JPH04304120A - インバータと回転式発電機電源の並列運転方式 - Google Patents
インバータと回転式発電機電源の並列運転方式Info
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- JPH04304120A JPH04304120A JP3092994A JP9299491A JPH04304120A JP H04304120 A JPH04304120 A JP H04304120A JP 3092994 A JP3092994 A JP 3092994A JP 9299491 A JP9299491 A JP 9299491A JP H04304120 A JPH04304120 A JP H04304120A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、太陽電池あるいはバ
ッテリ等の直流出力をインバータで交流出力に変換し、
これを商用電源のような回転式発電機電源に並列に接続
して運転する装置における制御方式に関する。
ッテリ等の直流出力をインバータで交流出力に変換し、
これを商用電源のような回転式発電機電源に並列に接続
して運転する装置における制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池を電源としてその出力をインバ
ータで交流出力に変換するソーラ発電システムを商用電
源に並列に接続して運転する方式は、系統連系システム
として知られている。一般に交流電源の並列運転の場合
にはそれぞれの周波数と位相を正確に同期させる必要が
あり、回転式発電機同士の場合には回転子に同期化トル
クが発生して自動的に同期する傾向があるので、同期化
は比較的容易である。
ータで交流出力に変換するソーラ発電システムを商用電
源に並列に接続して運転する方式は、系統連系システム
として知られている。一般に交流電源の並列運転の場合
にはそれぞれの周波数と位相を正確に同期させる必要が
あり、回転式発電機同士の場合には回転子に同期化トル
クが発生して自動的に同期する傾向があるので、同期化
は比較的容易である。
【０００３】しかし、上述の系統連系システムのように
一方がインバータの場合には、人為的に制御して同期化
させなければならない。両電源が相互に接続される前の
同期化はそれぞれの電圧波形を比較してその位相のずれ
を検出し、インバータ側の周波数と位相を制御すればよ
いので容易であるが、並列に接続された後では電圧波形
は双方の合成波形となってしまうので両者の電圧のずれ
を検出できず、適正に制御することは困難となる。また
、同期化とは別に双方の電圧も同調させる必要があり、
商用電源は一般にインピーダンスが低いため双方の電圧
にわずかな差があっても大きな循環電流が流れる。 両電源が相互に接続される前であれば、それぞれの電圧
が等しくなるようにインバータ側の電圧を制御すればよ
いが、並列に接続された後では両者の電圧の差を検出で
きず、適正に制御することは困難となる。また、並列に
接続された後に商用電源が停電した場合には、インバー
タ側から交流電圧が供給されているため停電の検出も困
難である。
一方がインバータの場合には、人為的に制御して同期化
させなければならない。両電源が相互に接続される前の
同期化はそれぞれの電圧波形を比較してその位相のずれ
を検出し、インバータ側の周波数と位相を制御すればよ
いので容易であるが、並列に接続された後では電圧波形
は双方の合成波形となってしまうので両者の電圧のずれ
を検出できず、適正に制御することは困難となる。また
、同期化とは別に双方の電圧も同調させる必要があり、
商用電源は一般にインピーダンスが低いため双方の電圧
にわずかな差があっても大きな循環電流が流れる。 両電源が相互に接続される前であれば、それぞれの電圧
が等しくなるようにインバータ側の電圧を制御すればよ
いが、並列に接続された後では両者の電圧の差を検出で
きず、適正に制御することは困難となる。また、並列に
接続された後に商用電源が停電した場合には、インバー
タ側から交流電圧が供給されているため停電の検出も困
難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
問題点に着目し、インバータと回転式発電機電源の並列
運転時に生ずる上述の諸問題を解決することを課題とし
てなされたものである。
問題点に着目し、インバータと回転式発電機電源の並列
運転時に生ずる上述の諸問題を解決することを課題とし
てなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明では、回転式発電機電源と並列接続され
たインバータの出力電流から無効電流を弁別して検出し
、インバータと回転式発電機電源との合成電圧波形に対
するインバータ電流の位相と無効電流の大きさとを検知
して、この位相差を無くすようにインバータの周波数と
位相を制御している。上記の無効電流は、例えば合成電
圧波形に対して９０°位相のずれた半サイクル中におけ
るインバータ電流の平均値によって検出することができ
、これにより合成電圧波形に対するインバータ電流の遅
れあるいは進みと無効電流の大きさを検知できる。
めに、この発明では、回転式発電機電源と並列接続され
たインバータの出力電流から無効電流を弁別して検出し
、インバータと回転式発電機電源との合成電圧波形に対
するインバータ電流の位相と無効電流の大きさとを検知
して、この位相差を無くすようにインバータの周波数と
位相を制御している。上記の無効電流は、例えば合成電
圧波形に対して９０°位相のずれた半サイクル中におけ
るインバータ電流の平均値によって検出することができ
、これにより合成電圧波形に対するインバータ電流の遅
れあるいは進みと無効電流の大きさを検知できる。
【０００６】また、合成電圧波形と同位相の半サイクル
中におけるインバータ電流の平均値からインバータの有
効電流の大きさと方向を検出し、その結果に応じてイン
バータを制御することができる。また、インバータの出
力波形と回転式発電機電源の出力波形との差によって生
ずる高調波成分の循環電流を検出し、この高調波電流が
無くなることにより回転式発電機電源の停電を検知する
ようにしている。
中におけるインバータ電流の平均値からインバータの有
効電流の大きさと方向を検出し、その結果に応じてイン
バータを制御することができる。また、インバータの出
力波形と回転式発電機電源の出力波形との差によって生
ずる高調波成分の循環電流を検出し、この高調波電流が
無くなることにより回転式発電機電源の停電を検知する
ようにしている。
【０００７】更に、インバータが太陽電池を含むソーラ
発電システムの出力変換用インバータ、回転式発電機電
源が商用電源である並列運転の場合に、インバータの有
効電流の大きさと方向により太陽電池の負荷状態を検出
し、太陽電池の出力に余裕が無い時は、太陽電池の出力
電圧が最大電力点に相当する電圧を下回らない値にイン
バータの出力電圧を制限するようにしている。また、こ
のようなソーラ発電システムと商用電源の並列運転の場
合に、インバータの電流の瞬時値をフィードバックする
定電流制御を行うことにより、インバータの見かけのイ
ンピーダンスを瞬間的には高インピーダンスとしている
。
発電システムの出力変換用インバータ、回転式発電機電
源が商用電源である並列運転の場合に、インバータの有
効電流の大きさと方向により太陽電池の負荷状態を検出
し、太陽電池の出力に余裕が無い時は、太陽電池の出力
電圧が最大電力点に相当する電圧を下回らない値にイン
バータの出力電圧を制限するようにしている。また、こ
のようなソーラ発電システムと商用電源の並列運転の場
合に、インバータの電流の瞬時値をフィードバックする
定電流制御を行うことにより、インバータの見かけのイ
ンピーダンスを瞬間的には高インピーダンスとしている
。
【０００８】
【作用】回転式発電機電源よりもインバータの出力の位
相が遅れていればインバータに進相無効電流が流れ、イ
ンバータの出力の位相が進んでいればインバータに遅相
無効電流が流れるので、合成電圧波形に対する無効電流
の位相差を検出してこれを無くすように制御することに
より、インバータの周波数と位相を回転式発電機電源に
同期化させることができる。合成電圧波形に対して９０
°位相のずれた半サイクル中におけるインバータ電流の
平均値は、インバータの出力が回転式発電機電源と同相
であれば零になる。また遅れていれば正に、進んでいれ
ば負になり、且つその大きさは位相の差に応じたものと
なるので、この平均値により無効電流を検出することが
できる。
相が遅れていればインバータに進相無効電流が流れ、イ
ンバータの出力の位相が進んでいればインバータに遅相
無効電流が流れるので、合成電圧波形に対する無効電流
の位相差を検出してこれを無くすように制御することに
より、インバータの周波数と位相を回転式発電機電源に
同期化させることができる。合成電圧波形に対して９０
°位相のずれた半サイクル中におけるインバータ電流の
平均値は、インバータの出力が回転式発電機電源と同相
であれば零になる。また遅れていれば正に、進んでいれ
ば負になり、且つその大きさは位相の差に応じたものと
なるので、この平均値により無効電流を検出することが
できる。
【０００９】また、合成電圧波形と同位相の半サイクル
中におけるインバータ電流の平均値は、インバータの有
効電流の大きさと方向に対応するものとなるので、この
平均値をインバータの制御に利用することができる。ま
た、インバータの出力にはその原理上高調波成分が必ず
含まれており、回転式発電機電源の出力との差によって
高調波成分が循環電流となって流れる。回転式発電機電
源が停電するとこの循環電流が流れなくなるので、この
循環電流の有無で回転式発電機電源の停電が検知される
。
中におけるインバータ電流の平均値は、インバータの有
効電流の大きさと方向に対応するものとなるので、この
平均値をインバータの制御に利用することができる。ま
た、インバータの出力にはその原理上高調波成分が必ず
含まれており、回転式発電機電源の出力との差によって
高調波成分が循環電流となって流れる。回転式発電機電
源が停電するとこの循環電流が流れなくなるので、この
循環電流の有無で回転式発電機電源の停電が検知される
。
【００１０】更に、太陽電池の出力に余裕が無い時に太
陽電池の出力電圧が最大電力点に相当する電圧を下回ら
ない値にインバータの出力電圧を制限することにより、
太陽電池の出力電圧が大幅に低下してインバータの有効
電流が負になるようなことがなく、太陽電池から適正に
負荷電流を供給することができる。また、インバータの
見かけのインピーダンスを瞬間的には高インピーダンス
とすることにより、商用電源電圧の瞬間的な変動によっ
て大きな循環電流が流れることがない。
陽電池の出力電圧が最大電力点に相当する電圧を下回ら
ない値にインバータの出力電圧を制限することにより、
太陽電池の出力電圧が大幅に低下してインバータの有効
電流が負になるようなことがなく、太陽電池から適正に
負荷電流を供給することができる。また、インバータの
見かけのインピーダンスを瞬間的には高インピーダンス
とすることにより、商用電源電圧の瞬間的な変動によっ
て大きな循環電流が流れることがない。
【００１１】
【実施例】次に、ソーラ発電システムを商用電源に並列
に接続した系統連系システムにおける一実施例について
説明する。図１は全体の基本的な構成を示した概略結線
図である。Ｓはソーラ発電システム、Ａは商用電源、Ｌ
は負荷であり、ソーラ発電システムＳは太陽電池１ａ、
バッテリ１ｂ等からなる直流電源部１と、直流を交流に
変換するための半導体スイッチ２ａ、この半導体スイッ
チ２ａの導通を制御する導通制御回路２ｂ等からなるイ
ンバータ２とを備えている。３はソーラ発電システムＳ
を負荷Ｌに接続する主開閉器、４は商用電源Ａを負荷Ｌ
に接続する主開閉器である。
に接続した系統連系システムにおける一実施例について
説明する。図１は全体の基本的な構成を示した概略結線
図である。Ｓはソーラ発電システム、Ａは商用電源、Ｌ
は負荷であり、ソーラ発電システムＳは太陽電池１ａ、
バッテリ１ｂ等からなる直流電源部１と、直流を交流に
変換するための半導体スイッチ２ａ、この半導体スイッ
チ２ａの導通を制御する導通制御回路２ｂ等からなるイ
ンバータ２とを備えている。３はソーラ発電システムＳ
を負荷Ｌに接続する主開閉器、４は商用電源Ａを負荷Ｌ
に接続する主開閉器である。
【００１２】６は主開閉器３及び４のいずれか一方ある
いは双方を開閉するための開閉器制御部、７はインバー
タ２の出力設定回路、８ａ、８ｂ、８ｃは同期整流回路
、９ａ、９ｂ、９ｃは電流変成器（以下、ＣＴと記す）
、１０ａ、１０ｂは変圧器、１１ａ、１１ｂは比較回路
、１２は加算回路、１３はＰＬＬ回路、１４はハイパス
フィルタ、１５は同調確認用ホトカプラの発信部である
。同期整流回路８ａ、８ｂ、８ｃはそれぞれＰＬＬ（ｐ
ｈａｓｅ ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ）回路とアナログスイ
ッチ回路とを内蔵したもので、後述のような方法で各Ｃ
Ｔ９ａ、９ｂ、９ｃで検出される電流から無効電流Ｉ０
と有効電流Ｉ１とを検出するように構成されている。な
お、上記のＰＬＬ回路とアナログスイッチ回路にはＩＣ
化された市販品が利用される。
いは双方を開閉するための開閉器制御部、７はインバー
タ２の出力設定回路、８ａ、８ｂ、８ｃは同期整流回路
、９ａ、９ｂ、９ｃは電流変成器（以下、ＣＴと記す）
、１０ａ、１０ｂは変圧器、１１ａ、１１ｂは比較回路
、１２は加算回路、１３はＰＬＬ回路、１４はハイパス
フィルタ、１５は同調確認用ホトカプラの発信部である
。同期整流回路８ａ、８ｂ、８ｃはそれぞれＰＬＬ（ｐ
ｈａｓｅ ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ）回路とアナログスイ
ッチ回路とを内蔵したもので、後述のような方法で各Ｃ
Ｔ９ａ、９ｂ、９ｃで検出される電流から無効電流Ｉ０
と有効電流Ｉ１とを検出するように構成されている。な
お、上記のＰＬＬ回路とアナログスイッチ回路にはＩＣ
化された市販品が利用される。
【００１３】運転時にはまず主開閉器４が先に投入され
、商用電源Ａの電圧とインバータ２の電圧とを比較回路
１１ａを経て設定回路７に入力して設定回路７から電圧
設定信号が出力され、また商用電源Ａの電圧の位相信号
がＰＬＬ回路１３から加算回路１２を経て出力され、イ
ンバータ２の出力の電圧と位相が商用電源Ａのそれと一
致するように制御される。そして両者の一致がホトカプ
ラの発信部１５からの出力が停止することによって確認
されると、主開閉器３が投入されて並列運転が開始され
る。この並列運転状態では負荷Ｌに対する出力電圧はイ
ンバータ２と商用電源Ａの合成電圧となり、ＰＬＬ回路
１３に入力される電圧が同一なためＰＬＬ回路１３の出
力が零となるので、以後は同期整流回路８ａからの信号
によってインバータ２が制御される。なお、ホトカプラ
の受信側は例えば開閉器制御部６に設けて自動的に主開
閉器３を投入し、あるいは開閉器制御部６とは別に設け
た受信装置で一致を確認し、手動操作等によって主開閉
器３を投入する。
、商用電源Ａの電圧とインバータ２の電圧とを比較回路
１１ａを経て設定回路７に入力して設定回路７から電圧
設定信号が出力され、また商用電源Ａの電圧の位相信号
がＰＬＬ回路１３から加算回路１２を経て出力され、イ
ンバータ２の出力の電圧と位相が商用電源Ａのそれと一
致するように制御される。そして両者の一致がホトカプ
ラの発信部１５からの出力が停止することによって確認
されると、主開閉器３が投入されて並列運転が開始され
る。この並列運転状態では負荷Ｌに対する出力電圧はイ
ンバータ２と商用電源Ａの合成電圧となり、ＰＬＬ回路
１３に入力される電圧が同一なためＰＬＬ回路１３の出
力が零となるので、以後は同期整流回路８ａからの信号
によってインバータ２が制御される。なお、ホトカプラ
の受信側は例えば開閉器制御部６に設けて自動的に主開
閉器３を投入し、あるいは開閉器制御部６とは別に設け
た受信装置で一致を確認し、手動操作等によって主開閉
器３を投入する。
【００１４】次に、この並列時における請求項１乃至３
の発明に係る制御について述べる。同期整流回路８ａで
は、図２の（ａ）に示す合成電圧波形をシュミット回路
等により（ｂ）の方形波とし、これをＰＬＬ回路で２倍
の周波数を持つ（ｃ）の波形とし、更にフリップフロッ
プ回路等により９０°位相の遅れた（ｄ）の方形波とす
る。そしてこの方形波を用いてアナログスイッチ回路で
インバータ２の出力電流を開閉し、合成電圧波形に対し
て９０°遅れた半サイクルにおけるインバータ電流を取
り出すのであり、図２の（ｅ）乃至（ｇ）にその結果を
斜線を付けて例示している。
の発明に係る制御について述べる。同期整流回路８ａで
は、図２の（ａ）に示す合成電圧波形をシュミット回路
等により（ｂ）の方形波とし、これをＰＬＬ回路で２倍
の周波数を持つ（ｃ）の波形とし、更にフリップフロッ
プ回路等により９０°位相の遅れた（ｄ）の方形波とす
る。そしてこの方形波を用いてアナログスイッチ回路で
インバータ２の出力電流を開閉し、合成電圧波形に対し
て９０°遅れた半サイクルにおけるインバータ電流を取
り出すのであり、図２の（ｅ）乃至（ｇ）にその結果を
斜線を付けて例示している。
【００１５】すなわち、インバータ電流が合成電圧波形
と同相の場合には（ｅ）のようにプラス側とマイナス側
の面積が等しくなるので平均値は零となり、遅れている
場合には（ｆ）のようにプラス側の面積が大きいため平
均値は正となり、また進んでいる場合には（ｇ）のよう
にマイナス側の面積が大きくなって平均値は負となる。 従って、この平均値によって合成電圧波形に対するイン
バータ電流の遅れあるいは進みと無効電流の大きさを検
出することができ、これをインバータ２の導通制御回路
２ｂにフィードバックして位相差を無くすように、つま
り平均値が零となるようにインバータ２の周波数と位相
を制御して同期化するのである。なお、（ｄ）の方形波
に代えて９０°位相の進んだ方形波を用いても原理的に
は同じである。
と同相の場合には（ｅ）のようにプラス側とマイナス側
の面積が等しくなるので平均値は零となり、遅れている
場合には（ｆ）のようにプラス側の面積が大きいため平
均値は正となり、また進んでいる場合には（ｇ）のよう
にマイナス側の面積が大きくなって平均値は負となる。 従って、この平均値によって合成電圧波形に対するイン
バータ電流の遅れあるいは進みと無効電流の大きさを検
出することができ、これをインバータ２の導通制御回路
２ｂにフィードバックして位相差を無くすように、つま
り平均値が零となるようにインバータ２の周波数と位相
を制御して同期化するのである。なお、（ｄ）の方形波
に代えて９０°位相の進んだ方形波を用いても原理的に
は同じである。
【００１６】また、（ｂ）のような合成電圧波形と同位
相の方形波を用い、合成電圧波形と同位相の半サイクル
におけるインバータ電流を取り出すことにより、インバ
ータの有効電流の大きさと方向を検出することができる
。 この処理の結果は図２の（ｈ）乃至（ｊ）に斜線を付け
て示してあり、インバータ電流が合成電圧波形と同相の
場合には（ｈ）のように平均値は正で最大となり、位相
がずれると（ｉ）のようになって平均値はプラス側とマ
イナス側の面積の差となる。また、位相のずれが大きく
なると（ｊ）のようになって平均値は負となり、商用電
源Ａから電流が流入する状態になっていることが検知さ
れる。従って、このような処理でインバータ２の有効電
流の大きさと方向を検出し、その結果を利用してインバ
ータ２を制御することができるのである。
相の方形波を用い、合成電圧波形と同位相の半サイクル
におけるインバータ電流を取り出すことにより、インバ
ータの有効電流の大きさと方向を検出することができる
。 この処理の結果は図２の（ｈ）乃至（ｊ）に斜線を付け
て示してあり、インバータ電流が合成電圧波形と同相の
場合には（ｈ）のように平均値は正で最大となり、位相
がずれると（ｉ）のようになって平均値はプラス側とマ
イナス側の面積の差となる。また、位相のずれが大きく
なると（ｊ）のようになって平均値は負となり、商用電
源Ａから電流が流入する状態になっていることが検知さ
れる。従って、このような処理でインバータ２の有効電
流の大きさと方向を検出し、その結果を利用してインバ
ータ２を制御することができるのである。
【００１７】ところで、インバータは周知のように半導
体スイッチの導通を制御して直流を交流に変換している
ため、その出力波形は図３の実線のように段階的に変化
する波形となり、多くの高調波成分が必ず含まれている
。これに対して、回転式発電機は破線のように滑らかな
正弦波であるから双方の電圧を厳密に一致させることは
できず、両電源が並列接続された場合にはインバータの
波形に含まれている高調波成分が循環電流となって流れ
ることになる。この循環電流はいずれかが停電して電力
が一方の電源からのみ供給されている時には流れないか
ら、並列接続状態でこの循環電流の有無を監視しておく
ことにより、停電が検知できる。
体スイッチの導通を制御して直流を交流に変換している
ため、その出力波形は図３の実線のように段階的に変化
する波形となり、多くの高調波成分が必ず含まれている
。これに対して、回転式発電機は破線のように滑らかな
正弦波であるから双方の電圧を厳密に一致させることは
できず、両電源が並列接続された場合にはインバータの
波形に含まれている高調波成分が循環電流となって流れ
ることになる。この循環電流はいずれかが停電して電力
が一方の電源からのみ供給されている時には流れないか
ら、並列接続状態でこの循環電流の有無を監視しておく
ことにより、停電が検知できる。
【００１８】請求項４の発明はこの点に着目して商用電
源Ａの停電を検出するようにしたものである。すなわち
、インバータ２の出力回路の電流をＣＴ９ａで検出し、
この検出結果をハイパスフィルタ１４を通して循環電流
に対応する高次の高調波信号のみを開閉器制御部６に入
力しており、この高調波信号を監視してこれが入力され
なくなると商用電源Ａの停電とみなして開閉器制御部６
が作動し、主開閉器４を開く。これで商用電源Ａはイン
バータ２の出力側から切り離され、図示しない電源側の
開閉器を開くことによりその区間は無電圧となるので、
安全に点検等を行うことができる。負荷Ｌには引き続い
てインバータ２から電力が供給される。なお、開閉器制
御部６には同期整流回路８ｂ，８ｃで検出された無効電
流を比較した結果が比較器１１ｂから入力され、この信
号によっても停電を検出するようにしてある。
源Ａの停電を検出するようにしたものである。すなわち
、インバータ２の出力回路の電流をＣＴ９ａで検出し、
この検出結果をハイパスフィルタ１４を通して循環電流
に対応する高次の高調波信号のみを開閉器制御部６に入
力しており、この高調波信号を監視してこれが入力され
なくなると商用電源Ａの停電とみなして開閉器制御部６
が作動し、主開閉器４を開く。これで商用電源Ａはイン
バータ２の出力側から切り離され、図示しない電源側の
開閉器を開くことによりその区間は無電圧となるので、
安全に点検等を行うことができる。負荷Ｌには引き続い
てインバータ２から電力が供給される。なお、開閉器制
御部６には同期整流回路８ｂ，８ｃで検出された無効電
流を比較した結果が比較器１１ｂから入力され、この信
号によっても停電を検出するようにしてある。
【００１９】以上の制御は、ソーラ発電システムと商用
電源の場合に限定されるものではなく、一般的なインバ
ータと回転式発電機電源の並列運転に広く適用できるも
のであるが、次にソーラ発電システムと商用電源の並列
運転に特有な問題点を解決した請求項５及び６の発明に
ついて述べる。
電源の場合に限定されるものではなく、一般的なインバ
ータと回転式発電機電源の並列運転に広く適用できるも
のであるが、次にソーラ発電システムと商用電源の並列
運転に特有な問題点を解決した請求項５及び６の発明に
ついて述べる。
【００２０】周知のように、太陽電池の出力特性は図４
に例示したような垂下特性となっており、しかもその特
性は日照状態によって変化し、受光量が大きくなるほど
出力は増加して特性曲線は図の右方向に移動する。また
、太陽電池には一般に最大電力点（ＭＰＰＴ）として知
られる電圧があり、この電圧を下回るような状態で電流
を取り出すことは、インバータの出力電圧も低下してシ
ステム全体のバランスを崩す原因となるので避ける必要
がある。図のＶ０は各特性曲線の最大電力点を結んだも
のである。しかし、太陽電池の出力特性は上述のように
日照状態によって大幅に変化するので、太陽電池から供
給する電流を不規則な日照に応じて制御することは非常
に困難となる。また、商用電源Ａは前述したようにイン
ピーダンスが低いためインバータ２の電圧との間にわず
かな差があっても大きな循環電流が流れるので、並列に
接続された後に両者の電圧が等しくなるような同調制御
が必要である。
に例示したような垂下特性となっており、しかもその特
性は日照状態によって変化し、受光量が大きくなるほど
出力は増加して特性曲線は図の右方向に移動する。また
、太陽電池には一般に最大電力点（ＭＰＰＴ）として知
られる電圧があり、この電圧を下回るような状態で電流
を取り出すことは、インバータの出力電圧も低下してシ
ステム全体のバランスを崩す原因となるので避ける必要
がある。図のＶ０は各特性曲線の最大電力点を結んだも
のである。しかし、太陽電池の出力特性は上述のように
日照状態によって大幅に変化するので、太陽電池から供
給する電流を不規則な日照に応じて制御することは非常
に困難となる。また、商用電源Ａは前述したようにイン
ピーダンスが低いためインバータ２の電圧との間にわず
かな差があっても大きな循環電流が流れるので、並列に
接続された後に両者の電圧が等しくなるような同調制御
が必要である。
【００２１】請求項５，６の発明はこれらの問題を解決
したものであり、実施例ではＣＴ９ａで検出したインバ
ータ２の出力電流を同期整流回路８ａに入力し、図２の
（ｈ）乃至（ｊ）に関して説明した方法でインバータ２
から出力される有効電流Ｉ１の大きさと方向を検出して
いる。 この結果はインバータ２の負荷状態、すなわち太陽電池
１ａの負荷状態を反映しており、これから太陽電池１ａ
の出力に余裕が有るか無いかを知ることができるので、
これを電流制限信号としてインバータ２にフィードバッ
クし、太陽電池１ａの出力電圧が所定値以下に低下しな
いようにインバータ２の出力電圧を制限するのである。
したものであり、実施例ではＣＴ９ａで検出したインバ
ータ２の出力電流を同期整流回路８ａに入力し、図２の
（ｈ）乃至（ｊ）に関して説明した方法でインバータ２
から出力される有効電流Ｉ１の大きさと方向を検出して
いる。 この結果はインバータ２の負荷状態、すなわち太陽電池
１ａの負荷状態を反映しており、これから太陽電池１ａ
の出力に余裕が有るか無いかを知ることができるので、
これを電流制限信号としてインバータ２にフィードバッ
クし、太陽電池１ａの出力電圧が所定値以下に低下しな
いようにインバータ２の出力電圧を制限するのである。
【００２２】この制御は日照状態に応じて太陽電池１ａ
の出力特性が変化し、あるいは負荷Ｌが変動してもこれ
らに自動的に追従して行われる。従って、商用電源Ａの
電圧に同調させ、しかも例えば太陽電池１ａの出力が負
荷Ｌよりも大きい時には、インバータ２の有効電流が負
荷電流と同じ値になるようにインバータ２の出力電圧を
制御し、太陽電池１ａの出力が負荷Ｌよりも小さくて余
裕が無い時には、インバータ２の出力電圧が最大電力点
Ｖ０に相当する電圧を下回らない適正な値を維持するよ
うにインバータ２の電流を制限して不足分は商用電源Ａ
から供給するようにし、いかなる場合もインバータ２の
有効電流が負にならないようにしながらソーラ発電シス
テムＳを活用するというような制御が可能となるのであ
る。このような制御は、例えば学校のように主として日
照の得られる昼間だけ使われるような施設において、電
力の大部分をソーラ発電システムＳから供給し、商用電
源Ａを補助的に用いるような方式の電力設備として好適
なものである。
の出力特性が変化し、あるいは負荷Ｌが変動してもこれ
らに自動的に追従して行われる。従って、商用電源Ａの
電圧に同調させ、しかも例えば太陽電池１ａの出力が負
荷Ｌよりも大きい時には、インバータ２の有効電流が負
荷電流と同じ値になるようにインバータ２の出力電圧を
制御し、太陽電池１ａの出力が負荷Ｌよりも小さくて余
裕が無い時には、インバータ２の出力電圧が最大電力点
Ｖ０に相当する電圧を下回らない適正な値を維持するよ
うにインバータ２の電流を制限して不足分は商用電源Ａ
から供給するようにし、いかなる場合もインバータ２の
有効電流が負にならないようにしながらソーラ発電シス
テムＳを活用するというような制御が可能となるのであ
る。このような制御は、例えば学校のように主として日
照の得られる昼間だけ使われるような施設において、電
力の大部分をソーラ発電システムＳから供給し、商用電
源Ａを補助的に用いるような方式の電力設備として好適
なものである。
【００２３】またこの実施例では、ＣＴ９ａで検出した
インバータ２の出力電流の瞬時値をそのままフィードバ
ックすることにより、商用電源Ａの電圧の瞬間的な変動
によって大きな循環電流が流れることを防止している。 図５はインバータ２の半導体スイッチ２ａの導通を制御
する回路の要部の一例であり、差動増幅器２１に設定電
圧と出力電圧のフィードバック信号である直流信号を入
力して所定の方形波を発生させ、これをローパスフィル
タ２２を経て第２段の差動増幅器２３に入力している。 そしてＣＴ９ａからの瞬時値を出力電流のフィードバッ
ク信号としてこれも差動増幅器２３に入力し、これらの
差に応じた出力信号によってパルス幅変調回路２４を作
動させて半導体スイッチ２ａの導通を制御するのである
。
インバータ２の出力電流の瞬時値をそのままフィードバ
ックすることにより、商用電源Ａの電圧の瞬間的な変動
によって大きな循環電流が流れることを防止している。 図５はインバータ２の半導体スイッチ２ａの導通を制御
する回路の要部の一例であり、差動増幅器２１に設定電
圧と出力電圧のフィードバック信号である直流信号を入
力して所定の方形波を発生させ、これをローパスフィル
タ２２を経て第２段の差動増幅器２３に入力している。 そしてＣＴ９ａからの瞬時値を出力電流のフィードバッ
ク信号としてこれも差動増幅器２３に入力し、これらの
差に応じた出力信号によってパルス幅変調回路２４を作
動させて半導体スイッチ２ａの導通を制御するのである
。
【００２４】このため、第１段の差動増幅器２１におけ
る電圧のフィードバック制御は比較的ゆっくりした周期
で行われて、定常的には低インピーダンスの電圧源とし
て作動する定電圧制御となるが、差動増幅器２３におけ
る電流のフィードバック制御は瞬時値に反応するので電
圧の過渡変動率が大きくなり、電流を一定に保つ定電流
制御となる。従って、インバータ２の見かけのインピー
ダンスが瞬間的には高インピーダンスとなり、商用電源
Ａの電圧が瞬間的に変動した場合に大きな循環電流が流
れることが防止されるのである。
る電圧のフィードバック制御は比較的ゆっくりした周期
で行われて、定常的には低インピーダンスの電圧源とし
て作動する定電圧制御となるが、差動増幅器２３におけ
る電流のフィードバック制御は瞬時値に反応するので電
圧の過渡変動率が大きくなり、電流を一定に保つ定電流
制御となる。従って、インバータ２の見かけのインピー
ダンスが瞬間的には高インピーダンスとなり、商用電源
Ａの電圧が瞬間的に変動した場合に大きな循環電流が流
れることが防止されるのである。
【００２５】
【発明の効果】上述の実施例から明らかなように、この
発明は、回転式発電機電源と並列接続されたインバータ
の出力電流から無効電流を弁別して検出し、インバータ
電流の位相と無効電流の大きさを検知してこの位相差を
無くすようにインバータの周波数と位相を制御するよう
にしたものである。従って、並列に接続された後でもイ
ンバータの周波数と位相を回転式発電機電源に同期化さ
せることができ、並列運転を安定して継続することが容
易となる。また、合成電圧波形に対して９０°位相のず
れた半サイクル中におけるインバータ電流の平均値によ
って、インバータ電流の位相と無効電流の大きさを容易
に検知できて、同期化の制御に利用することができる。
発明は、回転式発電機電源と並列接続されたインバータ
の出力電流から無効電流を弁別して検出し、インバータ
電流の位相と無効電流の大きさを検知してこの位相差を
無くすようにインバータの周波数と位相を制御するよう
にしたものである。従って、並列に接続された後でもイ
ンバータの周波数と位相を回転式発電機電源に同期化さ
せることができ、並列運転を安定して継続することが容
易となる。また、合成電圧波形に対して９０°位相のず
れた半サイクル中におけるインバータ電流の平均値によ
って、インバータ電流の位相と無効電流の大きさを容易
に検知できて、同期化の制御に利用することができる。
【００２６】また、合成電圧波形と同位相の半サイクル
中におけるインバータ電流の平均値によって、インバー
タの有効電流の大きさと方向を検出して制御に利用する
ことができる。また、インバータの出力波形と回転式発
電機電源の出力波形との差によって生ずる高調波成分の
循環電流を監視することにより、並列に接続された後で
も容易に回転式発電機電源の停電を検知することができ
る。
中におけるインバータ電流の平均値によって、インバー
タの有効電流の大きさと方向を検出して制御に利用する
ことができる。また、インバータの出力波形と回転式発
電機電源の出力波形との差によって生ずる高調波成分の
循環電流を監視することにより、並列に接続された後で
も容易に回転式発電機電源の停電を検知することができ
る。
【００２７】更に、インバータの有効電流の大きさと方
向により太陽電池の負荷状態を検出し、太陽電池の出力
電圧が最大電力点に相当する電圧を下回らない値にイン
バータの出力電圧を制限することにより、太陽電池の出
力に余裕が無い時に負荷を取り過ぎて出力電圧を低下さ
せてしまうことが防止される。従って、日照状態に応じ
て太陽電池の出力特性が変化するというソーラ発電シス
テムの弱点をカバーしながら、商用電源との併用による
系統連系システムを適正に運転できる。また、上記の系
統連系システムにおいてインバータの電流の瞬時値をフ
ィードバックする定電流制御を行うことにより、インバ
ータの見かけのインピーダンスを瞬間的に高インピーダ
ンスとし、商用電源の電圧の瞬間的な変動により大きな
循環電流が流れることを防止できる。
向により太陽電池の負荷状態を検出し、太陽電池の出力
電圧が最大電力点に相当する電圧を下回らない値にイン
バータの出力電圧を制限することにより、太陽電池の出
力に余裕が無い時に負荷を取り過ぎて出力電圧を低下さ
せてしまうことが防止される。従って、日照状態に応じ
て太陽電池の出力特性が変化するというソーラ発電シス
テムの弱点をカバーしながら、商用電源との併用による
系統連系システムを適正に運転できる。また、上記の系
統連系システムにおいてインバータの電流の瞬時値をフ
ィードバックする定電流制御を行うことにより、インバ
ータの見かけのインピーダンスを瞬間的に高インピーダ
ンスとし、商用電源の電圧の瞬間的な変動により大きな
循環電流が流れることを防止できる。
【図１】この発明の一実施例の基本的な構成を示す概略
結線図である。
結線図である。
【図２】同実施例における波形図である。
【図３】インバータと回転式発電機の出力波形図である
。
。
【図４】太陽電池の出力特性図である。
【図５】実施例の導通制御回路の一例を示す概略図であ
る。
る。
Ｓ ソーラ発電システム
Ａ 商用電源
Ｌ 負荷
Ｉ０ 無効電流
Ｉ１ 有効電流
１ 直流電源部
１ａ 太陽電池
２ インバータ
２ａ 半導体スイッチ
２ｂ 導通制御回路
３，４ 主開閉器
６ 開閉器制御部
８ａ、８ｂ、８ｃ 同期整流回路
９ａ、９ｂ、９ｃ ＣＴ
１３ ＰＬＬ回路
１４ ハイパスフィルタ
Claims (6)
- 【請求項１】 回転式発電機電源に並列接続されたイ
ンバータの出力電流から無効電流を弁別して検出し、イ
ンバータと回転式発電機電源との合成電圧波形に対する
インバータ電流の位相と無効電流の大きさとを検知して
、この位相差を無くすようにインバータの周波数及び位
相を制御することを特徴とするインバータと回転式発電
機電源の並列運転方式。 - 【請求項２】 上記インバータ電流の位相と無効電流
の大きさの検知は、インバータと回転式発電機電源との
合成電圧波形に対して９０°位相のずれた半サイクル中
におけるインバータ電流の平均値を検出することによっ
て、合成電圧波形に対するインバータ電流の位相の遅れ
あるいは進み並びに無効電流の大きさを検知するもので
ある請求項１記載のインバータと回転式発電機電源の並
列運転方式。 - 【請求項３】 回転式発電機電源とこれに並列接続さ
れたインバータとの合成電圧波形と同位相の半サイクル
中におけるインバータ電流の平均値からインバータの有
効電流の大きさと方向を検出し、その結果に応じてイン
バータを制御することを特徴とするインバータと回転式
発電機電源の並列運転方式。 - 【請求項４】 回転式発電機電源とこれに並列接続さ
れたインバータとの出力波形の差によって生ずる高調波
成分の循環電流を検出し、この高調波電流が無くなるこ
とにより回転式発電機電源の停電を検知することを特徴
とするインバータと回転式発電機電源の並列運転方式。 - 【請求項５】 太陽電池を含むソーラ発電システムの
出力変換用インバータと、商用電源である回転式発電機
電源との並列運転方式であって、インバータの有効電流
の大きさと方向により太陽電池の負荷状態を検出し、太
陽電池の出力に余裕が無い時は、太陽電池の出力電圧が
最大電力点に相当する電圧を下回らない値にインバータ
の出力電圧を制限することを特徴とするインバータと回
転式発電機電源の並列運転方式。 - 【請求項６】 太陽電池を含むソーラ発電システムの
出力変換用インバータと、商用電源である回転式発電機
電源との並列運転方式であって、インバータの電流の瞬
時値をフィードバックする定電流制御を行うことにより
、インバータの見かけのインピーダンスを瞬間的には高
インピーダンスとすることを特徴とするインバータと回
転式発電機電源の並列運転方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09299491A JP3266285B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | インバータと回転式発電機電源の並列運転方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09299491A JP3266285B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | インバータと回転式発電機電源の並列運転方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04304120A true JPH04304120A (ja) | 1992-10-27 |
| JP3266285B2 JP3266285B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=14069925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09299491A Expired - Fee Related JP3266285B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | インバータと回転式発電機電源の並列運転方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3266285B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016082809A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 日本電気株式会社 | インバータ制御装置、制御方法、プログラム、及び給電システム |
-
1991
- 1991-03-30 JP JP09299491A patent/JP3266285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016082809A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 日本電気株式会社 | インバータ制御装置、制御方法、プログラム、及び給電システム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3266285B2 (ja) | 2002-03-18 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |