[发明专利]系统互连逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及将直流电源的输出转换为交流电并使转换后的交流电互连到电气企业的电力系统的系统互连逆变器(system interconnection inverter)，特别是涉及抑制由共模噪声引起的电流(以下称为“共模电流”)的技术。

背景技术

例如，在将太阳光发电系统或燃料电池等的直流电源的输出转换为交流电并使转换后的交流电互连到电力系统的系统互连逆变器中，必须抑制从系统互连逆变器流向大地的漏电流(leak current)，并必须防止对人体的触电或对其他设备的影响。漏电流的允许量由电气用品安全法规定，关于分散型电源的系统互连装置，还存在由财团法人电气安全环境研究确定的试验基准。

在太阳光发电系统中，在太阳能电池面板的端子与跟大地连接的太阳能电池面板的框架之间存在杂散电容。一般会在太阳能电池面板的表面形成有由玻璃板构成的绝缘层，玻璃板具有大平面。因此，当玻璃板被雨润湿时，杂散电容增大，漏电流也增大。漏电流的路径有几个，例如逆变器的接地线也成为漏电流的路径。当几个路径中的一个杂散电容变大时，漏电流增大。

作为抑制漏电流的一般方法，有使用绝缘变压器将系统互连逆变器与电力系统之间绝缘的方法和使用抑制共模电流的共模扼流圈的方法(例如参照非专利文献1)。在这些方法之外，还公知有利用滤波器使共模电流旁路(bypass)到输入侧或大地的方法(参照专利文献1和非专利文献1)、使逆变器的控制方式成为2等级脉宽调制(PWM：Pulse Wide Modulation)并对上下臂输出相反极性的电压的方法(参照专利文献2)、或者将这些组合起来的方法等。

图1是表示作为实施了以往的漏电流对策的系统互连逆变器之一的太阳光发电系统互连逆变器的构成的框图。太阳光发电系统互连逆变器具备逆变器1、输出滤波器2、第一共模扼流圈3a、第二共模扼流圈3b、第一电容器对41、第二电容器对42、太阳能电池5以及系统变压器7。另外，在图1中，在太阳能电池5与大地之间存在的杂散电容表示为电容器6a和电容器6b。

太阳能电池5产生直流电力。由太阳能电池5产生的直流电力经由第一共模扼流圈3a供给到逆变器1。第一共模扼流圈3a抑制从逆变器1流到太阳能电池5的共模电流。

第一电容器对41中，电容器41a和电容器41b串联连接，并配置在逆变器1的输入端子间(第一共模扼流圈3a的输出端子间)ab。分别在a点表现出直流线路正电压，在b点表现出直流线路负电压。在这些电容器41a与电容器41b的连接点形成直流线路中性点c，直流线路中性点c连接到大地。

逆变器1由2等级PWM控制方式驱动，具有使从太阳能电池5经由第一共模扼流圈3a供给的直流电力例如图2所示从+1变化到-1的振幅，转换为具有脉宽依次变化的脉冲波形的PWM波，并送到输出滤波器2。

输出滤波器2由输入端连接于逆变器1的一个输出端子的电抗器(reactor)21a、输入端连接于逆变器1的另一个输出端子的电抗器21b以及连接于电抗器21a的输出端与电抗器21b的输出端之间的电容器22构成。输出滤波器2将从逆变器1输出的PWM信号转换为图2的虚线所示的正弦波交流电，并经由第二共模扼流圈3b送到系统变压器7。

第二电容器对42中，电容器42a和电容器42b串联连接，并配置于第二共模扼流圈3b的输入端子间(输出滤波器2的输出端子间)de。在d点和e点之间表现出正弦波交流电(交流输出信号)。在这些电容器42a与电容器42b的连接点形成交流输出中性点(neutral point)f，交流输出中性点f连接到大地。

第二共模扼流圈3b抑制从输出滤波器2流到系统变压器7的共模电流。系统变压器7对从输出滤波器2经由第二共模扼流圈3b供给的正弦波交流电进行变压，并从用于连接于电力系统的电力系统端h输出。系统变压器7的中性点利用中性点接地线i连接到大地。

在这样构成的太阳光发电系统互连逆变器中，由逆变器1产生的高频漏电流(共模电流)阻止通过第一共模扼流圈3a而流到太阳能电池5侧，并且，阻止通过第二共模扼流圈3b而流到系统变压器7侧，通过第一电容器对41和第二电容器对42旁路到大地。