特開 2022-175458 インバータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022175458

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】インバータ

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20221117BHJP

   H02M 7/487 20070101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 R

H02M7/487

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021081841

(22)【出願日】2021-05-13

(71)【出願人】

【識別番号】000217491

【氏名又は名称】ダイヤゼブラ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100167977

【弁理士】

【氏名又は名称】大友 昭男

(72)【発明者】

【氏名】アリプル・ジャベル

(72)【発明者】

【氏名】六車 佳孝

(72)【発明者】

【氏名】相馬 英明

(72)【発明者】

【氏名】牧野 康弘

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770AA05

5H770BA11

5H770CA05

5H770DA01

5H770DA02

5H770DA34

5H770DA41

5H770EA01

(57)【要約】

【課題】平滑コンデンサと連系リアクトル間を分離させるとともに、ノイズと漏洩電流の発生を抑止できるインバータを提供する。
【解決手段】交流電源７を含む交流電力系統に連系させるように直流電源２の直流電力を交流電力に変換するインバータ１であって、直流電源に並列接続されて、その直流電圧を１／２に分圧する２つの直列接続された平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と、直流電力を交流電力に変換する、少なくとも４個のスイッチング素子を有し、上下アームをそれぞれもつ２つのレグからなるブリッジ回路３と、ブリッジ回路と交流電力系統とを接続する２つの交流出力線に配置された連系リアクトル５と、平滑コンデンサと連系リアクトルとの間を還流により分離する分離用スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６を含む分離回路６とを備え、２つの平滑コンデンサ間の中点Ｐ１が、分離用スイッチング素子を介して各レグの上下アームの接続点と接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源または負荷を含む交流電力系統に連系させるように直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータであって、
直流電源に並列接続されて、その直流電圧を１／２に分圧する２つの直列接続された平滑コンデンサと、直流電力を交流電力に変換する、少なくとも４個のスイッチング素子を有し、上下アームをそれぞれもつ２つのレグからなるブリッジ回路と、前記ブリッジ回路と前記交流電力系統とを接続する連系リアクトルと、前記平滑コンデンサと前記連系リアクトルとの間を還流により分離する分離用スイッチング素子を含む分離回路とを備え、
前記２つの平滑コンデンサ間の中点が、前記分離用スイッチング素子を介して各レグの上下アームの接続点と接続された、インバータ。

【請求項2】

請求項１において、
前記ブリッジ回路は、各レグの下アームのスイッチング素子がそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードを有するものであり、
前記分離回路は、各レグの上アームと下アームの接続点同士の間に、スイッチング素子およびこれにそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードを有する２個の分離用スイッチング素子が逆方向に直列接続されてなり、
前記分離用スイッチング素子の接続点と各上アームの正側の接続点間に還流ダイオードが設けられており、さらに、
前記２つの平滑コンデンサ間の中点と、前記２個の分離用スイッチング素子の接続点とが、スイッチング素子およびこれに逆並列に接続された還流ダイオードを有する中性点クランプ用スイッチング素子を介して接続されている、インバータ。

【請求項3】

請求項１において、さらに、
前記２つの平滑コンデンサ間の中点と前記交流電力系統のＯ点とが接続されて単相三線システムとなっているインバータ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載のインバータを含み、前記直流電源が分散型電源である、分散型電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、商用の電力系統または負荷に連系させるように、直流電力を交流電力に高効率で変換するインバータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、太陽電池のような分散型電源で発電された直流電力を、インバータ回路により商用の電力系統に合った交流電力に変換して、電力系統へ供給することが知られている。トランスレスのインバータ回路は、例えば図１８に示すように、太陽電池２に並列接続された入力側の平滑コンデンサＣ、４個のスイッチング素子Ｓ１０１～Ｓ１０４およびそれぞれ逆並列に接続された４個の還流ダイオードＤ１０１～Ｄ１０４を有し、スイッチングにより直流電力を交流電力に変換するブリッジ回路（Ｈブリッジ）１０３、出力電流を正弦波電流に変換する出力側の連系リアクトル５、および電力系統に連系する交流電源７または負荷８を有する。

【0003】

さらに、平滑コンデンサＣと連系リアクトル５との間の電流の戻りによりエネルギー損失が発生して電力変換効率が低下するのを防止するために、還流の際に平滑コンデンサと連系リアクトルの間を分離する分離回路を設けている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第７０４６５３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、Ｈブリッジインバータがユニポーラパルス幅変調で動作する場合、電力変換効率の一層の向上とフィルタの小型化が期待される一方で、ユニポーラパルス幅変調でＨブリッジを運転すると、インバータの小型化は可能になるが、漏洩電流と、これによるＥＭＩ（電磁障害）のノイズの発生という問題があり、これを抑制する必要がある。

【0006】

また、単相３線式インバータシステムで不平衡負荷接続されている場合、中性点の両側にある負荷の大きさの差等により中性点の両側の出力電圧に不平衡が生じ易い。

【0007】

本発明は、平滑コンデンサと連系リアクトルの間を分離させることで電流の戻りによりエネルギー損失を抑制するとともに、ノイズと漏洩電流の発生を抑止できるインバータを提供することを目的としている。

【0008】

また、ユニポーラパルス幅変調で動作するインバータが単相３線式システムで使用されている場合には、ＡＣ中性点の両側の出力電圧の不平衡を解消することも目的とする。

【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、本発明に係るインバータは、交流電源または負荷を含む交流電力系統に連系させるように直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータであって、
直流電源に並列接続されて、その直流電圧を１／２に分圧する２つの直列接続された平滑コンデンサと、直流電力を交流電力に変換する、少なくとも４個のスイッチング素子を有し、上下アームをそれぞれもつ２つのレグからなるブリッジ回路と、前記ブリッジ回路と前記交流電力系統とを接続する連系リアクトルと、前記平滑コンデンサと前記連系リアクトルとの間を還流により分離する分離用スイッチング素子を含む分離回路とを備え、
前記２つの平滑コンデンサ間の中点が、前記分離用スイッチング素子を介して各レグの上下アームの接続点と接続されている。

【0010】

この構成によれば、分離回路により平滑コンデンサと連系リアクトルの間を分離させて電力変換効率を向上させるとともに、２つの平滑コンデンサ間の中点が、前記分離用スイッチング素子を介して各レグの上下アームの接続点に接続されているから、コモンモードノイズがバイパスされるので、ノイズと漏洩電流の発生を抑止できる。

【0011】

好ましくは、前記ブリッジ回路は、各レグの下アームのスイッチング素子がそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードを有するものであり、
前記分離回路は、各レグの上アームと下アームの接続点同士の間に、スイッチング素子およびこれにそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードを有する２個の分離用スイッチング素子が逆方向に直列接続されてなり、
前記分離用スイッチング素子の接続点と各上アームの正側の接続点間に還流ダイオードが設けられており、さらに、
前記２つの平滑コンデンサ間の中点と、前記２個の分離用スイッチング素子の接続点とが、スイッチング素子およびこれに逆並列に接続された還流ダイオードを有するクランプ用スイッチング素子を介して接続されている。

【0012】

この構成によれば、いわゆるＨ６．５インバータにクランプ用スイッチング素子を付加することにより、低コストでＥＭＩ（電磁障害）のノイズと漏洩電流の発生を抑止できる。

【0013】

好ましくは、前記２つの平滑コンデンサ間の中点と前記交流電力系統の中性点であるＯ点とが接続されて単相三線システムとなっている。したがって、単相三線システムにおいて平滑コンデンサと連系リアクトルの間を分離させるとともに、ＥＭＩ（電磁障害）のノイズと漏洩電流の発生を抑止できる。さらに、前記Ｏ点の両側の負荷の大きさが相違する不平衡負荷でも、各々の相の電圧振幅に関するバランスが崩れない安定した交流出力が得られる。これは、クランプ用スイッチング素子により２つの平滑コンデンサ間の中点と負荷または交流電源の中性点であるＯ点とが接続されているので、このＯ点の電圧が常時ゼロレベルに保持されることで、平衡が維持されるからである。

【0014】

本発明に係る分散型電源システムは、前記インバータを含み、前記直流電源が分散型電源である。この構成によれば、分散型電源の直流電力がインバータにより高効率、低ノイズで交流電力に変換される。

【発明の効果】

【0015】

本発明では、分離回路により平滑コンデンサと前記連系リアクトルとの間を還流により分離し、２つの平滑コンデンサ間の中点と、分離用スイッチング素子を介して各レグの上下アームの接続点とが接続されているので、平滑コンデンサと連系リアクトルの間を分離させるとともに、ＥＭＩ（電磁障害）のノイズと漏洩電流の発生を抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態に係る単相三線システムの３レベル中性点クランプ型のインバータを示す回路図である。

【図2】図１のインバータの変調ロジック図である。

【図3】図１のインバータの変調ロジック図である。

【図4】図１のインバータの各モードを示す波形図である。

【図5】図１のインバータの動作を示す回路図である。

【図6】図１のインバータの動作を示す回路図である。

【図7】図１のインバータの動作を示す回路図である。

【図8】図１のインバータの動作を示す回路図である。

【図9】図１のインバータの動作を示す回路図である。

【図10】図１のインバータの動作を示す回路図である。

【図11】図１のシミュレーション用のインバータを示す回路図である。

【図12】図１１のシミュレーション結果を示す特性図である。

【図13】従来のＨ６．５インバータを示す回路図である。

【図14】図１３の回路のシミュレーション結果を示す特性図である。

【図15】（Ａ）、（Ｂ）は第１実施形態の変形例を示す回路図である。

【図16】（Ａ）～（Ｃ）は第１実施形態の他の変形例を示す回路図である。

【図17】本発明の第２実施形態に係る単相二線システムのインバータを示す回路図である。

【図18】従来の高効率のインバータを示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、本発明の第１実施形態に係る３レベル中性点クランプ型のインバータ１を示す回路図である。このインバータ１は、トランスレスで、交流電源７または負荷８を含む交流電力系統に連系させるように、分散型電源である太陽電池のような直流電源２の直流電力を交流電力に変換するインバータである。

【0018】

インバータ１は、直流電源２に並列接続されて、その直流電力を平滑化、安定化するために中間的に蓄電し、かつ直流電圧Ｅｄを１／２・Ｅｄに分圧する２つの直列接続された平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と、直流電力を交流電力に変換する、４個のスイッチング素子を有するブリッジ回路３と、ブリッジ回路３と交流電源７とを接続する連系リアクトル５、５と、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と連系リアクトル５、５との間を分離する分離回路６とを備えている。スイッチング素子（スイッチ）には、ＩＧＢＴのようなトランジスタが使用されているが、ＭＯＳＦＥＴ等でもよい。

【0019】

ブリッジ回路３は、各スイッチＳ１～Ｓ４の上下アームをそれぞれもつ２つのレグからなる。各下アームのスイッチＳ２、Ｓ４はそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードＤ２、Ｄ４を有し、各上アームのスイッチＳ１、Ｓ３はそれぞれ単独で、下アームのような還流ダイオードを有していない。

【0020】

分離回路６は、各レグの上アームと下アームの接続点Ｐ２、Ｐ３同士の間に、２個の分離用スイッチＳ５、Ｓ６が逆方向に直列接続されており、各スイッチＳ５、Ｓ６はそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードＤ５、Ｄ６を有する。

【0021】

前記分離用スイッチＳ５、Ｓ６の接続点Ｐ４と各上アームの正側の接続点Ｐ５間に還流ダイオードＤ７が設けられている。これにより、スイッチ６個とダイオード５個のＨ６．５インバータが構成される。

【0022】

本インバータ１は、さらに、２つの平滑コンデンサＣ１、Ｃ２間の中点Ｐ１と、２個の分離用スイッチＳ５、Ｓ６の接続点Ｐ４とが、中性点クランプ用スイッチＳclampを介して接続されている。中性点クランプ用スイッチＳclampには逆並列に接続されたダイオードＤ８が設けられている。

【0023】

すなわち、本インバータ１は、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２間の中点Ｐ１と、各レグの上アームと下アームの接続点Ｐ２、Ｐ３とが接続され、さらに、この接続点Ｐ２、Ｐ３に、それぞれ連系リアクトル５、５を介して、交流電力系統７，８の出力端子Ｕ、Ｗが接続されており、出力電位が＋Ｅｄ、０、－Ｅｄの３レベル中性点クランプのインバータを構成する。

【0024】

本インバータ１は、さらに、２つの平滑コンデンサＣ１、Ｃ２間の中点Ｐ１と交流電力系統７，８のＯ点とが接続されており、例えば２つの１００Ｖおよび１つの２００Ｖの負荷を有する単相三線システムとなっている。以下、本インバータ１の動作を説明する。

【0025】

図２のＰＷＭ（パルス幅変調）ロジック図に示すように、正弦波状の電圧指令信号（Modulating Signal）と搬送波の三角波キャリア信号（Carrier）とを比較して得られたスイッチング信号を用いて、スイッチＳ１～Ｓ４などのオンオフを行う。電圧指令信号を正弦波状に変化させることにより、交流出力信号を得ることができ、単相のＰＷＭインバータとして用いられる。図２のロジックは図示しないコントローラにより作成される。

【0026】

図３（Ａ）、（Ｂ）において、オン信号を太線で、パルス信号を破線で示す。図３（Ａ）は電圧指令信号が正（プラス）のハーフサイクルの場合の変調ロジックを、図３（Ｂ）は、電圧指令信号が負（マイナス）のハーフサイクルの場合の変調ロジックを、それぞれ示す。

【0027】

図３（Ａ）では、スイッチＳ１、Ｓ２がオンオフし、スイッチＳ５はオンで、スイッチＳ６は、中性点クランプスイッチＳclampのオンパルスでオンとなる。交流出力はない。図３（Ｂ）では、スイッチＳ３、Ｓ４がオンオフし、スイッチＳ６はオンで、スイッチＳ５は、中性点クランプ用スイッチＳclampのオンパルスでオンとなる。

【0028】

図３（Ａ），（Ｂ）の変調ロジックにより得られた出力電圧Ｖおよび出力電流Ｉを図４に示す。電圧、電流の正負の状態でモードＩ～ＶＩが定まる。

【0029】

図５～図１０は、図２の制御回路からの出力信号によりスイッチＳ１～Ｓ６が制御されて交流電圧Ｖと交流電流Ｉの種々の組み合わせが出力されるインバータ１の動作を示す回路図である。

【0030】

図５は、図３（Ａ）の変調ロジックに基づいてスイッチ群が制御され、図５のスイッチＳ１，Ｓ２が所定のデューティー比でオンオフされ、矢印で示すように電流が流れる。両スイッチＳ１、Ｓ２がオフとなるとき、中性点クランプ用スイッチＳclampがオン、スイッチＳ６もオンとされる。このとき、出力電位は０である（図４のモードＩに対応）。

【0031】

図６では、分離用スイッチＳ５がオンし、このスイッチＳ５と還流用ダイオードＤ６を通って、矢印で示すように電流が流れる。これにより、連系リアクトル５→還流ダイオードＤ６→分離用スイッチＳ５→連系リアクトル５と導通して、この有効電力の還流期間に平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と連系リアクトル５、５の間が分離される（図４のモードＩＩに対応）。

【0032】

これにより、還流の際に平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と連系リアクトル５、５の間を分離する分離回路６が作用して、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と連系リアクトル５、５間の電流の戻りによるエネルギー損失の発生を抑止することから、インバータの電力変換効率を向上させることができる。

【0033】

図７では、図３（Ｂ）の変調ロジックに基づいてスイッチ群が制御され、図７の矢印で示すように、連系リアクトル５、５中の電磁エネルギーが、交流電力系統７，８と分離用ダイオードＤ６、ダイオードＤ１、スイッチＳ４のダイオードＤ４とを通って直流側へ還流される。この無効電力の還流期間に電流平滑用の連系リアクトル５，５中の電磁エネルギーが減少していくと、回路の通電は行われなくなる（図４のモードＩＩＩに対応）。

【0034】

図８では、所定のデューティー比でオンオフされるスイッチＳ３およびＳ４のオン期間に、矢印で示すように、スイッチＳ３およびＳ４を通って交流電力系統７，８側へ電流が流れることにより、直流側から交流側へ通電する。このときの出力電位はゼロである。（モードＩＶに対応）。

【0035】

図９では、矢印で示すように、連系リアクトル５→還流ダイオードＤ５→分離用スイッチＳ６→連系リアクトル５と導通して、有効電力の還流期間に平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と連系リアクトル５、５の間が分離される。このとき、中性点クランプ用スイッチSclampとスイッチＳ６はオンとなり、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２間の中点Ｐ１と交流出力側のＯ点とがクランプされる（図４のモードＶに対応）。

【0036】

図１０では、分離用スイッチＳ５、Ｓ６がオフである。このとき、矢印で示すように、連系リアクトル５、５中の電磁エネルギーが、交流電力系統７，８と分離用ダイオードＤ６、ダイオードＤ１、スイッチＳ２のダイオードＤ２とを通って直流側へ還流される（図４のモードＶＩに対応）。

【0037】

こうして、分離回路６により平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と連系リアクトル５、５との間を還流により分離し、中性点クランプにより、出力電位は{＋Ｅｄ、－Ｅｄ、０}の３レベルとなる。さらに、２つの平滑コンデンサＣ１、Ｃ２間の中点Ｐ１と交流電源７のＯ点とが接続されており、単相三線システムとなっている。すなわち、本インバータ１は、単相三線システムの３レベル中性点クランプ型のインバータを構成する。

【0038】

図１１は、図１における単相三線システムの３レベル中性点クランプ型のインバータ１のシミュレーション用の回路図を示す。主として負荷大きさの差による不平衡負荷の影響を軽減するために、交流電力系統を構成する負荷８が３パートに分割されている。０．１～０．４１４秒の間に、５Ωの負荷抵抗Ｌ１が１００ＶのＵＯ端子間に接続されている。０．２４７～０．７４７秒の間に、１０Ωの負荷抵抗Ｌ２が２００ＶのＵＷ端子間に接続されている。０．５８～０．９１４秒の間に、５Ωの負荷抵抗Ｌ３が１００ＶのＯＷ端子間に接続されている。その後、シミュレーション終了まで無負荷状態である。

【0039】

図１２は、本単相三線システムの３レベル中性点クランプ型のインバータのシミュレーション結果を示す。図１３は、図１１の中性点クランプ用スイッチＳclampを有しない従来のインバータＨ６．５を示し、図１４は、そのシミュレーション結果を示す。

【0040】

図１４の（ａ）は負荷の電流波形を示し、（ｂ）はＵＯ端子間の電圧ＶuoおよびＯＷ端子間の電圧Ｖowの波形を示し、（ｃ）は同電圧の二乗平均平方根（ＲＭＳ）で表した値を示す。図１４の（ｃ）から分かるように、ＵＯ端子間の電圧ＶuoおよびＯＷ端子間の電圧Ｖowは１００Ｖから上下に大きくずれる不平衡が生じる。これは上述のとおり、主として素子の特性のバラツキによるものと考えられる。

【0041】

これに対し、図１２（ｂ）、（ｃ）のように、本単相三線システムの３レベル中性点クランプ型のインバータは、出力側のＯ点(中性点)が中性点クランプ用スイッチＳclampにより平滑コンデンサＣ１、Ｃ２間の中点Ｐ１にクランプされているので、交流線に不平衡負荷があっても、また、素子の特性にバラツキがあっても、図１４の（ｂ）、（ｃ）と比べて、各々の相の電圧バランスがとれるようになる。特に、図１２（ｃ）から分かるとおり、ＵＯ端子間の電圧ＶuoおよびＯＷ端子間の電圧Ｖowは１００Ｖ付近で安定している。

【0042】

このように、本インバータ１は、分離回路６を有する３レベル中性点クランプ型で、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２間の中点Ｐ１と交流電源７のＯ点とが接続された単相三線システムとなっており、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と連系リアクトル５、５の間を分離して、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と連系リアクトル５，５間の電流の戻りを防止するとともに、ＥＭＩ（電磁障害）のノイズと漏洩電流の発生を抑止でき、さらに不平衡負荷であっても、各々の相の電圧バランスがとれるようになる。

【0043】

図１５および図１６は、第１実施形態の変形例を示す。いずれも図１のような分離回路６を有しており、単相三線システムの３レベル中性点クランプ型のインバータである。これらの変形例も、第１実施形態と同様に、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と連系リアクトル５、５の間を分離させるとともに、ＥＭＩ（電磁障害）のノイズと漏洩電流の発生を抑止でき、不平衡負荷でも安定した交流出力が得られる効果を有する。

【0044】

図１５（Ａ）では、図１と異なり、ブリッジ回路の各上アームのスイッチＳ１０、Ｓ１１がそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードＤ１０、Ｄ１１を有しており、還流ダイオードＤ７を有していない。その他の構成は図１と同様である。

【0045】

図１５（Ｂ）では、図１５（Ａ）と同様に、ブリッジ回路の各上アームのスイッチＳ１０、Ｓ１１がそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードＤ１０、Ｄ１１を有しており、図１の還流ダイオードＤ７を有していない。さらに、２個の分離用スイッチに代えて、図１５（Ｂ）では分離用スイッチＳ１２およびこれに逆並列に接続された還流ダイオードＤ１２と、ダイオードＤ１４とが直列接続されている。また、分離用スイッチＳ１３およびこれに逆並列に接続された還流ダイオードＤ１３と、ダイオードＤ１５とが直列接続されており、これら２つの直列接続回路が並列接続されている。中性点クランプ用スイッチＳclampは、ダイオードＤ１５と分離用スイッチＳ１３の直列接続点に接続されている。

【0046】

図１６（Ａ）では、図１５（Ａ）と同様に、ブリッジ回路の各上アームのスイッチＳ１０、Ｓ１１がそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードＤ１０、Ｄ１１を有しており、還流ダイオードＤ７（図１）を有していない。分離用スイッチＳ１２およびこれに逆並列に接続された還流ダイオードＤ１２と、ダイオードＤ１４とが直列接続され、分離用スイッチＳ１３およびこれに逆並列に接続された還流ダイオードＤ１３と、ダイオードＤ１５とが直列接続されている。これら２つの直列回路が並列接続されている。さらに、図１の中性点クランプ用スイッチＳclampに代えて、２つのダイオードＤ１７、Ｄ１８が、上記２つの直列回路の直列接続点にそれぞれ接続されている。

【0047】

図１６（Ｂ）では、図１６（Ａ）と同様に、ブリッジ回路の各上アームのスイッチＳ１０、Ｓ１１がそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードＤ１０、Ｄ１１を有しており、還流ダイオードＤ７を有していない。図１５（Ａ）と異なり、ダイオードＤ２１，２５が直列接続され、ダイオードＤ２２，２６が直列接続され、これら２つの直列回路が並列接続されている。分離用スイッチＳ２３およびこれに逆並列に接続された還流ダイオードＤ２３が上記２つの直列回路の直列接続点に接続されており、さらに、２つのダイオードＤ２７，２８が、上記２つの直列接続点にそれぞれ接続されている。

【0048】

図１６（Ｃ）では、図１と異なり、ブリッジ回路の各上アームのスイッチＳ１０、Ｓ１１がそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオードＤ１０、Ｄ１１を有しており、還流ダイオードＤ７を有していない。さらに、図１の直列接続された２個の分離用スイッチに代えて、双方向性のスイッチＳ１５を有しており、中性点クランプ用スイッチに代えて、並列に配置された２つのスイッチＳ１６、Ｓ１７が、双方向性スイッチＳ１５の入出力点にそれぞれ接続されている。

【0049】

本発明は単相三線システムのインバータに限定されない。図１７は、第２実施形態にかかる単相二線システムにおけるインバータを示す回路図である。第１実施形態が図１の平滑コンデンサＣ１、Ｃ２間の中点Ｐ１と交流電源７のＯ点とが接続された単相三線システムであるのに対し、第２実施形態は、中点Ｐ１とＯ点が接続されていない単相二線システムである点で異なり、その動作はほぼ第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

【0050】

この場合、第１実施形態と同様に、分離回路６により平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と連系リアクトル５、５との間を還流により分離し、２つの平滑コンデンサＣ１、Ｃ２間の中点と、分離用スイッチＳ５、Ｓ６の接続点とが接続されている。
これにより、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と連系リアクトル５、５の間を分離させるとともに、２つの平滑コンデンサ間Ｃ１，Ｃ２の中点が、前記分離用スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６,Ｓclampを介して各レグの上下アームの接続点に接続されているから、コモンモードノイズがバイパスされ、ＥＭＩ（電磁障害）、漏洩電流の発生を抑止できる。

【0051】

このように、本発明では、分離回路により平滑コンデンサと連系リアクトルとの間を還流により分離し、２つの平滑コンデンサ間の中点と、分離用スイッチング素子を介して各レグの上下アームの接続点とが接続されているので、平滑コンデンサと連系リアクトルの間を分離させるとともに、ユニポーラパルス幅変調の方式を使用してＥＭＩ（電磁障害）のノイズと漏洩電流の発生を抑止できる。

【0052】

また、２つの平滑コンデンサ間の中点と交流電力系統のＯ点とが接続されて３レベル中性点型の単相三線システムとなっている場合には、不平衡負荷でも各々の相の電圧バランスがとれるようになる。

【0053】

なお、上記各実施形態では、分散型電源として太陽電池を使用しているが、燃料電池等を使用してもよい。

【0054】

なお、本インバータをコンバータとして動作させてもよい。

【0055】

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0056】

１：インバータ
２：直流電源
３：ブリッジ回路
５：連系リアクトル
６：分離回路
７：交流電源
８：負荷
１０：制御部
Ｃ１、Ｃ２：平滑コンデンサ
Ｄ２、Ｄ４：ブリッジ回路の還流ダイオード
Ｄ５、Ｄ６：還流ダイオード
Ｄ７：還流ダイオード
Ｐ１：平滑コンデンサの中点
Ｐ２、Ｐ３：ブリッジ回路の各レグの上アームと下アームの接続点
Ｓ１～Ｓ４：ブリッジ回路のスイッチング素子（スイッチ）
Ｓ５、Ｓ６：分離用スイッチング素子（分離用スイッチ）
Ｓclamp：クランプ用スイッチング素子（クランプ用スイッチ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】