本章では，家庭用太陽光発電のパワーコンディショナに要求される機能について纏め た。単相系統連系インバータの入力部に脈動電力が発生する原理を理論的に述べ，入力 部の電力脈動が太陽光パネルのMPPT制御に悪影響を及ぼす事を説明した。そのMPPT の制御性と長寿命化を両立するために，APD 方式のパワーコンディショナが適する理 由を述べ，更にAPD方式の欠点である回路変換効率を改善するために，先行研究で取 り組まれたAPD方式の高効率化手法について説明した。一方で，系統電圧の瞬低に対 するパワコンの機能として「LVRT 機能」「無効電力注入方式」が要求されることを示 し，またそのために低力率運転が要求されることを示した。そこから，APD 方式のパ ワーコンディショナにおける低力率運転の検証が必要である事を述べた。
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第 3 章
主回路構成と動作原理
本章では，提案されるパワーデカップリング形パワーコンディショナの回路 構成とその力率1及び低力率状態での動作原理について説明する。初めに，
主回路構成と，各箇所の構成とその設計方法について述べ，次に，力率1及 び低力率における動作原理を示す。最後に，ゲート駆動回路と各制御対象の 検出回路の構成を示す。
3.1 主回路構成
図3.1に提案回路の主回路構成，表3.1に回路定数，表3.2に使用した半導体素子の一 覧をそれぞれ示す。主回路構成は，太陽光パネルを模擬した直流入力部，入力電力の脈 動を吸収するパワーデカップリング回路，直流電力を交流電力に変換する単相インバー タ，LCLで構成されるローパスフィルタと系統によって構成されている。但し，系統イ ンピーダンスは考慮しないものとする。直流入力部は直流電源𝑉DC，入力抵抗𝑅DCで構 成されており太陽光パネルを模擬している。パワーデカップリング回路は昇降圧チョッ パ回路で構成されており，CDCとCXにはフィルムコンデンサが適用されている。その他，
追加スイッチSX3, 𝑆𝑋4や追加ダイオードDG1, 𝐷𝐺2で構成される。パワーデカップリング回 路ではスイッチ𝑆𝑋1を動作させることで，入力電力の脈動をデカップリングコンデン𝐶𝑋 に充電し，また，放電する時には，放電用スイッチ𝑆𝑋2を動作させることにより，放電 電力を系統に供給する。単相インバータの出力は LCL フィルタで構成されており，そ の後系統の模擬電源に接続されている。
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図3-1 主回路構成
表 3-1 回路定数
直流入力電圧, 𝑉DC 2 V 出力電力, 𝑃AC 1 kW 出力電圧, 𝑉AC 100 V 出力周波数, 𝑓AC 50 Hz キャリア周波数, 𝑓sw 20 kHz 入力フィルタキャパシタンス, 𝐶DC 30 μF デカップリングインダクタンス, 𝐿X 500 uH デカップリングキャパシタンス, 𝐶X 50 μF
出力フィルタインダクタンス, 𝐿f 2 mH 出力フィルタキャパシタンス, 𝐶f 6.3 μF 出力フィルタインダクタンス, 𝐿AC 1.4mH
実験に用いた回路構成を図3.2に，回路写真を図3.3にそれぞれ示す。実験では，スイ ッチの保護としてS1にRCDクランプスナバ(𝑅S1，𝐶S1，𝐷S1)，S2にRCDクランプスナバ(𝑅S2，
𝐶S2，𝐷S2)，インバータにRCD一括スナバ(𝑅S3，𝐶S3，𝐷S3)を接続している。また，入力
電圧VDCには直流電源はPWR1600M(KIKUSUI，320 V，25 A，1600 W)を使用し，系統連 系実験では，系統模擬電源としてシステム交流電源4400(メーカー：エヌエフ回路設計 ブロック)を接続する。抵抗負荷実験では，出力に負荷抵抗(RAC)として，負荷抵抗器盤
(メーカー：二和電気) を接続する。
S1 S3
S2 S4
CX
Lf
Cf
LAC
LX
vAC
DG1
SX4
SX2
DG2
SX1
SX3
DX
Power Decoupling Circuit
Single-phase Inverter LCL-filter
Buck-boost Chopper
vX
CDC VDC
RDC
DC bus voltage Grid iDC
Small-capacitance
Film Capacitor (CX: Decoupling Capacitor) iX1
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