JP2007236193A - 系統連系インバータを含む電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な設備構成で時々刻々変動する余剰電力を的確に擬似負荷に供給することができると共に、出力電圧・出力電流の歪み波率を損じることなく、また、電磁波障害への影響を抑えることが可能な系統連系インバータを含む電源装置を提供する。
【解決手段】直流電力を交流電力に逆変換して、系統電源２０に接続される負荷１７に交流電力を供給する系統連系インバータ１３と、負荷に電力素子２２を介して並列に接続された擬似負荷２１と、系統電源の電圧と、系統電源に流出入する電流とを検出する回路２３，２４と、該回路により検出された電圧及び電流に基づいて、電力素子をオン・オフする制御部１５と、回路により検出された電圧及び電流に基づいて電力潮流を演算する演算部２９と、演算部により演算された電力潮流のデータを記憶する記憶装置３１とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、系統連系インバータを含む電源装置に係り、例えば太陽電池や燃料電池等の直流電源、あるいはガスタービン発電機や風力発電機等から生成した交流電力を整流して形成した直流電源、の電圧を変圧して、商用交流系統電源（以下、系統電源という）に接続した負荷に、逆変換した交流電力を供給する系統連系インバータを含む電源装置に関する。

近年、太陽電池や燃料電池、あるいはガスタービン発電機等の小規模の発電設備が広く普及しつつある。これらの発電設備においては、太陽電池や燃料電池等で発電した直流電力、またはガスタービン発電機や風力発電機等により発電した交流電力を整流して得られた直流電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータやチョッパ回路等により変圧して、インバータにより交流電力に逆変換して負荷に電力を供給する場合が多い。このような場合には、負荷は系統電源に接続され、発電設備から電力が供給されないとき、または不足するときには、系統電源から電力が供給されるようになっている。

このような直流電力を交流電力に逆変換して系統電源に接続された負荷に電力を供給する系統連系インバータを含む発電設備においては、系統電源に接続されることから種々の規制が設けられている。その一つに、逆潮流の制限という規制がある。この規制の一例は、「発電設備の構内から系統電源側に向かう有効電力の流れ（潮流）が配電用変電所のバンクにおいて生じないようにすること」というものである。即ち、発電設備により発電された有効電力は、すべて発電設備が存在する構内の線路負荷に供給され、有効電力が系統電源側に流出することを制限したものである。

ところで、発電設備構内の線路負荷の所要電力は時々刻々変動する。これに対して、発電設備の発電能力は、例えば太陽電池等は日照条件によって決まり、発電電力が線路負荷の所要電力に直ちに追従することができない。このため、線路負荷の所要電力が発電電力を下回ると、余剰電力が生じ、余剰の発電電力が系統電源側に向かうため、いわゆる逆潮流となる。そこで、発電電力は約一定に保ち、擬似負荷（例えばヒータ等の電力抵抗器）を設け、線路負荷の変動に応じて擬似負荷に余剰電力を吸収させるという方法が一般に採用されている（例えば、特開２０００−３２０４０１号公報、特開２００２−２８１６７２号公報参照）。

しかしながら、線路負荷は時々刻々と変化するため、事前予測することができない。また、実際には擬似負荷の大きさには製造誤差等が含まれており、温度・湿度等の環境により変動する。そして、約一定のペースで発電している発電出力のうち、線路負荷が消費する以外の余剰電力を正確に擬似負荷に供給するということは必ずしも容易ではない。
また、擬似負荷を開閉制御する電力素子として、例えばサイリスタ等を使用し、通電角度で電力素子をリニアに制御しようとすると、インバータの出力電圧または出力電流波形が歪んでＴＨＤ（Total Harmonic Distortion）が規格値を超える可能性がある。
同様に、ハーフブリッジインバータのような装置を使用すると、雑音電圧（ノイズ）を発生するという悪影響を与え、フィルタの取り付けが必要となり、価格が上昇するという問題もある。

本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、簡単な設備構成で時々刻々変動する余剰電力を的確に擬似負荷に供給することができると共に、出力電圧・出力電流の歪み波率を損じることなく、また、電磁波障害への影響を抑えることが可能な系統連系インバータを含む電源装置を提供することを目的とする。

本発明の系統連系インバータを含む電源装置は、直流電力を交流電力に逆変換して、系統電源に接続される負荷に前記交流電力を供給する系統連系インバータと、前記負荷に電力素子を介して並列に接続された擬似負荷と、前記系統電源の電圧と、前記系統電源に流出入する電流とを検出する回路と、該回路により検出された電圧及び電流に基づいて、前記電力素子をオン・オフする制御部と、前記回路により検出された電圧及び電流に基づいて電力潮流を演算する演算部と、前記演算部により演算された電力潮流のデータを記憶する記憶装置とを備えたことを特徴とするものである。

ここで、前記演算処理は、前記負荷及び系統電源側に設置された系統電圧と電流を検出する回路により、系統電圧値と系統電源から負荷側に流出入する電流値を検出し、系統電圧値と電流値により系統電源から負荷側に流出入する電力値を交流１周期または半周期毎等の一定周期毎に演算し、更に前記交流１周期または半周期等の一定周期の演算した電力値を順次累算することで、電力潮流の状態値を演算する。電力値の演算は、交流１周期または半周期のゼロクロス点間を積分演算することが好ましいが、例えばピーク値から電力値を演算するようにしてもよい。また、演算周期も必ずしも交流１周期または半周期である必要はなく任意の一定周期とすることができる。例えば交流２周期または３周期としてもよい。そして、前記一定周期の電力値の演算の累算値（状態値）が予め指定されたレベル、例えばゼロ以下となった次の周期または任意の時間後に、前記電力素子をオンにして擬似負荷に電力を供給する。

これにより、時々刻々変化する負荷の電力消費状況を的確に把握して、簡単な設備構成で余剰電力を的確に擬似負荷に供給することができる。例えば、前記電力素子として、SSR（solid state relay）やリレーまたはサイリスタ等の各種の電力スイッチング素子を利用することができる。また、演算部としてマイクロコンピュータ等のプログラムによるごく簡単な積分・加算手段等を備えるだけで、系統電源側に有効電力が流出するいわゆる逆潮流を的確に防止することが可能になる。また、交流１周期、半周期等の制御周期は、出力電圧・出力電流の歪み波率を損じることがない。また、電磁波障害への影響を抑えることが可能である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一の機能を有する部材または要素には同一の符号を付して、その重複した説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態の系統連系インバータを含む電源装置の概略構成を示す。直流電源１１は、太陽電池または燃料電池等の直流電源、あるいはガスタービン発電機の交流出力を整流して得た直流電源である。この直流電源１１の出力電圧は一般に低いので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２等により系統電源の交流電圧を形成するのに十分な程度の電圧に昇圧され、この昇圧された直流電圧が、インバータ１３に供給される。なお、直流電源１１の出力電圧が高い場合には必要に応じて降圧される。

インバータ１３には電力スイッチング素子を備え、コントローラ１５より供給される例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）信号により、電力スイッチング素子がオン・オフ制御され、直流電力から逆変換された交流電力がその出力端より出力される。インバータ１３の出力電圧波形は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号により形成されているので高調波成分を多量に含む。このため、フィルタ１６により高調波成分を除去して、インバータ出力の正弦波電圧は系統電源に連系して負荷１７に接続した負荷線路１８に供給される。

ここで、この直流電源１１から負荷１７に到る発電および電力供給設備は、発電設備設置者の構内に配置されている。そして、負荷１７を接続した負荷線路１８は、発電設備設置者の構外の系統電源２０に接続されている。したがって、例えば太陽電池等の直流電源１１が発電しない時間帯等においては、負荷設備１７への電力の供給は、系統電源２０側からの送電により行われる。また、直流電源１１の発電電力量が負荷設備１７の所要電力量を下回る場合にも、負荷設備１７で消費される電力の一部が系統電源２０側から送られる。

ところで、直流電源１１の発電電力量が負荷設備１７の所要電力量を上回る場合に、余剰電力を系統電源２０側に送出するいわゆる売電が行われる場合があるが、有効電力の系統電源２０側への送出を逆潮流として一切認めない場合もある。この実施形態の系統連系インバータ装置は、このような逆潮流が一切認められない場合に好適なものである。即ち、直流電源１１の発電電力量が負荷１７の所要電力量を上回る場合に、インバータ出力電力のうち、余剰電力を擬似負荷２１に電力素子２２を介して供給する。

ここで擬似負荷２１としては、バッテリチャージャまたはフライホイールといったエネルギーを蓄積することができる装置やあるいはヒータ等の電力抵抗器を用いてもよい。即ち、バッテリチャージャ等の場合は余剰電力を電力エネルギーとして蓄積することができ、ヒータ等の場合は電力抵抗器に負荷電流を供給することで電力エネルギーを熱エネルギーに変換し、電力抵抗器の周囲に配置された水等を加熱することで余剰電力を吸収することができる。また、電力素子２２としては、例えばSSR（solid state relay）またはサイリスタ、リレー等の各種の電力スイッチング素子が用いられる。この電力素子２２をオンさせることでインバータ出力の余剰電力を擬似負荷２１に供給し、電力素子２２をオフすることで擬似負荷２１への電力の供給を遮断する。

電力素子２２のオン・オフは、インバータの出力電圧・出力電流波形の歪み波率（ＴＨＤ）を損じることがないように、半周期或いは一周期ごとにゼロクロス点間で行われることが好ましい。また、半周期毎の制御時は直流成分を出力させないために、連続的に正の半波或いは負の半波が出力しないように制御を行い、全体的に正の半波と負の半波それぞれの出力がバランスをとるように制御する。なお、波形の歪み波率（ＴＨＤ）を無視できる場合は、ゼロクロス等の周期で行うことを考慮せず、任意の一定時間間隔でオン・オフ制御することも可能である。

負荷１７側から系統電源２０側に流れる電力の逆潮流は、電流検出器２３および電圧検出器２４により検出される。電流検出器２３は電流センサ回路２５に接続され、検出された電流値をコントローラ１５に入力する。また、電圧検出器２４は電圧センサ回路２６に接続され、検出された電圧値を同様にコントローラ１５に入力する。電流検出器２３は、系統電源への接続部に配置され、系統電源に入出力する電流を検出する。電圧検出器２４は、フィルタ１６の出力側に配置され、系統電源の電圧を検出する。

そして、コントローラ１５で、検出された電流値および電圧値を交流１周期または半周期等の一定周期毎に演算することで、系統電源２０と負荷１７側に流出入する電力値がコントローラ１５にて検出される。このとき、系統電源２０側から負荷線路１８側に流れる電力が順潮流であり、負荷線路１８側から系統電源２０側に流れる電力が逆潮流である。従って、この演算結果から負荷線路１８側から系統電源２０側に流出するいわゆる逆潮流の大きさを検出することができる。

図２は、擬似負荷に余剰電力を供給する制御装置の構成例を示す。この実施形態のおいては、負荷１７に並列に接続した擬似負荷２１に電力の供給を制御する電力素子として、SSR（solid state relay）２２ａを用いたものである。コントローラ１５の内部には、電力演算部２８を備え、電流センサ回路２５および電圧センサ回路２６から入力される信号を演算処理し、負荷側から系統電源側に流出入する電力を検出する。なお、電力素子として、SSR（solid state relay）に代えて、リレー、サイリスタ等の各種の電力スイッチング素子を用いることもできる。

電力演算部２８で検出された電力は演算部２９に入力され、検出された電力を交流１周期または半周期等の一定周期毎に演算することにより、その時点での電力の流れ、いわゆる逆潮流の大きさ（電力値）を検出する。そして、演算部２９によって交流１周期または半周期等の一定周期毎の電力値を加算（減算）演算した累算電力値（電力潮流の状態値）の大きさに基づいて、擬似負荷２１の電力素子２２ａをオン・オフする制御信号を発生する制御部３０が備えられている。ここで演算部２９と制御部３０は、交流１周期または半周期等の一定周期毎に電力演算部２８で検出された電力の演算を行い、各周期毎に累算し、累算した累算値が予め指定されたレベル、例えばゼロ以下となった次の周期に、電力素子２２ａをオンにして擬似負荷２１に電力を供給する。従って、このとき擬似負荷２１にはインバータの発電電力の全量又は一部分を吸収し、擬似負荷と負荷１７の所要電力の合計がインバータの供給電力を超えて、不足したものが系統電源２０から順潮流として供給される。

すなわち、逆潮流が生じているときに、電力素子２２がオフの状態の逆潮流の大きさを各周期毎に累算し、この状態値（累算値）が一定値（例えば疑似負荷２１の容量）に到達したときに、電力素子２２をオンすることで、インバータの出力電力を疑似負荷に吸収させることができ、負荷１７には系統電源から逆潮流の累算値にみあった順潮流を供給することができる。したがって、平均的には、逆潮流を順潮流でキャンセルでき、系統電源側に逆潮流が生じないようにすることができる。

コントローラ１５は、マイクロコンピュータ等により構成され、電力演算部２８、演算部２９、制御部３０はいずれもマイクロコンピュータ内部に設けられた論理演算手段として構成されている。そして、演算手段は単に電力演算部の出力値を微少時間毎に加算するだけであるので、極めて簡単なプログラム処理で実現可能である。また、コントローラ１５には、演算部２９にて演算した電力潮流のデータを記憶するメモリなどの記憶装置からなる記憶部３１と、データを表示手段などに出力する出力部３２を備えている。同様に、コントローラ１５には、この電力潮流制御のオン・オフを選択する選択部３３を備えている。

次に、図３を参照して具体的な動作例について説明する。上述したように、電力演算部および演算部の動作は、系統電源の交流１周期または半周期を基準として行う。即ち、５０Ｈｚ地区の場合は１周期は２０msecとなり、６０Ｈｚ地区の場合は１６．６７msecとなり、この各周期または半周期毎に電力値の演算を行い、演算結果の加算（減算）演算を行い、累算値（電力潮流の状態値）に基づいて制御部の出力等の処理を行う。図３に示す例は、２０msec毎の演算部における演算値（電力値）の加減算（累算）結果と、制御部における電力素子への出力制御信号とを示している。ここで、Ｔ_１，Ｔ_２，・・・は、各２０msecである。

この例では、直流電源１１の発電電力が１ｋＷであり、擬似負荷が同じく１ｋＷである場合に、負荷が１ｋＷから時間Ｔ_１において８００Ｗに変化した場合を示している。そして、時間Ｔ_１における系統電力累算値（状態値）の初期値として例えば５００Ｗが与えられる。この場合には、発電出力が１ｋＷであり、負荷の所要電力が８００Ｗであるので、疑似負荷がオフのときに、２００Ｗの逆潮流が生じる。このため、時間Ｔ_２において、系統電力累算値は３００Ｗ（５００Ｗ−２００Ｗ）となり、時間Ｔ_３において、系統電力累算値は１００Ｗ（３００Ｗ−２００Ｗ）となる。このようにして、時間Ｔ_４になると、系統電力累算値（状態値）は−１００Ｗ（マイナス）となり、次の時間Ｔ_５において制御部３０が電力素子２２ａに対してオン信号を出力する。この時、インバータの発電電力である１ｋＷの電力はすべて擬似負荷２１に吸収され、系統電源２１側からは順潮流８００Ｗが負荷１７に供給される。

このため、この時の系統電力累算値は７００Ｗ（−１００Ｗ−（−８００Ｗ））となる。そして、時間Ｔ_６〜Ｔ_９においては、制御部３０における電力素子２２ａの制御信号はいずれもオフであるため、擬似負荷にはその間において電力が供給されず、２００Ｗの逆潮流の状態となる。このため系統電力累算値はＴ_６において５００Ｗとなる。

次に、時間Ｔ_７において電力累算値は３００Ｗとなり、Ｔ_８において電力累算値は１００Ｗとなり、Ｔ_９において電力累算値は−１００Ｗとなる。これにより、次の時間Ｔ_１０において電力素子に対してオン信号が形成される。すなわち、この時点において、周期Ｔ_６，Ｔ_７，Ｔ_８，Ｔ_９における逆潮流の累算値８００Ｗが周期Ｔ_１０における順潮流によりキャンセルされ、平均的に見ると、系統電源２０に逆潮流が生じないことになる。そして、Ｔ_１０以降においてはＴ_６〜Ｔ_１０のサイクルが繰り返される。

従って、上記演算部２９においては、初期値に対して逆潮流の電力値を累算（減算）することにより、その累算値がマイナスに転じると、制御部３０はその次のサイクルで電力素子２２にオン信号を供給し、発電電力相当分の電力を擬似負荷に吸収させるようにしたものである。これにより、平均的にみると、逆潮流の累算値と順潮流の累算値とが自動的にバランスし、平均値的に見た系統電源への逆潮流の発生を防止することができる。そして、例えば２０msecあるいは１６．６７msec、或いはこれらの各半周期毎に逆潮流の大きさを演算により検出して、これを順次加減算演算（累算）して、これに見合った順電流を疑似負荷をオンにして形成するので、時々刻々変動する負荷の所要電力に対応して発電電力の余剰電力分を的確に擬似負荷に供給することができ、トータルとしての逆潮流が生じないようにすることができる。

上記には簡略化のために、系統電力、インバータ出力、擬似負荷、負荷の大きさを全て整数で表しているが、実際には系統電力は電圧・電流センサによりさらに細かい単位で計算され、最終的に電力値を加減算により累算して演算するため、結果的に正確に電力潮流を演算することができる。よって擬似負荷の製造誤差や時々刻々と負荷が変動した場合においても、余剰電力を的確に擬似負荷に供給することができる。

また、上記例においては、演算部２９の累算値の累算結果がゼロより小さいという条件で、制御部３０は電力素子のON／OFFを判断する。しかしながら、ゼロではなくゼロを基準として決められたヒステリシスを正または負に設けて動作させるなどのあらかじめ決められた設定値とすることも可能である。

ここで、擬似負荷２１は、一般的にハードウェアの設計時にインバータ定格出力より少し大きい負荷容量を選択する。例えば、インバータ定格出力が１ｋＷである場合は擬似負荷として１．２ｋＷのヒータを選定する。またユーザの通常使用時の消費電力が事前に分かる場合は、それに合わせて擬似負荷容量を選定すれば良い。

擬似負荷の容量を設置現場の状況に応じて変更することにより、インバータ出力が異なる場合においても制御方法を変えることなく対応することが可能である。
また、疑似負荷の容量を入力手段により予め設定することで、電力素子のオン・オフのパターンにより疑似負荷の消費電力を調整できる。

また、疑似負荷に流入出する電流を検知する回路を追加するとともに、擬似負荷の容量とは別に、疑似負荷で消費する電力の設定値を例えばタッチパネル等の設定手段により入力できることが好ましい。これにより、売電を行うことがコスト的に有利な場合、あるいは擬似負荷に電力を供給し、例えば給湯等の熱エネルギーへ変換することがコスト的に有利になる場合をユーザが総合的に考慮して、選択することができる。また、設定手段により擬似負荷の消費電力値を設定することにより、消費電力設定値に応じた疑似負荷への電力供給制御を行うこともできる。

さらに、上記に記載した内容に加えて、時間帯別に売電と擬似負荷への供給をそれぞれ設定することにより、例えば昼夜といった時間帯に応じて、売電と擬似負荷への供給を切替えて制御することも可能である。
前記演算部２９にて演算した電力潮流のデータをメモリなどの記憶装置３１に記憶し、後述のようにディジタルフィルタなどのデータ処理手段により、系統電力潮流をLEDなどの表示装置で表示できる。また、記憶した電力潮流のデータを出力部３２を介して、外部機器へ出力することで、故障が発生した前後の電力潮流の状態から補修作業の参考とする、あるいは使用者が電力潮流の状態から売電あるいは逆潮流の経済効果を予測することや参考とすることができる。

なお、前記演算部２９にて演算した電力潮流のデータを外部機器へ信号または通信により出力することで、外部上位機器が系統連系インバータ装置の出力だけではなく、負荷を含む全体の電力潮流を把握できる。
また、例えば発電システム等の外部上位機器に対して、逆潮流電力あるいは擬似負荷の消費電力の情報を出力することにより、外部上位機器から前述した疑似負荷の設定容量を通信または接点等により入力し、その設定に基づき制御を行うことも可能である。
また、マイクロガスタービン、燃料電池などからの供給電力である場合に、前記電力潮流のデータに基づき、外部上位機器は供給電力を調整することで、負荷側の要求に合わせ経済的な運転が可能になる。

例えば、上記例では、電力素子が前回ONになってから今回ONまでの間に、電力素子がONになる周期を除くと、電力潮流は毎回２００Ｗの逆潮流が生じているが、その逆潮流の数値２００Ｗは移動平均法などにより平滑化され、供給電力の減少指令値として計算できる。前記供給電力の減少指令値２００Ｗに従って、外部上位機器は供給電力を比較的遅い速度で１ｋＷから８００Ｗまで下げ調整制御を行うことで、最終的にインバータ出力と負荷と釣り合い、逆潮流が生じなくなるようにすることができる。

また、上述インバータ出力と負荷と釣り合う場合に、例えば負荷が１００Ｗ大きくなると、電力潮流は順潮流の１００Ｗになる。その時に、当然に電力素子がオフされている。そのために、順潮流の数値１００Ｗは移動平均法などにより平滑化され、供給電力の増加指令値として計算できる。外部上位機器は供給電力を比較的遅い速度で８００Ｗから９００Ｗまで上げ調整制御を行い、最終的にインバータ出力は逆潮流が生じない条件で負荷と釣り合うことができる。ここでは、インバータ出力は最大出力の１ｋＷを超えないように注意を払う必要がある。上述の方法に従って供給電力を上下に調整制御を施すことで、最終的に電源装置出力は負荷側とバランスを取り、経済性が高い運転が可能になる。

また、前記擬似負荷をオン・オフする制御は、選択部３３により選択可能である。この制御を、逆潮流・売電が認められない場合に行うのは勿論であるが、売電が認められる場合においても、行うことが好ましい場合がある。この選択部３３により、売電を行う場合と擬似負荷への電力供給による電気エネルギーの蓄積または熱エネルギーへの変換とを行う場合について、経済効果等の利点・欠点を踏まえて比較した結果により、ユーザにて本制御のオン・オフを行うことを設定できるという利点がある。

図４は、本発明の他の実施形態の制御系の構成例を示す。図２に示す制御系と相違する点は、図２に示す実施形態では電力素子としてSSR（solid state relay）を用いたのに対して、この実施形態ではサイリスタ２２ｂを用いている。その他の構成はまったく同じである。サイリスタ２２ｂは点弧角の角度指令値により点弧期間中はオン動作する。このため、例えば図３に示す例においてＴ_５、Ｔ_１０等のようにオン信号を供給することで各周期の全区間点弧させることで、その区間中がすべてオン状態となる。この実施形態においても、各周期毎に系統電源への電力入出力量を積分して演算することで、的確に擬似負荷に余剰電力分を吸収させ、逆潮流を防止できることは図２および図３に示す実施形態と同様である。

なお、場合により点弧角の制御により擬似負荷への電力供給量の調整が可能である。即ち、擬似負荷の最大電力消費量が１ｋＷ、発電電力が１ｋＷで負荷がない場合には全点弧を採用し、負荷電力が例えば２００Ｗである場合では、それに対応した点弧角に制御することで、擬似負荷の吸収電力量であるヒータ容量を変更することなく、疑似負荷消費電力を８００Ｗに変更することができる。このように電力素子２２として点弧角の制御が可能なサイリスタ２２ｂを用いることで、擬似負荷の電力容量を負荷電力に対応して、消費電力量の合計を発電電力に合わせるように調整することが可能である。

上記二つの実施例について、何れも前記電力素子及び擬似負荷が出力フィルタと系統電源または負荷の間に接続されている。仮に、前記電力素子及び擬似負荷が他の場所に接続されると、例えば前記電力素子及び擬似負荷が出力フィルタの前に接続されると、インバータ出力に含まれる高調波は直接に擬似負荷に流れ込み、電源装置全体にとって雑音電圧（ノイズ）を発生するという悪影響を与える。

さらに、流出入する電流を検出する回路は、系統電源２０側だけでなく、負荷側１７、インバータ側１３、疑似負荷側２１のそれぞれもしくはいずれかに追加することで、疑似負荷の消費電力と逆潮流する電力をより容易に認識することができる。
なお、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。

以上説明したように本発明によれば、インバータのコントローラに交流１周期または半周期等の一定周期毎に系統電源への電力潮流を演算し、前記交流１周期または半周期等一定周期の演算した電力値を順次加算演算を行う演算部と、演算結果に基づいて擬似負荷に電力を供給制御する電力素子を設けることで、系統電源側に平均的に見て逆潮流が生じないように擬似負荷の供給電力量を制御することができる。上述したように演算部および制御部の構成はマイクロコンピュータ等の簡単なプログラム処理で可能であり、また電力素子としてはSSR（solid state relay）またはリレー、サイリスタ等のごく簡単な電力スイッチング素子を用いることができるので、極めて経済的に且つ安定した逆潮流の防止制御を行うことができる。同時に、ゼロクロスにて切り分けられた１周期または半周期制御を行うことで、系統連系インバータの出力電圧・電流に歪み波率（ＴＨＤ）を損じることがない。また、電磁波障害への影響を抑えることが可能な装置を提供することができる。

本発明は、太陽電池や燃料電池等の直流電源、あるいはガスタービン発電機や風力発電機等から生成した交流電力を整流して形成した直流電源の電圧を変圧して、商用交流系統電源に接続した負荷に、逆変換した交流電力を供給する系統連系インバータを含む電源装置に利用可能である。

図１は、本発明の一実施形態の系統連系インバータを含む電源装置の概要を示すブロック図である。 図２は、図１におけるコントローラの構成例を示すブロック図である。 図３は、図２に示すコントローラの演算部および制御部の動作例を示すタイムチャートである。 図４は、図２の変形例を示すブロック図である。

Claims (8)

1. 直流電力を交流電力に逆変換して、系統電源に接続される負荷に前記交流電力を供給する系統連系インバータと、
   前記負荷に電力素子を介して並列に接続された擬似負荷と、
   前記系統電源の電圧と、前記系統電源に流出入する電流とを検出する回路と、
   該回路により検出された電圧及び電流に基づいて、前記電力素子をオン・オフする制御部と、
   前記回路により検出された電圧及び電流に基づいて電力潮流を演算する演算部と、
   前記演算部により演算された電力潮流のデータを記憶する記憶装置とを備えたことを特徴とする電源装置。
2. 前記演算部は、前記電力素子がオフであるときの電力潮流の平均値から、電力潮流の前記データを算出することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記記憶部に記憶された電力潮流の前記データを、外部機器へ信号または通信により出力する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
4. 電力潮流の前記データに基づいて前記外部機器により決定された供給電力の指令値を、信号または通信により入力する入力手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 前記擬似負荷で消費される消費電力を設定する設定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
6. 前記電力素子をオン・オフする制御を行うか行わないかを設定する設定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
7. 前記設定手段は、前記電力素子をオン・オフする制御を行うか行わないかを時間帯別に設定することが可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の電源装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の電源装置と、発電機とを備えたことを特徴とする発電システム。

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