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機回路を有する図９Ｂの分離手段の使用を示す図である。
【図１２Ｃ】図３の従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機回路を有する図９Ｃの分離手段の使用を示す図である。
【図１３Ａ】図４の従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機回路を有する図９Ａによる分離手段の使用を示す図である。
【図１３Ｂ】図４の従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機回路を有する図９Ｂによる分離手段の使用を示す図である。
【図１３Ｃ】図４の従来技術のＤＣ／ＡＣ変換機回路を有する図９Ｃによる分離手段の使用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の発明の実施例の説明において、同じまたは等価な要素については、同じ参照番号を付して説明する。図１から図５に基づきすでに説明した要素については、繰り返し詳しく説明せず、上記の説明を参照する。
【実施例】
【００２８】
図６（ａ）は、発明の実施例の図であり、分離手段３０が、太陽光発電機ＳＧとＤＣ／ＡＣ変換機２６との間に接続される。図６に示す実施例では、太陽光発電機ＳＧのマイナス極３２が接地される。他の実施例も、太陽光発電機ＳＧを記載し、そのマイナス極３２が接地される。なお、本発明はこのような実現例に限定されるわけではない。図６（ｂ）に示す通り、太陽光発電機のプラス極３４を接地することもできる。本発明は、接地する太陽光発電機ＳＧの一方の極の接続に限定されるわけではなく、たとえば、ゼロから接地までの様々な電位に接続するための追加の電圧源を設けて、太陽光発電機ＳＧを何らかの予め定められた基準電位に接続することもでき、その電圧源は、太陽光発電機の一部でもよいし、追加の外部電源とすることもできる。
【００２９】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、本発明の実施例による分離手段３０の模式図であり、同手段により主電源１４から太陽光発電機ＳＧを分断することができる。分離手段３０は、１以上のスイッチＳおよびたとえばキャパシタＣという形の１以上のエネルギ蓄積素子をさらに含む。随意には、チョーク素子Ｌまたは整流ダイオードＤを追加で設けてもよい。この分離手段３０は、フリーホイーリングフェーズの間、主電源電位から分離されるので、ＤＣ／ＡＣ変換機２６の中間回路キャパシタＣ１を、ＤＣ／ＡＣ変換機のフリーホイーリングフェーズにおいて、接地された太陽光発電機ＳＧにより充電することができる。中間キャパシタが主電源に接続されるフェーズでは、スイッチＳが、太陽光発電機ＳＧを分離し、それにより短絡を防止する。
【００３０】
図７（ａ）は、本発明の実施例による分離手段の可能な実現例の簡単な例を示す図であり、分離手段３０は、太陽光発電機ＳＧのＤＣ電流端子１０および１２とＤＣ／ＡＣ変換機２６の入力端子３６および３８との間に接続される。図７に示す実施例では、分離手段３０は、たとえば、電子スイッチまたはトランジスタとして実現できる２つのスイッチＳ０１とＳ０２およびエネルギ蓄積部としてのキャパシタＣ０１を備える。エネルギ蓄積部Ｃ０１は、端子１０および１２、すなわち分離手段３０の入力と並列に接続され、スイッチＳ０１は、分離回路３０の第１の入力端子１０と第１の出力端子３６との間に直列接続される。スイッチＳ０２は、分離回路３０の入力の第２の端子１２と分離回路３０の出力の第２の端子３８との間に接続される。スイッチＳ０１およびＳ０２は、フリーホイーリングフェーズの間、ＤＣ／ＡＣ変換機２６において制御され、それにより、フリーホイーリングの間、主電源から分離されるＤＣ／ＡＣ変換機のエネルギ蓄積キャパシタＣ１を、分離手段３０のエネルギ蓄積部Ｃ０１において一時的に蓄積されるエネルギによって充電することができる。ＤＣ／ＡＣ変換機２６のフリーホイーリングフェーズ以外、すなわちＤＣ／ＡＣ変換機２６のキャパシタＣ１が主電源に接続される間、スイッチＳ０１およびＳ０２が開かれ、接地される太陽光発電機ＳＧと接地される主電源との間の短絡を防止する。同時に、ＤＣ／ＡＣ変換機２６のフリーホイーリングフェーズ以外で、エネルギ蓄積素子Ｃ０１により、太陽光発電機ＳＧが供給するエネルギを、分離手段３０のエネルギ蓄積素子Ｃ０１に一時的に蓄積し、後にＤＣ／ＡＣ変換機へ供給することができる。
【００３１】
図７（ｂ）および図７（ｃ）は、図７（ａ）の実施例の変形例であり、スイッチＳ０１および／またはＳ０２がトランジスタで実現されている。これらのトランジスタは、キャパシタＣ０１が主電源１４から分離される際に、キャパシタＣ０１へ逆電流が流れることを許容するインバースダイオードを有し得る。このような構成では、トランジスタのインバースダイオードにより、キャパシタＣ０１内への望ましくない逆電流を防止するため、ダイオードＤ０１およびＤ０２を追加する。マイナス極が接地された太陽光発電機ＳＧを有する図７（ｂ）の回路では、ダイオードＤ０２は、スイッチ（トランジスタ）Ｓ０２とノード３８との間に接続される。プラス極が接地された太陽光発電機ＳＧを有する図７（ｃ）の回路では、ダイオードＤ０１は、スイッチ（トランジスタ）Ｓ０１とノード３６との間に接続される。この他、Ｄ０１またはＤ０２をスイッチＳ０１またはＳ０２の前、すなわち、キャパシタＣ０１とスイッチＳ０１またはＳ０２との間に配設することもできる。
【００３２】
図８は、図７等に基づく上記の分離手段を用いて接地する太陽光発電機ＳＧのＤＣ電圧曲線を示す図である。図８（ａ）は、マイナス極が接地された太陽光発電機のＤＣ電圧曲線を示し、図８（ｂ）は、プラス極が接地された太陽光発電機のＤＣ電圧曲線を示す。図８は、これも接地する太陽光発電機の電位を示し、かつ図５との比較において、本発明の実施例による分離手段を用いることにより、従来発生すると考えられるような（図５参照）Ｕｐｌｕｓ（図８（ａ）)またはＵｍｉｎｕｓ（図８（ｂ））の正弦波部分が実質的になくなっていることを示す。さらに、接地されているため、マイナス極（図８（ａ）)またはプラス極（図８（ｂ）の電位がゼロになっている。
【００３３】
図９（ａ）は、同様に、図７ですでに説明したバッファ蓄積部としてのキャパシタＣ０１ならびに２つの電子スイッチＳ０１およびＳ０２を有する発明の他の実施例の分離回路を示す図である。図９の分離回路３０’は、２つのチョークコイルＬ０１およびＬ０２ならびにフリーホイーリングダイオードＤ０３をさらに備える。チョークコイルＬ０１は、スイッチＳ０１と分離回路３０’の出力の第１端子３６との間に直列接続され、かつ第２のチョークコイルＳ０２は、スイッチＳ０２と分離手段３０’の出力の第２端子３８との間に直列接続される。フリーホイーリングダイオードＤ０３は、スイッチＳ０１およびチョークコイルＬ０１の間のノード４０と、スイッチＳ０２およびチョークコイルＬ０２の間のノード４２との間に接続される。
【００３４】
図７（ｂ）と図７（ｃ）と同様に、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、スイッチＳ０１および／またはＳ０２をトランジスタで実現した、図９（ａ）の実施例の変更例を示す。これらのトランジスタは、主電源１４からキャパシタＣ０１を分離する間に、逆電流がキャパシタＣ０１に入ることを許容するインバースダイオードを有する可能性がある。この構成では、トランジスタのインバースダイオードにより、望ましくない逆電流がキャパシタＣ０１へ流入しないように、ダイオードＤ０１またはＤ０２をさらに配設する。マイナス極が接地された太陽光発電機ＳＧを有する図９（ｂ）の回路においては、ダイオードＤ０２は、スイッチ（トランジスタ）Ｓ０２とノード４２との間に接続される。プラス極が接地された太陽光発電機ＳＧを有する図９（ｃ）の回路においては、ダイオードＤ０１は、スイッチ（トランジスタ）Ｓ０１とノード４０との間に接続される。この他、ダイオードＤ０１またはＤ０２をスイッチＳ０１またはＳ０２の前、すなわちキャパシタＣ０１とスイッチＳ０１またはＳ０２との間に配設することもできる。別の構成でも、ダイオードＤ０１またはＤ０２をチョークコイルＬ０１またはＬ０２の後ろ、すなわち、チョークコイルＬ０１またはＬ０２とノード３６または３８との間に配設することもできる。
【００３５】
図７に記載の実施例にあるように、図９の実施例でも、トランジスタＳ０１およびＳ０２は、ＤＣ／ＡＣ変換機２６のフリーホイーリングフェーズの間のみ制御され、かつパルス幅変調により、チョークコイルＬ０１またはＬ０２内の電流を整流できる。この場合、キャパシタＣ０１の入力電圧をＤＣ／ＡＣ変換機２６におけるキャパシタＣ０１の電圧と無関係に整流できるので、図７による構成に比べて、図９による回路は、有利である。
【００３６】
図１０に基づき、図７（ａ）、図７（ｂ）または図７（ｃ）による分離手段を図３による回路と組み合わせる例を説明する（図１０（ａ）、図１０（ｂ）または図１０（ｃ）を参照）。図１１に基づき、図７（ａ）、図７（ｂ）または図７（ｃ）による分離手段を図４による回路と組み合わせる例を説明する（図１１（ａ）、図１１（ｂ）または図１１（ｃ）を参照）。
【００３７】
図１２に基づき、図９（ａ）、図９（ｂ）または図９（ｃ）の分離手段を、図３の回路と組み合わせる例を説明する（図１２（ａ）、図１２（ｂ）または図１２（ｃ）を参照）。図１３に基づき、図９（ａ）、図９（ｂ）または図９（ｃ）の分離手段を、図４の回路と組み合わせる例を説明する（図１３（ａ）、図１３（ｂ）または図１３（ｃ）を参照）。
【００３８】
図１０および図１２は、図７または図９の分離手段と図３によるＤＣ／ＡＣ変換機回路との結合を示す図である。ＤＣ／ＡＣ変換機におけるフリーホイーリングフェーズの間、すなわち、電流がスイッチＳ５またはＳ６に流れている間、４つのブリッジトランジスタＳ１〜Ｓ４がオフにされ、かつキャパシタＣ１と主電源１４との間に導電接続は存在しない。この間、キャパシタＣ１をスイッチＳ０１およびＳ０２を介して再充電することができる。これにより、接地する電位は、浮遊する主電源電位から固定の太陽光発電機の電位にジャンプすることになる。
【００３９】
図１１および図１２は、図７または図９による分離手段を図４によるＤＣ／ＡＣ変換機と組み合わせたものを示す。ＤＣ／ＡＣ変換機のフリーホイーリングは、トランジスタＳ１およびＳ３を介して行われる。このフェーズでは、トランジスタＳ２、Ｓ４およびＳ５はオフにされ、かつキャパシタＣ１には電位はない。分離手段のトランジスタＳ０１およびＳ０２をオンにすることにより、キャパシタＣ１をこのフェーズで再充電することができる。これにより、電位は太陽光発電機の電位にジャンプする。
【００４０】
図９、図１２および図１３に基づき、２つのチョークコイルが設けられる実施例について説明した。本発明は、対称性という理由で実際には好ましいこの実施例に限定されるわけではない。これ以外にも、これらの実施例において、チョークコイルを１つだけ設けることも可能である。
【符号の説明】
【００４１】
２６  ＤＣ／ＡＣ変換機、Ｃ１  エネルギ蓄積部、１０，１２  入力、３６，３８  出力、Ｓ０１，Ｓ０２  スイッチング素子。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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