專(zhuān)利名稱(chēng)：功率調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在對(duì)直流電力進(jìn)行斬波(chopping)從而變換為交流電力的斬波器 (chopper)式的電力變換裝置中使用的功率調(diào)節(jié)器(Power Conditioner)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，從地球環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，活躍地進(jìn)行基于對(duì)環(huán)境的影響少的太陽(yáng)電池、燃料電池等的發(fā)電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
這樣的發(fā)電系統(tǒng)中有的發(fā)電系統(tǒng)將來(lái)自太陽(yáng)電池等進(jìn)行發(fā)電的直流電力源的直流電力通過(guò)功率調(diào)節(jié)器而變換為與系統(tǒng)互連的商用頻率的交流電力。變換后的交流電力被提供給與商用電力系統(tǒng)連接的家庭內(nèi)負(fù)載。另一方面，當(dāng)直流電力源產(chǎn)生的電力超過(guò)家庭內(nèi)負(fù)載的耗電時(shí)，剩余電力反向流動(dòng)到系統(tǒng)測(cè)。
用于這樣的發(fā)電系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)器一般包括將通過(guò)太陽(yáng)電池等發(fā)電的直流電力變換為交流電力的逆變器、以及用于系統(tǒng)互連的保護(hù)裝置。并且，在該功率調(diào)節(jié)器中，有通過(guò)絕緣變壓器將直流部和交流部電絕緣的絕緣型和不使用絕緣變壓器的非絕緣型。比較該兩個(gè)類(lèi)型，后者的非絕緣型在電力變換效率上優(yōu)于前者，因此使用更多。(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2002-10496號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
圖9表示具備了非絕緣型的功率調(diào)節(jié)器的太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成例。該功率調(diào)節(jié)器36與商用電源2互連運(yùn)行。功率調(diào)節(jié)器36包括平滑電容器33、PWM控制的逆變器34、 由電抗器和電容器組成的濾波器35、未圖示的控制電路。平滑電容器33對(duì)來(lái)自太陽(yáng)電池面板I的發(fā)電輸出進(jìn)行平滑化。逆變器34通過(guò)由反并聯(lián)連接了二極管的4個(gè)MOSFET等組成的開(kāi)關(guān)元件37 40構(gòu)成。并且，通過(guò)進(jìn)行以18kHz前后的高頻率使逆變器34內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件 37^40導(dǎo)通/截止的開(kāi)關(guān)控制，從而通過(guò)平滑電容器33平滑化后的太陽(yáng)電池面板I的發(fā)電輸出被變換輸出為與商用電力系統(tǒng)同步的交流電力。然后，功率調(diào)節(jié)器36將這樣變換的交流電力經(jīng)由濾波器35提供給未圖示的負(fù)載，或者反向流動(dòng)到系統(tǒng)側(cè)。
該功率調(diào)節(jié)器36具備的PWM控制的逆變器34需要以上述的18kHz前后的高頻率使開(kāi)關(guān)元件37 40進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而將來(lái)自太陽(yáng)電池面板I的例如800V左右的高的直流電力變換為交流電力。因此，在具備以往的功率調(diào)節(jié)器36的電力變換裝置中，是在功率調(diào)節(jié)器36內(nèi)的電力變換時(shí)產(chǎn)生大的開(kāi)關(guān)損耗的結(jié)構(gòu)，作為其結(jié)果，存在電力的變換效率低的課題。
為了解決上述課題，本發(fā)明人們申請(qǐng)了平成21年3月13日的特愿2009-61915號(hào)“電力變換裝置、功率調(diào)節(jié)器、以及發(fā)電系統(tǒng)”。但是，在該申請(qǐng)的功率調(diào)節(jié)器中具有以下課 題，即在生成的正弦波電壓的波形的一部分中產(chǎn)生失真的可能性高。
因此，本發(fā)明的目的在于改良所述前申請(qǐng)的發(fā)明的功率調(diào)節(jié)器，提供一種抑制了 正弦波電壓波形的一部分中的所述失真的發(fā)生的功率調(diào)節(jié)器。
用于解決課題的方案
本發(fā)明的第I觀點(diǎn)的功率調(diào)節(jié)器，至少包括第I組、第2組、以及控制部件。第I 組包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件，該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管，并且 該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以規(guī)定斬波頻率被交替地導(dǎo)通截止。第2組包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件，該兩個(gè)開(kāi) 關(guān)元件相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管，并且該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以高于斬波頻率 的PWM頻率被交替地導(dǎo)通截止。控制部件設(shè)置死區(qū)時(shí)間期間從而對(duì)各組的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo) 通截止控制。并且，控制部件通過(guò)對(duì)于第I組內(nèi)的各個(gè)開(kāi)關(guān)元件而言其死區(qū)時(shí)間期間中的 各二極管，與一個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的有效導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)地，對(duì)第2組內(nèi)的各開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通 截止占空進(jìn)行調(diào)整控制。
本發(fā)明的第2觀點(diǎn)的功率調(diào)節(jié)器是至少具有第I組以及第2組、電容器、控制部件 的功率調(diào)節(jié)器。相互并聯(lián)的第I組以及第2組包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件，該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件相互串 聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管。電容器與第I以及第2組并聯(lián)連接?？刂撇考⒌?I組的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以規(guī)定的斬波頻率交替地進(jìn)行導(dǎo)通截止，將第2組的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以 高于斬波頻率的PWM頻率交替地進(jìn)行導(dǎo)通截止，并且在這些各個(gè)組的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通 截止定時(shí)中設(shè)置死區(qū)時(shí)間期間而進(jìn)行控制。控制部件在第I組的開(kāi)關(guān)元件的第I串聯(lián)連接 部中形成以正弦波形式變化的脈沖電壓串，在第2組的開(kāi)關(guān)元件的第2串聯(lián)連接部中形成 與脈沖電壓串和正弦波電壓的差分相應(yīng)的差電壓?？刂撇考M(jìn)行控制以便通過(guò)控制第2組 的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止占空從而獲得向正負(fù)兩側(cè)變化的正弦波電壓。并且，該功率調(diào) 節(jié)器的控制部件通過(guò)第I組的各個(gè)開(kāi)關(guān)元件的死區(qū)時(shí)間期間中的各二極管，與一個(gè)開(kāi)關(guān)元 件中的有效導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)地，對(duì)第2組中的各開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止占空進(jìn)行調(diào)整控制。
本發(fā)明的第3觀點(diǎn)的功率調(diào)節(jié)器包括第I至第3斬波器電路、控制部件。第I斬 波器電路包含由兩個(gè)第I以及第2開(kāi)關(guān)元件組成的第I開(kāi)關(guān)電路，該第I以及第2開(kāi)關(guān)元 件相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管。第I以及第2開(kāi)關(guān)元件以第I斬波頻率被 交替地導(dǎo)通截止，從而生成相對(duì)于第I基準(zhǔn)電位為正側(cè)的電壓的第I脈沖電壓串。第2斬 波器電路包含第2電容器和第2開(kāi)關(guān)電路的并聯(lián)連接電路。并聯(lián)連接電路的并聯(lián)連接一側(cè) 與第I以及第2開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接部連接。第2開(kāi)關(guān)電路由兩個(gè)第3以及第4開(kāi)關(guān)元件 組成，該第3以及第4開(kāi)關(guān)元件相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管。第3以及第 4開(kāi)關(guān)元件以高于第I頻率的第2斬波頻率被交替地導(dǎo)通截止，以第I脈沖電壓串的電位 為第2基準(zhǔn)電位，生成電壓電平與第I脈沖電壓串相比為低電壓且相對(duì)于第2基準(zhǔn)電位成 為負(fù)側(cè)的電壓V2的第2脈沖電壓串。進(jìn)而，第3以及第4開(kāi)關(guān)元件相加第I以及第2脈沖 電壓串的電壓，從而形成相對(duì)于第I基準(zhǔn)電位向其正負(fù)兩側(cè)交替地以正弦波形式變化的第 3脈沖電壓串。第3斬波器電路包含由相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管的第5 以及第6開(kāi)關(guān)元件組成的第3開(kāi)關(guān)電路；相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管的第 7以及第8開(kāi)關(guān)元件；以及與第5以及第6開(kāi)關(guān)元件、第7以及第8開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接的電 容器。第5以及第6開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接部與第3以及第4開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接部連接。第5以及第6開(kāi)關(guān)元件以高于第2斬波頻率的第3斬波頻率被交替地導(dǎo)通截止，從而生成第 3脈沖電壓串與正弦波電壓的差電壓。第7以及第8開(kāi)關(guān)元件以高于第3斬波頻率的PWM 頻率進(jìn)行導(dǎo)通截止，并且進(jìn)行控制以便在它們的串聯(lián)連接部上獲得正弦波電壓。并且，控制 部件通過(guò)在第I至第3斬波器電路內(nèi)的上下開(kāi)關(guān)元件上反并聯(lián)連接的各二極管，與上下開(kāi) 關(guān)元件的死區(qū)時(shí)間期間中的一個(gè)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)地，控制第7以及第8開(kāi)關(guān)元 件的導(dǎo)通截止占空。
另外，“向正負(fù)兩側(cè)交替地以正弦波形式變化”是指，相對(duì)于基準(zhǔn)電位，正(一方)側(cè) 的脈沖電壓和負(fù)(另一方)側(cè)的脈沖電壓交替地以一定的周期呈現(xiàn)，優(yōu)選脈沖的周期和正弦波的周期一致。
另外，用于獲得與脈沖電壓串的差分的正弦波電壓優(yōu)選為成為電力變換的目標(biāo)的 正弦波電壓、即正弦波電壓的目標(biāo)值(指令值)。
另外,本發(fā)明可包含對(duì)直流電力進(jìn)行斬波從而變換為交流電力的電力變換裝置。 即，本發(fā)明的名稱(chēng)雖然是功率調(diào)節(jié)器，但在該功率調(diào)節(jié)器中可包含電力變換裝置。
另外，在將通過(guò)直流電力源發(fā)電的直流電力通過(guò)所述功率調(diào)節(jié)器變換為交流電力 從而與商用電源互連的發(fā)電系統(tǒng)中，本發(fā)明能夠應(yīng)用于該功率調(diào)節(jié)器。其中，直流電力源可 包含太陽(yáng)電池、燃料電池、風(fēng)力發(fā)電等產(chǎn)生直流電力的電力源。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)器，在通過(guò)串聯(lián)連接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)的控 制而獲得正弦波電壓，另一方面在這些開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止中設(shè)置了死區(qū)時(shí)間期間的方式 的電路中，能夠抑制由于在該死區(qū)時(shí)間期間中其中一個(gè)開(kāi)關(guān)元件成為有效導(dǎo)通而產(chǎn)生的正 弦波電壓的波形的一部分中的失真。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
圖2是用于圖1的功率調(diào)節(jié)器的動(dòng)作說(shuō)明的圖。
圖3是用于說(shuō)明圖1的第I斬波器電路的動(dòng)作原理的圖。
圖4是用于說(shuō)明圖1的第2斬波器電路的動(dòng)作原理的圖。
圖5是用于說(shuō)明圖1的第3斬波器電路的動(dòng)作原理的圖。
圖6是表示圖5的各部的電壓波形的圖。
圖7是用于說(shuō)明串聯(lián)連接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的死區(qū)時(shí)間(dead time)期間的圖。
圖8是表示用于抑制正弦波電壓的一部分失真的時(shí)間圖等的圖。
圖9是以往例的構(gòu)成圖。
具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成圖，表示單相2線的情況 下的結(jié)構(gòu)。
該實(shí)施方式的太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)電池面板1、以及將來(lái)自太陽(yáng)電池面板I 的直流電力變換為交流電力并且與商用電源2互連運(yùn)行的功率調(diào)節(jié)器3。
太陽(yáng)電池面板I將多個(gè)太陽(yáng)電池模塊串聯(lián)和/或并聯(lián)連接，從而獲得所需的發(fā)電電力。該實(shí)施方式的太陽(yáng)電池面板I由非晶硅制造的薄膜太陽(yáng)電池構(gòu)成。該實(shí)施方式的功率調(diào)節(jié)器3是不具備絕緣變壓器的非絕緣型無(wú)變壓器方式的功率調(diào)節(jié)器。該功率調(diào)節(jié)器3 包括作為平滑電容器的第I電容器4、第f第3斬波器電路5 7、噪聲濾波器8、測(cè)量各部的電壓等從而控制各斬波器電路5 7的控制電路9。
第廣第3斬波器電路5 7以及控制電路9構(gòu)成相對(duì)于太陽(yáng)電池面板I級(jí)聯(lián)連接的斬波器變換器(chopper converter)。太陽(yáng)電池面板I的負(fù)極側(cè)接地。圖中所示的(a) 點(diǎn)為地，該地的電壓為零。(b)點(diǎn)是太陽(yáng)電池面板I的正極側(cè)。太陽(yáng)電池面板I的正負(fù)兩極之間并聯(lián)連接了第I電容器4。
第1斬波器電路5與第I電容器4并聯(lián)連接。第I斬波器電路5包含相互串聯(lián)連接的兩個(gè)第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11。第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11上分別反并聯(lián)連接了二極管。
第1斬波器電路5通過(guò)這兩個(gè)第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11構(gòu)成第I開(kāi)關(guān)電路。
在第1斬波器電路5中，第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11根據(jù)來(lái)自控制電路9的柵極信號(hào)，以與系統(tǒng)頻率例如50Hz相同的第I斬波頻率fl被交替地導(dǎo)通/截止控制。這些第1以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11與第2以及第3斬波器電路6、7的開(kāi)關(guān)元件12 17同樣地， 例如由N溝道MOSFET構(gòu)成。另外，開(kāi)關(guān)元件不限于M0SFET，也可以是IGBT、晶體管等其他開(kāi)關(guān)元件。
第2斬波器電路6包含第2電容器18、將反并聯(lián)連接了二極管的兩個(gè)第3以及第 4開(kāi)關(guān)元件12、13相互串聯(lián)連接而組成的第2開(kāi)關(guān)電路。第2電容器18和第2開(kāi)關(guān)電路相互并聯(lián)連接。第3以及第4開(kāi)關(guān)元件12、13根據(jù)來(lái)自控制電路9的柵極信號(hào)，以第1斬波頻率fl的兩倍的第2斬波頻率f2例如IOOHz被交替地導(dǎo)通/截止控制。
該第2斬波器電路6中第2電容器18和第2開(kāi)關(guān)電路的并聯(lián)連接一端側(cè)與第I 斬波器電路5中第1以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11的串聯(lián)連接部連接。圖中用(c)表示其連接點(diǎn)。圖中(c)、(d)相應(yīng)于第2電容器18的兩電容器電極側(cè)。
第3斬波器電路7包含將反并聯(lián)連接了二極管的兩個(gè)第5以及第6開(kāi)關(guān)元件14、 15相互串聯(lián)連接而組成的第3開(kāi)關(guān)電路、第3電容器19、以及將反并聯(lián)連接了二極管的兩個(gè)第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17相互串聯(lián)連接而組成的第4開(kāi)關(guān)電路。在第3斬波器電路 7中，這些第3開(kāi)關(guān)電路、第3電容器19以及第4開(kāi)關(guān)電路相互并聯(lián)連接。將這些電路的并聯(lián)連接一端側(cè)和另一端側(cè)分別用圖中(f )、(g)表示。第3電容器19的兩電容器電極側(cè)相應(yīng)于該(f)、(g)。
第5以及第6開(kāi)關(guān)元件14、15根據(jù)來(lái)自控制電路9的柵極信號(hào)，以第1斬波頻率 Π的3倍的第3斬波頻率f3例如150Hz被交替地導(dǎo)通/截止控制。
第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17根據(jù)來(lái)自控制電路9的柵極信號(hào)，以高于第3斬波頻率f3的PWM頻率f4例如18kHz被PWM控制。
第3斬波器電路7的第5以及第6開(kāi)關(guān)元件14、15的串聯(lián)連接部與第2斬波器電路6的第3以及第4開(kāi)關(guān)元件12、13的串聯(lián)連接部連接。將其連接點(diǎn)用圖中(e)表示。
此外，第3斬波器電路7的第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17的串聯(lián)連接部上連接了由電抗器20和第4電容器21組成的噪聲濾波器8。將其連接點(diǎn)用圖中(h)表示。
該噪聲濾波器8上連接了未圖示的負(fù)載以及商用電源2。
控制電路9經(jīng)由未圖示的差動(dòng)放大電路等測(cè)量系統(tǒng)電壓Vs以及系統(tǒng)電流Is，并與 以往同樣地，算出與商用電源2的系統(tǒng)頻率同步的正弦波狀的目標(biāo)電壓的指令值(正弦波 電壓)V*。進(jìn)而，控制電路9經(jīng)由未圖示的差動(dòng)放大電路等測(cè)量第廣第3電容器4、18、19 的兩端的電壓Vdl、Vd2、Vd3，從而生成用于控制各斬波器電路5 7的柵極信號(hào)。
所述電壓Vdl是以作為地的(a)點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)而在(b)點(diǎn)呈現(xiàn)的太陽(yáng)電池面板I 的直流輸出電壓。
電壓Vd2是以第2斬波器電路6的第2電容器18的一個(gè)電容器電極點(diǎn)(d)為基 準(zhǔn)的另一個(gè)電容器電極點(diǎn)(C)處的充電電壓。
電壓Vd3是以第3斬波器電路7的第3電容器19的一個(gè)電容器電極點(diǎn)(f)為基 準(zhǔn)的另一個(gè)電容器電極點(diǎn)(g)處的充電電壓。
圖2是用于說(shuō)明該實(shí)施方式的各斬波器電路5 7的動(dòng)作的概略的圖，圖2 (A)表 示圖1的主要部分的構(gòu)成圖，圖2 (B) (D)分別表示圖2 (A)中的電壓V1、V2、V3,圖2 (B)、(C)中用細(xì)實(shí)線表示了上述的與系統(tǒng)同步的正弦波電壓V*的波形。
所述電壓Vl是以作為地的(a)點(diǎn)的電位為第I基準(zhǔn)電位的、第I斬波器電路5的 第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11的串聯(lián)連接部即(c)點(diǎn)的電壓。
電壓V2是以所述(C)點(diǎn)的電位為第2基準(zhǔn)電位的、第2斬波器電路6的第3以及 第4開(kāi)關(guān)元件12、13的串聯(lián)連接部即(e)點(diǎn)的電壓。
電壓V3是以第3斬波器電路7的第5以及第6開(kāi)關(guān)元件14、15的串聯(lián)連接部即 Ce)點(diǎn)為基準(zhǔn)的、第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17的串聯(lián)連接部即(h)點(diǎn)的電壓。
在第I斬波器電路5中，與商用電源2的系統(tǒng)頻率相同的50Hz的情況下，以與系 統(tǒng)頻率相同的50Hz的第I斬波頻率fl交替地對(duì)第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11進(jìn)行導(dǎo)通/ 截止控制。
由此，第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11的串聯(lián)連接部即(C)點(diǎn)的電壓波形如圖2 (B) 所示那樣，成為由相對(duì)于(a)點(diǎn)的電位在正側(cè)的電壓Vl的多個(gè)脈沖電壓組成的第I脈沖電 壓串。該電壓Vl成為太陽(yáng)電池面板I的直流輸出電壓Vdl。
在第2斬波器電路6中，以第I斬波頻率fl的兩倍的IOOHz的第2斬波頻率f2 交替地對(duì)第3以及第4開(kāi)關(guān)元件12、13進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制。
由此，第3以及第4開(kāi)關(guān)元件12、13的串聯(lián)連接部即(e)點(diǎn)的電壓V2如圖2 (C) 所示那樣，以第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11的串聯(lián)連接部即(c)點(diǎn)為基準(zhǔn)，成為由向負(fù)側(cè)下 降的多個(gè)脈沖電壓組成的第2脈沖電壓串。
該電壓V2的脈沖電壓電平被控制以便成為直流輸出電壓Vdl的1/2。
該第2斬波器電路6的第3以及第4開(kāi)關(guān)元件12、13的串聯(lián)連接部即(e)點(diǎn)的電 壓V2，在以作為地的(a)點(diǎn)為基準(zhǔn)的情況下、即以第I基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)的情況下，如后述的 圖4 (D)所示那樣，成為將(a)_ (c)點(diǎn)之間的電壓Vl和(c)- (e)點(diǎn)之間的電壓V2進(jìn)行 合計(jì)后的脈沖電壓V1+V2。即，脈沖電壓V1+V2具有與正負(fù)交替變化的正弦波狀對(duì)應(yīng)的階梯 狀的波形。該階梯狀的脈沖電壓V1+V2與圖4 (D)中用細(xì)實(shí)線表示的上述的正弦波狀的目 標(biāo)電壓的指令值V*同步地正負(fù)交替地變化。
在第3斬波器電路7中，以第I斬波頻率fI的3倍的150Hz的第3斬波頻率f3交替地導(dǎo)通截止第5以及第6開(kāi)關(guān)元件14、15，以便補(bǔ)償該階梯狀的脈沖電壓V1+V2和正弦 波電壓V*的差電壓。此外，在第3斬波器電路7中，以18kHz的頻率f4交替地導(dǎo)通截止第 7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17。
由此，圖2 (A)的第3斬波器電路7的第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17的串聯(lián)連接 部即(h)點(diǎn)的電壓V3如圖2 (D)所示那樣，在第5開(kāi)關(guān)元件14截止并且第6開(kāi)關(guān)元件15 導(dǎo)通的情況下成為正側(cè)。電壓V3在第5開(kāi)關(guān)元件14導(dǎo)通并且第6開(kāi)關(guān)元件15導(dǎo)通的情 況下成為負(fù)側(cè)。此外，電壓V3的大小是對(duì)應(yīng)于階梯狀波形的電壓V1+V2與正弦波電壓V* 的差電壓的電壓，該差電壓與第7以及第8開(kāi)關(guān)元件17、18的導(dǎo)通截止占空的大小相對(duì)應(yīng)。
以下，進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明第f第3斬波器電路5 7的動(dòng)作原理。
圖3是用于說(shuō)明第I斬波器電路5的動(dòng)作原理的圖，圖3 (A)表示太陽(yáng)電池面板1、第I電容器4以及第I斬波器電路5，圖3 (B)表示(a) - (c)間電壓VI。尤其，在圖3(B)中用細(xì)實(shí)線表示正弦波電壓V*。
在作為太陽(yáng)電池面板I的正極側(cè)的(b)點(diǎn)上，呈現(xiàn)以作為地的(a)點(diǎn)的電位為第I 基準(zhǔn)電位且通過(guò)第I電容器4平滑化后的太陽(yáng)電池面板I的直流輸出電壓Vdl。
在第I斬波器電路5中，直流輸出電壓Vdl通過(guò)第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11被 斬波，該第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11以50Hz的第I頻率fl被交替地導(dǎo)通/截止控制。
在第I開(kāi)關(guān)元件10導(dǎo)通且第2開(kāi)關(guān)元件11截止時(shí)，作為(b)點(diǎn)電壓的第I電容 器4的充電電壓Vdl在第I斬波器電路5的第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11的串聯(lián)連接部即 (c)點(diǎn)上呈現(xiàn)。
在第I開(kāi)關(guān)元件10截止且第2開(kāi)關(guān)元件11導(dǎo)通時(shí)，Ca)點(diǎn)的地電壓在第I斬波 器電路5的第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11的串聯(lián)連接部即(c)點(diǎn)上呈現(xiàn)。
因此，如上所述那樣，第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11的串聯(lián)連接部即(C)點(diǎn)的電壓 Vl如圖3 (B)所示那樣，成為由以地電位為第I基準(zhǔn)電位且向正側(cè)上升的多個(gè)脈沖電壓組 成的第I脈沖電壓串。該脈沖電壓Vl是以(a)點(diǎn)為基準(zhǔn)的第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11的 串聯(lián)連接部即(c)點(diǎn)的電壓，脈沖電壓電平成為太陽(yáng)電池面板I的直流輸出電壓Vdl例如 800V。
在該第I斬波器電路5中生成其相位與系統(tǒng)的電壓一致的脈沖電壓串，因此能夠 輸出有效電力。
圖4是用于說(shuō)明第2斬波器電路6的動(dòng)作原理的圖，圖4 (A)表示第I斬波器電 路5以及第2斬波器電路6，圖4 (B)表示電壓VI，圖4 (C)表示電壓V2，圖4 (D)表示電 壓V1+V2。圖4 (B) (D)中用細(xì)實(shí)線一并表示了正弦波電壓V*。
在第2斬波器電路6中，圖4 (B)所示的(C)點(diǎn)的電壓Vl通過(guò)第3以及第4開(kāi)關(guān) 元件12、13被斬波，該第3以及第4開(kāi)關(guān)元件12、13以IOOHz的第2頻率f2被交替地導(dǎo)通 /截止控制。
在第3開(kāi)關(guān)元件12導(dǎo)通且第4開(kāi)關(guān)元件13截止時(shí)，第3以及第4開(kāi)關(guān)元件12、 13的串聯(lián)連接部即(e)點(diǎn)的電位成為與第I斬波器電路5的第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11 的串聯(lián)連接部即(c)點(diǎn)相同。在第3開(kāi)關(guān)元件12截止且第4開(kāi)關(guān)元件13導(dǎo)通時(shí)，第3以 及第4開(kāi)關(guān)元件12、13的串聯(lián)連接部即(e)點(diǎn)的電位與(c)點(diǎn)的電位相比成為負(fù)(minus)。 因此，第3以及第4開(kāi)關(guān)元件12、13的串聯(lián)連接部即(e)點(diǎn)的電壓V2，如上所述那樣，以第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11的串聯(lián)連接部即(C)點(diǎn)的電位為第2基準(zhǔn)電位，如圖4 (C)所示那樣，成為由向負(fù)側(cè)下降的多個(gè)脈沖電壓組成的第2脈沖電壓串。
另外，在第I斬波器電路5的第I開(kāi)關(guān)元件10導(dǎo)通且第2開(kāi)關(guān)元件11截止時(shí)，通過(guò)第2斬波器電路6的第3開(kāi)關(guān)元件12截止且第4開(kāi)關(guān)元件13導(dǎo)通，從而第2電容器18 被充電。此外，在第I斬波器電路5的第I開(kāi)關(guān)元件10截止且第2開(kāi)關(guān)元件11導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)第2斬波器電路6的第3開(kāi)關(guān)元件12截止且第4開(kāi)關(guān)元件13導(dǎo)通，從而第2電容器18 的充電電荷經(jīng)由這些正在導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)元件11、13而被放電。這樣，如圖4 (C)所示那樣，第 2電容器18交替地重復(fù)充電期間Tl中的充電和放電期間T2中的放電，生成以(c)點(diǎn)的第 2基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)且向負(fù)側(cè)下降的脈沖電壓。該脈沖的電壓電平Vd2是太陽(yáng)電池面板I的直流輸出電壓Vdl的1/2 (Vd2=-Vdl/2)，例如400V。
所述電壓V2是以第I以及第2開(kāi)關(guān)元件10、11的串聯(lián)連接部即(C)點(diǎn)為基準(zhǔn)的、 第3以及第4開(kāi)關(guān)元件12、13的串聯(lián)連接部即(e)點(diǎn)的電壓。因此，在第2斬波器電路6中， 以作為地的(a)點(diǎn)的電位為第I基準(zhǔn)電位，在(e)點(diǎn)上呈現(xiàn)將圖4 (B)的(a)_ (c)點(diǎn)間電壓Vl和圖4 (C)的(C)- (e)點(diǎn)間電壓V2進(jìn)行合計(jì)后的電壓V1+V2。S卩，電壓V1+V2成為與圖4 (D)所示的正弦波電壓V*的變化對(duì)應(yīng)地交替正負(fù)變化的階梯狀波形的電壓。在該第2斬波器電路6中生成向負(fù)側(cè)下降的脈沖電壓串，因此能夠去除偶數(shù)階的高次諧波。此外，在第2斬波器電路6中以相等的電力重復(fù)充電和放電，因此原理上的有效電力成為零。
圖5是用于說(shuō)明第3斬波器電路7的動(dòng)作原理的圖。圖6 (A)表示所述階梯狀的脈沖電壓V1+V2，圖6 (B)表示以第5以及第6開(kāi)關(guān)元件14、15的串聯(lián)連接部即(e)點(diǎn)為基準(zhǔn)的、第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17的串聯(lián)連接部即(h)點(diǎn)的電壓V3。在圖6 (A)中用細(xì)實(shí)線一并表示了正弦波電壓V*。
第5以及第6開(kāi)關(guān)元件14、15在與圖6 (A)所示的(e)點(diǎn)的階梯狀波形的電壓 V1+V2和正弦波電壓V* 的差電壓的正負(fù)相應(yīng)的定時(shí)被導(dǎo)通/截止控制。其結(jié)果，上述電壓 V1+V2在該導(dǎo)通/截止控制的定時(shí)被充放電至第3電容器19。
換言之，在電壓V1+V2大于正弦波電壓V*的關(guān)系成立時(shí)(電壓V1+V2〉正弦波電壓 V*)，差電壓為正，在被控制為第5開(kāi)關(guān)元件14導(dǎo)通且第6開(kāi)關(guān)元件15截止的結(jié)果，電壓 V1+V2被充電至第3電容器19。
另一方面，在電壓V1+V2小于正弦波電壓V*的關(guān)系成立時(shí)(電壓V1+V2〈正弦波電壓V*)，差電壓為負(fù)，在被控制為第5開(kāi)關(guān)元件14截止且第6開(kāi)關(guān)元件15導(dǎo)通的結(jié)果，第3 電容器19所充電的電壓被放電。
上述差電壓的大小關(guān)系的周期為第3斬波頻率f3即150Hz，作為結(jié)果，第5以及第 6開(kāi)關(guān)元件14、15以該第3斬波頻率f3被交替地導(dǎo)通截止控制。
進(jìn)而，在第3斬波器電路7中，采用對(duì)電壓V1+V2和正弦波電壓V*的差電壓進(jìn)行校正的導(dǎo)通截止占空，以相比第I斬波頻率fl高幾百倍的頻率即18kHZ的PWM頻率f4控制第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17。由此，在第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17的串聯(lián)連接部即(h) 點(diǎn)上，如圖6 (B)所示那樣，呈現(xiàn)與階梯狀的脈沖電壓V1+V2和正弦波電壓V*的差電壓對(duì)應(yīng)的電壓V3。
該電壓V3表示基于導(dǎo)通截止占空控制的PWM平均值，該電壓V3是以第5以及第 6開(kāi)關(guān)元件14、15的串聯(lián)連接部即(e)點(diǎn)為基準(zhǔn)的、第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17的串聯(lián)連接部即(h)點(diǎn)的電壓。
因此，在第3斬波器電路7中，以作為地的(a)點(diǎn)的第I基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，在第7以 及第8開(kāi)關(guān)元件16、17的串聯(lián)連接部即(h)點(diǎn)上呈現(xiàn)將圖6 (A)所示的(a)- (e)點(diǎn)間電 壓V1+V2和圖6 (B)所示的(e)- (h)點(diǎn)間電壓V3進(jìn)行了合計(jì)的、與圖6 (A)的細(xì)實(shí)線所 示的電力系統(tǒng)頻率的變化同相的正弦波電壓V*。
下面，參照?qǐng)D7以及圖8說(shuō)明在上述功率調(diào)節(jié)器中抑制正弦波電壓V*的一部分中 的波形失真的情況。圖7 (A)表示在第3斬波器電路7中，第I組的開(kāi)關(guān)元件14、15和第2 組的開(kāi)關(guān)元件16、17中的第I組的上側(cè)開(kāi)關(guān)元件14的導(dǎo)通截止波形。圖7 (B)表示該第 I組的下側(cè)開(kāi)關(guān)元件15的導(dǎo)通截止波形。進(jìn)行該導(dǎo)通截止的頻率為150Hz。當(dāng)然，其他各 斬波器電路5、6中的導(dǎo)通截止頻率為50Hz、100Hz，時(shí)間軸上的脈沖電壓的導(dǎo)通截止不同， 但與第3斬波器電路7相同。
兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件14、15都是在一個(gè)導(dǎo)通(電壓電平為高電平)時(shí)另一個(gè)截止(電壓 電平為低電平)，在一個(gè)截止時(shí)另一個(gè)導(dǎo)通，并且在這些導(dǎo)通截止切換之間設(shè)置有死區(qū)時(shí)間 tdl、td2。一個(gè)死區(qū)時(shí)間tdl是時(shí)刻tO-tl的期間，另一個(gè)死區(qū)時(shí)間td2是時(shí)刻t2-t3的期 間。在這些死區(qū)時(shí)間tdl、td2中兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件14、15都截止。這些死區(qū)時(shí)間tdl、td2是被 設(shè)置以便兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件14、15不同時(shí)導(dǎo)通的期間。
但是，例如即使在一個(gè)死區(qū)時(shí)間tdl且各開(kāi)關(guān)元件14、15都截止，也會(huì)通過(guò)各自 反并聯(lián)連接的二極管而流過(guò)電流。因此，圖7 (B)所示的開(kāi)關(guān)元件15的有效期間如陰影 線所示那樣變長(zhǎng)相應(yīng)于死區(qū)時(shí)間tdl、td2期間的量。這里，若設(shè)為死區(qū)時(shí)間tdl、td2相等 (tdl=td2)，則開(kāi)關(guān)元件15的有效期間變長(zhǎng)死區(qū)時(shí)間tdl的兩倍。
因此，開(kāi)關(guān)元件14中的有效導(dǎo)通期間(高電平)如圖7 (A)所示那樣為時(shí)刻 tl-t2=T，若按以往，則開(kāi)關(guān)元件15的有效期間也應(yīng)與開(kāi)關(guān)元件14同樣地是T，但開(kāi)關(guān)元件 15的有效期間相比于開(kāi)關(guān)元件14變長(zhǎng)死區(qū)時(shí)間tdl的兩倍量。通過(guò)該開(kāi)關(guān)元件14、15的 導(dǎo)通截止，在生成圖6 (A)的電壓(V1+V2)和正弦波電壓V*的差電壓V3的情況下，該差電 壓V3正負(fù)地變化，但根據(jù)開(kāi)關(guān)元件14、15的有效導(dǎo)通期間的不均衡，差電壓V3的正負(fù)變化 定時(shí)從正規(guī)的定時(shí)偏移。其結(jié)果，在根據(jù)圖6 (A)的電壓(V1+V2)和圖6 (B)的差電壓V3 的合成來(lái)生成正弦波電壓V*的情況下，在該正弦波電壓V*的波形的一部分中產(chǎn)生失真。
因此，在本實(shí)施方式中，如參照?qǐng)D8 (A)- (G)說(shuō)明的那樣，通過(guò)調(diào)整第3斬波器電 路7的開(kāi)關(guān)元件16、17的導(dǎo)通截止占空，從而能夠有效地抑制甚至去除上述的正弦波電壓 V*的波形的一部分的失真。
圖8 (A)在第3斬波器電路7中的第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17中，代表性地表 示第7開(kāi)關(guān)元件16的導(dǎo)通截止定時(shí)。dx、dy是第7開(kāi)關(guān)元件16的導(dǎo)通截止占空，這兩個(gè)導(dǎo) 通截止占空dx、dy在時(shí)刻txl切換。由于上述的正弦波電壓V*的波形的一部分的失真的 抑制甚至去除，因此根據(jù)后述的理由，導(dǎo)通截止占空dy從時(shí)刻tyl_tx2被變更控制為時(shí)刻 txl_ty2。即，在圖例中，第7開(kāi)關(guān)元件16的上升導(dǎo)通期間變長(zhǎng)陰影線所示的期間量(2 At)。
這樣，將第7開(kāi)關(guān)元件16的上升導(dǎo)通期間延長(zhǎng)陰影線所示的期間量(2 At)是因 為，第5以及第6開(kāi)關(guān)元件14、15中例如第6開(kāi)關(guān)元件15如圖8(C)所示那樣在時(shí)刻t0從 有效導(dǎo)通的高電平期間進(jìn)入到非有效期間截止的死區(qū)時(shí)間tdl期間，從經(jīng)過(guò)該時(shí)刻to起至 時(shí)刻tl為止第6開(kāi)關(guān)元件15本應(yīng)進(jìn)入非有效截止的死區(qū)時(shí)間tdl期間，但沒(méi)有成為非有效的截止，而是通過(guò)反并聯(lián)連接的二極管，直到時(shí)刻tl為止持續(xù)與有效導(dǎo)通同樣的狀態(tài)。因 此，該時(shí)刻tO-tl的死區(qū)時(shí)間tdl期間用陰影線示出，但該期間通過(guò)省略圖示的控制電路9 內(nèi)置的CPU進(jìn)行運(yùn)算，該CPU與上述死區(qū)時(shí)間tdl期間相對(duì)應(yīng)地，如圖8 (A)的陰影線所示 那樣對(duì)第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17的導(dǎo)通截止占空進(jìn)行變更控制。
其結(jié)果，在沒(méi)有與從時(shí)刻tx起的死區(qū)時(shí)間tdl期間相對(duì)應(yīng)地變更第7以及第8開(kāi) 關(guān)元件16、17的導(dǎo)通截止占空的情況下，正弦波電壓V*的波形S成為如圖8 (D)所示那 樣在時(shí)刻tyl上升并且在時(shí)刻tx2下降的波形。此外，其平均化波形S如圖8 (F)所示那 樣，一部分PO中發(fā)生失真。相對(duì)于此，與從時(shí)刻tx起的死區(qū)時(shí)間tdl期間相對(duì)應(yīng)地，如圖 8 (A)的陰影線所示那樣變更了第7以及第8開(kāi)關(guān)元件16、17的導(dǎo)通截止占空的情況下，正 弦波電壓V*的波形V成為如圖8 (E)所示那樣，在比時(shí)刻tyl提前At的時(shí)刻txl上升 并且在比時(shí)刻tx2滯后At的時(shí)刻ty2下降的波形。其平均化波形S'如圖8 (G)所示那 樣，一部分中作為正側(cè)Pl和負(fù)側(cè)P2的失真而呈現(xiàn)，從而這些失真P1、P2相抵。
根據(jù)以上，能夠抑制甚至去除因圖8 (B),(C)的開(kāi)關(guān)元件14、15的有效導(dǎo)通期間 的不均衡而導(dǎo)致在正弦波電壓V*的波形中發(fā)生的失真。
在上述實(shí)施方式中，關(guān)于將第3斬波器電路7中的開(kāi)關(guān)元件14、15設(shè)為第I組，由 于與其反并聯(lián)連接的二極管所引起的該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件14、15都截止的死區(qū)時(shí)間期間所發(fā) 生的課題進(jìn)行了說(shuō)明。但是，在將第I斬波器電路5的開(kāi)關(guān)元件10、11設(shè)為第I組且因各 自反并聯(lián)連接的二極管所引起的該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件10、11都截止的死區(qū)時(shí)間期間所發(fā)生的 課題、將第2斬波器電路6的開(kāi)關(guān)元件12、13設(shè)為第I組且因各自反并聯(lián)連接的二極管導(dǎo) 致該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件12、13都截止的死區(qū)時(shí)間期間所發(fā)生的課題中，通過(guò)調(diào)整第7以及圖8 開(kāi)關(guān)元件16、17的導(dǎo)通截止占空，也能夠與上述同樣地解決。
如以上說(shuō)明的那樣，在本實(shí)施方式中，通過(guò)運(yùn)算部件運(yùn)算將第3脈沖電壓串根據(jù) 與正弦波電壓的差分的正負(fù)而進(jìn)行斬波的定時(shí)、和第7以及第8開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止占空 的切換定時(shí)的偏移，通過(guò)占空控制部件，與定時(shí)偏移相對(duì)應(yīng)地控制第7以及第8開(kāi)關(guān)元件的 導(dǎo)通截止占空。由此，抑制在生成的正弦波電壓的波形的一部分中發(fā)生尖峰狀的電壓。這 些運(yùn)算部件、占空控制部件在控制電路中能夠通過(guò)軟件來(lái)執(zhí)行。
另外，在本發(fā)明中，包含具備了以下敘述的第I斬波器電路、第2斬波器電路以及 第3斬波器電路的電力變換裝置。
·第I斬波器電路，以第I斬波頻率對(duì)直流電壓進(jìn)行斬波，從而生成第I脈沖電壓 串，該第I脈沖電壓串由電壓電平相對(duì)于地電位即第I基準(zhǔn)電位向正側(cè)變化的多個(gè)脈沖電 壓組成。
·第2斬波器電路，以第I脈沖電壓串的電位作為第2基準(zhǔn)電位，以高于第I斬波 頻率的第2斬波頻率對(duì)第I斬波器電路的輸出進(jìn)行斬波，從而生成第2脈沖電壓串，該第2 脈沖電壓串由電壓電平相比于正側(cè)的第I脈沖電壓串為低電壓且相對(duì)于第2基準(zhǔn)電位向負(fù) 側(cè)變化的多個(gè)脈沖電壓組成。進(jìn)而，第2斬波器電路通過(guò)相加第I以及第2脈沖電壓串，從 而形成它們相對(duì)于第I基準(zhǔn)電壓在其正負(fù)兩側(cè)交替地以正弦波形式變化的第3脈沖電壓 串O
·第3斬波器電路，將第3脈沖電壓串以在與正弦波電壓的差分的正負(fù)相應(yīng)的定 時(shí)決定的第3斬波頻率進(jìn)行斬波從而充放電輸出。進(jìn)而，第3斬波器電路以高于第3斬波頻率的PWM頻率對(duì)該充放電輸出進(jìn)行PWM控制以便校正第3脈沖電壓串和正弦波電壓的差分，并且根據(jù)第3脈沖電壓串和PWM輸出而獲得相對(duì)于第I基準(zhǔn)電位向正負(fù)兩側(cè)連續(xù)變化的正弦波電壓。
本發(fā)明包含如下的發(fā)電系統(tǒng)具備直流電力源、以及與直流電力源連接的功率調(diào)節(jié)器，將通過(guò)直流電力源發(fā)電的直流電力通過(guò)功率調(diào)節(jié)器變換為交流電力后與商用電源互連。尤其，包含功率調(diào)節(jié)器具備了以下敘述的脈沖電壓生成部件和正弦波電壓生成部件的發(fā)電系統(tǒng)。
·脈沖電壓生成部件，以與系統(tǒng)頻率相關(guān)聯(lián)的斬波頻率對(duì)來(lái)自直流電力源的直流電壓進(jìn)行斬波，從而生成由電壓電平相對(duì)于基準(zhǔn)電位在其正負(fù)兩側(cè)交替地以正弦波形式變化的多個(gè)脈沖電壓組成的脈沖電壓串。進(jìn)而，脈沖電壓生成部件將脈沖電壓串在相應(yīng)于與正弦波電壓的差分的正負(fù)的定時(shí)進(jìn)行充放電輸出。
·正弦波電壓生成部件，以高于斬波頻率的PWM頻率對(duì)充放電輸出進(jìn)行PWM控制以便校正脈沖電壓串與正弦波電壓的差分。由此，正弦波電壓生成部件根據(jù)脈沖電壓串和 PWM輸出，獲得相對(duì)于基準(zhǔn)電位向正負(fù)兩側(cè)連續(xù)變化的正弦波電壓。進(jìn)而，正弦波電壓生成部件將該正弦波電壓輸出到負(fù)載側(cè)。
本發(fā)明包含如下的發(fā)電系統(tǒng)具備直流電力源、以及與直流電力源連接的功率調(diào)節(jié)器，將通過(guò)直流電力源發(fā)電的直流電力通過(guò)功率調(diào)節(jié)器變換為交流電力后與商用電源互連。尤其，功率調(diào)節(jié)器具備以下敘述的第I斬波器電路、第2斬波器電路以及第3斬波器電路。
第I斬波器電路，以作為系統(tǒng)頻率的第I斬波頻率對(duì)來(lái)自直流電力源的直流電壓進(jìn)行斬波，從而生成第I脈沖電壓串，該第I脈沖電壓串由電壓電平相對(duì)于第I基準(zhǔn)電位向正側(cè)變化的多個(gè)脈沖電壓組成。 第2斬波器電路，以第I脈沖電壓串的電位作為第2基準(zhǔn)電位，以與第I斬波頻率相比高出規(guī)定倍的第2斬波頻率對(duì)第I斬波器電路的輸出進(jìn)行斬波，從而生成第2脈沖電壓串，該第 2脈沖電壓串由電壓電平相比于正側(cè)的第I脈沖電壓串為低電壓且相對(duì)于第2基準(zhǔn)電位向負(fù)側(cè)變化的多個(gè)脈沖電壓組成。進(jìn)而，第2斬波器電路通過(guò)相加第I以及第2脈沖電壓串，從而形成它們相對(duì)于第I基準(zhǔn)電位在其正負(fù)兩側(cè)交替地以正弦波形式變化的第3脈沖電壓串。
第3斬波器電路，將第3脈沖電壓串以在與正弦波電壓的差分的正負(fù)相應(yīng)的定時(shí)決定的第3頻率進(jìn)行斬波從而充放電輸出，并且，以高于第3斬波頻率的PWM頻率對(duì)該充放電輸出進(jìn)行PWM控制以便校正第3脈沖電壓串和正弦波電壓的差分。進(jìn)而，第3斬波器電路根據(jù)第3脈沖電壓串和PWM輸出而獲得相對(duì)于第I基準(zhǔn)電位向正負(fù)兩側(cè)連續(xù)變化的正弦波電壓，并將該正弦波電壓輸出到負(fù)載側(cè)。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明
I太陽(yáng)電池面板
2商用電源
3功率調(diào)節(jié)器
5第I斬波器電路
IOUl第I以及第:
6第2斬波器電路
12,13第3以及第4開(kāi)關(guān)元件
7第3斬波器電路
14、15 第 5 以及第 6
16,17 第 7 以及第 8
19 電容器開(kāi)關(guān)元件(第 開(kāi)關(guān)元件(第I組) 2組)
權(quán)利要求
1.一種功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，至少包括第I組，包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件，該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管，并且該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以規(guī)定斬波頻率被交替地導(dǎo)通截止；第2組，包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件，該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管，并且該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以高于所述斬波頻率的PWM頻率被交替地導(dǎo)通截止；以及控制部件，設(shè)置死區(qū)時(shí)間期間對(duì)所述第I以及第2組的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通截止控制，所述控制部件通過(guò)對(duì)于所述第I組內(nèi)的各個(gè)開(kāi)關(guān)元件而言其死區(qū)時(shí)間期間中的所述各二極管，與一個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的有效導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)地，對(duì)所述第2組內(nèi)的各開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止占空進(jìn)行調(diào)整控制。
2.—種功率調(diào)節(jié)器，至少具有相互并聯(lián)的第I組以及第2組，該第I組以及第2組分別包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件，該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管；電容器，與所述第I組以及第2組并聯(lián)；以及控制部件，將所述第I組的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以規(guī)定的斬波頻率交替地進(jìn)行導(dǎo)通截止，將所述第2組的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以高于所述斬波頻率的PWM頻率交替地進(jìn)行導(dǎo)通截止，并且在這些各個(gè)組的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)中設(shè)置死區(qū)時(shí)間期間而進(jìn)行控制，所述控制部件在所述第I組的開(kāi)關(guān)元件的第I串聯(lián)連接部中形成脈沖電壓串，在所述第2組的開(kāi)關(guān)元件的第2串聯(lián)連接部中形成與所述脈沖電壓串和正弦波電壓的差分相應(yīng)的差電壓，并且進(jìn)行控制以便通過(guò)控制所述第2組的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止占空從而獲得向正負(fù)兩側(cè)變化的正弦波電壓，該功率調(diào)節(jié)器的特征在于，所述控制部件通過(guò)所述第I組內(nèi)的各個(gè)開(kāi)關(guān)元件的死區(qū)時(shí)間期間中的所述各二極管， 與一個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的有效導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)地，對(duì)所述第2組中的各開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止占空進(jìn)行調(diào)整控制。
3.—種功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，包括第I至第3斬波器電路；以及控制部件，所述第I斬波器電路包含由兩個(gè)第I以及第2開(kāi)關(guān)元件組成的第I開(kāi)關(guān)電路，該第I 以及第2開(kāi)關(guān)元件相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管，所述第I以及第2開(kāi)關(guān)元件以第I斬波頻率被交替地導(dǎo)通截止，從而生成相對(duì)于第I 基準(zhǔn)電位成為正側(cè)的電壓Vl的第I脈沖電壓串，所述第2斬波器電路包含第2電容器和第2開(kāi)關(guān)電路的并聯(lián)連接電路，所述并聯(lián)連接電路的并聯(lián)連接一側(cè)與所述第I以及第2開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接部連接， 所述第2開(kāi)關(guān)電路由兩個(gè)第3以及第4開(kāi)關(guān)元件組成，該第3以及第4開(kāi)關(guān)元件相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管，所述第3以及第4開(kāi)關(guān)元件，以高于所述第I頻率的第2斬波頻率被交替地導(dǎo)通截止，以所述第I脈沖電壓串的電位為第2基準(zhǔn)電位，生成電壓電平與所述第I脈沖電壓串相比為低電壓且相對(duì)于所述第2基準(zhǔn)電位成為負(fù)側(cè)的電壓V2的第2脈沖電壓串，并且，相加所述第I以及第2脈沖電壓串的電壓(V1+V2)，從而形成相對(duì)于所述第I基準(zhǔn)電位向其正負(fù)兩側(cè)交替地以正弦波形式變化的第3脈沖電壓串，所述第3斬波器電路包含由相互串聯(lián)連接并且各自反并聯(lián)連接了二極管的第5以及第6開(kāi)關(guān)元件組成的第3開(kāi)關(guān)電路；相互串聯(lián)連接并且 各自反并聯(lián)連接了二極管的第7以及第8開(kāi)關(guān)元件；以及與所述第5以及第6開(kāi)關(guān)元件、所述第7以及第8開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接的電容器，所述第5以及第6開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接部與所述第3以及第4開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接部連接，所述第5以及第6開(kāi)關(guān)元件以高于第2斬波頻率的第3斬波頻率被交替地導(dǎo)通截止， 從而生成所述第3脈沖電壓串與正弦波電壓的差電壓，所述第7以及第8開(kāi)關(guān)元件以高于第3斬波頻率的PWM頻率進(jìn)行導(dǎo)通截止，進(jìn)行控制以便在所述第7以及第8開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接部上獲得正弦波電壓，所述控制部件通過(guò)在所述第I至第3開(kāi)關(guān)電路內(nèi)的上下開(kāi)關(guān)元件上反并聯(lián)連接的各二極管，與上下開(kāi)關(guān)元件的死區(qū)時(shí)間期間中的一個(gè)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)地，控制所述第7以及第8開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止占空。
全文摘要
在對(duì)串聯(lián)連接的一對(duì)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止中設(shè)置了死區(qū)時(shí)間期間的方式的電路中，抑制由于該死區(qū)時(shí)間期間中其中一個(gè)開(kāi)關(guān)元件成為有效導(dǎo)通而生成的正弦波電壓的波形的一部分中的失真。本功率調(diào)節(jié)器具備第1、第2組，該第1、第2組包含各自反并聯(lián)連接了二極管且相互串聯(lián)連接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件。本功率調(diào)節(jié)器將第1組的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以規(guī)定的斬波頻率交替地進(jìn)行導(dǎo)通截止，將第2組的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以高于斬波頻率的PWM頻率交替地進(jìn)行導(dǎo)通截止。進(jìn)而，本功率調(diào)節(jié)器在對(duì)各組的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)中設(shè)置死區(qū)時(shí)間期間而進(jìn)行控制時(shí)，通過(guò)第1組的各開(kāi)關(guān)元件的死區(qū)時(shí)間期間中的各二極管，與一個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的有效導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)地，對(duì)第2組的開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通截止占空進(jìn)行調(diào)整控制。
文檔編號(hào)H02M7/48GK103004077SQ201180034800
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者馬渕雅夫, 今村和由, 坪田康弘, 溝上恭生, 田邊勝隆, 中村耕太郎, 前田輝幸, 豐浦信行, 山田美緒 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社