JPH01107662A - 系統連系インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、太陽電池などの直流電源の出力直流をイン
バータによシ交流に変換し、商用電力系統に連系して変
換した交流を負荷に供給する系統連系インバータ装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来、太陽電池などの直流電源の出力直流をインバータ
によシ交流に変換し、商用電力系統に連系して変換した
交流を負荷に供給する系統連系インバータ装置として、
たとえば第２図に示すような太陽光発電システムがある
。

第２図は太陽光発電システムの基本構成を示し、同図に
おいて、（１）は直流電源としての太陽電池、（２）は
アノードが太陽電池（１）の正出力端子に接続された逆
流防止用ダイオード、（３）は一端がダイオード（２）
のカソードに接続された大容量の電解コンデンサ、（４
）は太陽電池（１）の出力直流を交流に変換するインバ
ータであり、トランジヌタ等のスイッチング素子および
該スイッチング素子に逆方向に並列接続されたダイオー
ドからなり、入力端子が電解コンデンサ（３）に接続さ
れている。

（５）は一端がインバータ（４）の出力端子に接続され
た交流開閉器、（６）は開閉器（５）の他端に接続され
た負荷、（７）は商用電力系統であシ、負荷（６）に接
続され、商用電力系統（７）に連系してインバータ（４
）の出力交流が開閉器（５）を介し負荷（６）に供給さ
れる。

ところで、このようなシステムの場合、システムの系統
（７）への並入および系統（７）からの解列のために、
交流開閉器（５）を閉および開することによシ、系統（
７）に瞬時電圧変動や開閉サージによるノイズなどの悪
影響を及ぼすという問題がある。

しかも、前記したシステムの系統並入および解列は、朝
、夕のシステムの起動、停止や前記システムおよび系統
（７）の異常時に行なわれ、とくに朝。

夕あるいは曇天時には、日射量が不安定であるため、太
陽電池（１）の電流または電圧または日射量がインバー
タ（４）を安定駆動するためのしきい値付近で変動し、
開閉器（５）が開、閉を繰り返して前記システムの系統
前人、解列が頻繁に繰り返され、系統（７）に前記した
瞬時電圧変動やノイズの発生が頻繁に生じることになる
。

そこで、従来、このような不都合を解消するために、た
とえば特開昭５９−７６１２２号公報（ＨＯ２Ｊ１１０
０　）に記載のように、インバータ（４）を安定駆動す
るための太陽電池（１）の出力のしきい値にヒステリシ
スを設け、あるいは前記システムの解列から並入までに
長い遅延時間を設定し、解列、並入の繰り返し回数を低
減することが考えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記したように、インバータ（４）を駆動する
際の太陽電池（１）の出力や日射量のしきい値にヒステ
リシスヲ設ケ、あるいは前記システムの解列から並入ま
でに長い遅延時間を設けても、解列。

並入の繰り返し数は多少低減できるが、系統（７）に及
ぶ悪影響を完全になくすことができず、いずれも根本的
な解決管とは言えず、しかも前記ヒステリシスの不感帯
の間や前記遅延時間内における太陽電池（１）の発電電
力を有効に利用することができないという問題点がある
。

そこで、この発明では、系統並入および解列の回数を大
幅に低減し、太陽電池等の直流電源の電力の有効利用を
図ることを技術的課題とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そして、前記した従来技術の問題点を解決するための手
段を、実施例に対応する第１図を用いて説明する。

すなわち、この発明では、直流電源としての太陽電池（
１）と、スイッチング素子および該スイッチング素子に
逆方向に並列に接続されたダイオードからなり、前記太
陽電池（１）の出力直流を交流に変換し、変換した交流
を商用電力系統（７）に連系して負荷（６）に供給する
インバータ（４）と、前記太陽電池（１）に並列に設け
られた電解コンデンサ（３）と、前記コンデンサ（３）
の両端の電圧を検出する直流電圧検出器（８）と、前記
検出器（８）による検出電圧と基準電圧とを比較し、前
記検出電圧が前記基準電圧に等しくなるように前記イン
バータ（４）の出力制御を行なう制゛御手段αυとを備
えている。

〔作　用〕

したがって、この発明によると、太陽電池（１）の出力
直流は、ダイオード（２）を介して電解コンデンサ（３
）に供給され、電解コンデンサ（３）によシリツプルが
除去されてインバータ（４）に供給され、インバータ（
４）により太陽電池（１）の出力直流が交流に変換され
、閉状態の交流開閉器（５）を介し、商用電力系統（７
）に連系してインバータ（４）によシ変換された交流が
負荷（６）に供給される。

一方、電解コンデンサ（３）の両端電圧が直流電圧検出
器（８）により検出され、検出器（８）による検出電圧
と基準電源ａυによる基準電圧とが制御手段α均によシ
比較され、制御手段ｕ！１９によシ、前記検出電圧が前
記基準電圧に等しくなるようインバータ（４）の出力が
制御され、インバータ（４）の入力側の電圧を一定に保
持してインバータ（４）を常に運転状態に保持すること
が可能となり、従来のように系統並入および解列を頻繁
に繰り返すことが防止される。

このとき、系統並入および解列を、系統（７）やインバ
ータ装置の異常時だけ行なえばよく、従来に比べ、系統
並入および解列の回数が大幅に低減されて瞬時電圧変動
やサージノイズ等の系統（７）への悪影響が防止され、
しかもインバータ（４）の運転の継続により、従来のよ
うなインバータ（４）の再起動時の電力消費が削減され
、従来に比べて電力の有効利用が図れることになる。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、その１実施例を示した第１図とと
もに詳細に説明する。

同図において、（８）は電解コンデンサ（３）の両端の
直流電圧を検出する直流電圧検出器、（９）は負荷（６
）に供給された負荷電圧を検出する交流電圧検出器、０
０はインバータ（４）と交流開閉器（５）との間の通電
路に設けられた変流器等からなる交流電流検出器。

ａηは基準電圧を与える基準電源、（２）は直流電圧−
定制御回路であり、直流電圧検出器（８）による検出電
圧と前記基準電圧とを比較し、前者の検出電圧が後者の
基準電圧よりも高いときにのみ、正の偏差信号を出力す
る。

α］は直流電圧一定制御回路（６）の出力と交流電圧゛
　検出器（９）の出力とを乗算する乗算器、ａ４はイン
バータ制御回路であり、乗算器（至）の出力と交流電流
検出器αＱの出力とが入力されて両入方の誤差を増幅し
、増幅した誤差を電流指令値として、該電流指令値にも
とづくスイッチング制御信号１インバータ（４）を構成
するスイッチング素子の制御端子に出力し、インバータ
（４）の出力制御を行なうようになっておシ、交流電圧
検出器（９）、基準電源０υ、直流電圧一定制御回路（
２）１乗算器（１３、インバータ制御回路α勺により、
制御手段（至）が構成されている。

なお、交流開閉器（５）は、従来と異なり、インバータ
装置および商用電力系統（７）の故障、事故などの異常
時にのみ開成され、それ以外では常時閉状態に保持され
るようになっている。

そして、太陽電池（１）の出力直流は、逆′流防止用ダ
イオード（２）を介して電解コンデンサ（３）に供給さ
れ、電解コンデンサ（３）によシリップルが除去されテ
インハータ（４）に供給され、イ□ンパータ（４）ニよ
り太陽電池（１）の出力直流が交流に変換され、閉状態
の交流開閉器（５）を介し、商用電力系統（７）に連系
してインバータ（４）によシ変換された交流が負荷（６
）に供給される。

ところで、電解コンデンサ（３）の両端電圧が直流電圧
検出器（８）によシ検出され、検出器（８）による検出
電圧と基準電源ａυによる基準電圧とが直流電圧一定制
御回路α功により比較され、前者の検出電圧が後者の基
準電圧よりも高いときにのみ制御回路αのから正の偏差
信号が出力され、乗算器ａ３に入力される。

さらに、乗算器α葎によシ、制御回路（２）の出力と交
流電圧検出器（９）の出力とが乗算され、インバータ制
御回路Ｑ４１によシ、乗算器側の出力と交流電流検出器
ＯＱの出力との誤差が増幅され、増幅された誤差を電流
指令値として、インバータ制御回路α→　゛によシイン
パータ（４）の出力制御が行なわれる。

従って、電解コンデンサ（３）の両端電圧は前記基準電
圧に等しく一定に保持され、しかも負荷（６）の負荷電
圧、すなわち商用電力系統（７）の電圧と同相の電流が
インバータ（４）によシ負荷（６）に供給されることに
なり、基準電源αυの基準電圧を太陽電池（１）の最適
動作点付近の電圧に設定することにより、太陽電池（１
）の発電電力を力率１の状態で効率、よく負荷（６）に
供給できる。

そして１日射量が十分で、太陽電池（１）の発電電力が
十分大きい場合には、太陽電池（１）の出力に応じた交
流電力がインバータ（４）から負荷（６）に供給゛され
る。

一方、朝、夕あるいは曇天時のように日射量が不十分で
、太陽電池（１）の発電電力が小さい場合には、太陽電
油（１）の出力電圧が低下してダイオード（２）が逆バ
イアス状態となるが、インバータ（４）カ運に要する電
力が供給され、電解コンデンサ（３）の両端電圧が一定
に保持される。

したがって、前記実施例によると、電解コンデンサ（３
）の電圧を一定にしてインバータ（４）の入力側の電圧
を一定に保持することによシ、太陽電池（１）の発電電
力が低下したときでも、インバータ（４）を停止させる
必要がなく、インバータ（４）の再起動の際の電力消費
をなくすことができ、従来に比べ電力の有効利用を図る
ことができ、しかも交流開閉器（５）の開、閉を、系統
（７）やシステムの異常時だけ行なえばよく、開閉器（
５）の動作によるシステムの系統並入および解列の回数
を大幅に低減することができ、開閉器（５）の開閉に伴
う瞬時電圧変動やサージノイズなどの系統（７）への悪
影響を防止することができる。

ところで、インバータ（４）のスイッチング素子として
、消費電力の少ないＭＯＳＦＥＴを用いることにより、
電力消費をいっそう抑えることができる。

なお、直流電源は前記した太陽電池（１）に限るもので
はない。

また、制御手段α０は、前記した構成に限らないのは言
うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の系統連系インバータ装置によ
ると、電解コンデンサの両端の電圧を基準電圧に等しく
なるように制御したため、直流電源の出力変動に関係な
く、インバータの入力側の電圧に一定に保持でき、イン
バータの運転を停止させる必要がなくなり、インバータ
を常時運転状態に保持することが可能となり、従来のよ
うに直流電源の出力変動に応じて頻繁に系統並入および
解列を繰シ返す必要がなくなシ、系統並入および解列を
、系統やインバータ装置の異常時だけ行なえばよく、系
統並入、解列の繰り返しによる瞬時電圧変動やサージノ
イズなどの系統への悪影響を防止することができ、しか
もインバータの運転の継続により、従来のようなインバ
ータの再起動の際の電力消費を削減することができ、従
来の如く系統並入、解列時にヒステリシスや遅延時間を
設ける場合に比べて、並入、解列の回数を低減でき。

電力の有効利用を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の系統連系インバータ装置の１実施例
のブロック図、第２図は従来例の結線図である。 （１）・・・太陽電池、（３）・・・電解コンデンサ、
（４）・・・インバータ、（６）・・・負荷、（７）・
・・商用電力系統、（８）・・・直流電圧検出器、ａυ
・・・基準電源、α０・・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源と、 スイッチング素子および該スイッチング素子に逆方向に
   並列に接続されたダイオードからなり、前記スイッチン
   グ素子のスイッチングにより前記直流電源の出力直流を
   交流に変換し、変換した交流を商用電力系統に連系して
   負荷に供給するインバータと、 前記直流電源に並列に設けられた電解コンデンサと、 前記コンデンサの両端の電圧を検出する直流電圧検出器
   と、 前記検出器による検出電圧と基準電圧とを比較し、前記
   検出電圧が前記基準電圧に等しくなるように前記インバ
   ータの出力制御を行なう制御手段と を備えたことを特徴とする系統連系インバータ装置。