JPH0716552U - 分散電源の単独運転防止装置 - Google Patents
分散電源の単独運転防止装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電力系統の遮断時、有効電力による電力損失
を発生させることなく、分散電源のインバータ出力と負
荷とを強制的にアンバランスさせる。 【構成】 小容量電源である太陽電池ユニット（1）の
発電直流電力を交流変換すると共にその無効電力を一定
制御するインバータ（2）を含む下位系統の分散電源
（3）が上位系統の電力系統（4）と連系し、その分散電
源（3）又は電力系統（4）から選択的に負荷（5）に電
力を供給するものにおいて、分散電源（3）のインバー
タ出力回路に、リアクトル（11）及びそのリアクトル
（11）をインターバル制御して所定のタイミングでＯＮ
・ＯＦＦさせるスイッチング素子（12）からなり、電力
系統（4）が遮断した際、分散電源（3）のインバータ出
力と負荷（5）での消費分とがバランスしたままとなら
ないようにそのアンバランス状態を強制的に生成する直
列回路（13）を並列接続する。
を発生させることなく、分散電源のインバータ出力と負
荷とを強制的にアンバランスさせる。 【構成】 小容量電源である太陽電池ユニット（1）の
発電直流電力を交流変換すると共にその無効電力を一定
制御するインバータ（2）を含む下位系統の分散電源
（3）が上位系統の電力系統（4）と連系し、その分散電
源（3）又は電力系統（4）から選択的に負荷（5）に電
力を供給するものにおいて、分散電源（3）のインバー
タ出力回路に、リアクトル（11）及びそのリアクトル
（11）をインターバル制御して所定のタイミングでＯＮ
・ＯＦＦさせるスイッチング素子（12）からなり、電力
系統（4）が遮断した際、分散電源（3）のインバータ出
力と負荷（5）での消費分とがバランスしたままとなら
ないようにそのアンバランス状態を強制的に生成する直
列回路（13）を並列接続する。
Description
【０００１】
本考案は分散電源の単独運転防止装置に関し、詳しくは、太陽光発電などの小 容量電源の発電直流電力を交流変換すると共にその無効電力を一定制御するイン バータを含む下位系統の分散電源が上位系統の電力系統と連系したシステムにお いて、上記電力系統の遮断時、分散電源を系統から確実に解列させる分散電源の 単独運転防止装置に関する。
【０００２】
近年、クリーンな新エネルギー源として太陽光発電システムが利用されつつあ り、その利用法としても様々な形態がある。その一つとして、太陽光発電システ ムと電力会社からの電力系統とを電気的に接続し、その太陽光発電システムが電 力系統からのバックアップ電力を受けるようにした連系システムがある。
【０００３】 この連系システムの一具体例を図６に示して以下に説明する。
【０００４】 連系システムは、同図に示すように小容量電源の一種である太陽電池ユニット （1）に接続されたインバータ（2）を含む下位系統の分散電源（3）が上位系統 の電力系統（4）と連系し、その分散電源（3）又は電力系統（4）から選択的に 電気機器などの負荷（5）に電力を供給するシステムである。上記インバータ（2 ）は、通常、無効電力のすべてが上位系統である電力系統（4）から負荷（5）に 供給されるように、無効電力を一定制御、即ち、Ｑ＝０制御するもので、例えば 、電圧型電圧制御方式によるものである。このような連系システムでは、電力系 統（4）からの電力が分散電源（3）で賄いきれない分に応じて負荷（5）に供給 されるもので、その電力系統（4）と分散電源（3）がある比率でもって同時に負 荷（5）の消費電力を分担しあうようにしている。
【０００５】 ここで、何らかの原因により電力系統（4）が遮断されて停電し、上位系統で ある電力系統（4）が解列した場合、その分散電源（3）のインバータ（2）が後 述するインバータ制御により逆充電検出を行なう。
【０００６】 例えば、太陽電池ユニット（1）での日射量が多い場合、太陽電池ユニット（1 ）からの出力が負荷（5）での消費分よりも大きいので、インバータ（2）では、 インバータ出力を増大させるため位相を進めようと制御する。しかしながら、上 述したように電力系統（4）が解列しているため、インバータ出力の位相の進み は吸収されず、その結果、インバータ出力の周波数が上昇し、周波数異常として 逆充電検出できる。一方、上述とは逆に、太陽電池ユニット（1）での日射量が 少ない場合、太陽電池ユニット（1）からの出力が負荷（5）での消費分よりも小 さいので、インバータ（2）では、インバータ出力を減少させるため位相を遅ら せようと制御する。しかし、上述と同様、電力系統（4）が解列しているため、 インバータ出力の位相の遅れは吸収されず、その結果、インバータ出力の周波数 が下降し、周波数異常として逆充電検出できる。
【０００７】 以上はインバータ制御における有効電力について説明したが、その無効電力に ついては次の通りである。即ち、前述したようにインバータ（2）はＱ＝０制御 しているが、それにもかかわらず、電力系統（4）が解列すると、負荷（5）に無 効電力が流れ、その負荷（5）での無効電力＞０の場合、インバータ（2）ではそ の制御により出力電圧の低下が発生し、逆に、負荷（5）での無効電力＜０の場 合、出力電圧の上昇が発生し、それぞれ電圧異常として逆充電検出できるように なっている。
【０００８】 このように、周波数異常や電圧異常により、太陽電池ユニット（1）の出力に 基づき分散電源（3）のインバータ出力と負荷（5）での消費分とがアンバランス した状態が発生すれば、逆充電検出が可能であり、その検知出力に基づいて、解 列スイッチ（6）をＯＦＦすることにより分散電源（3）を系統から解列すること ができるので問題はない。しかしながら、太陽電池ユニット（1）での日射量に よっては、分散電源（3）のインバータ出力と負荷（5）での消費分とがバランス した状態となって逆充電検出ができない場合がある。このバランス状態ではシス テムに電流が流れず状態変化がないため、電力系統（4）の停電時に電力系統（4 ）が解列しても、その解列の有無を判別できず、分散電源（3）を解列すること ができずにその分散電源（3）が単独運転してしまう可能性が大である。
【０００９】 そこで、この分散電源（3）の単独運転を未然に防止するため、電力系統（4） の停電時に分散電源（3）のインバータ出力と負荷（5）の消費分とがバランスし たままとならないように、この状態を強制的に崩してアンバランスさせる装置が 必要である。従来、分散電源（3）のインバータ出力と負荷（5）の消費分とをア ンバランスさせる分散電源（3）の単独運転防止装置としては、図示の如く、イ ンバータ（2）の出力に、抵抗（7）とスイッチング素子（8）との直列回路（9） を並列接続したものが知られている。
【００１０】 この装置では、分散電源（3）のインバータ出力と負荷（5）での消費分とがバ ランスしようとしても、スイッチング素子（8）によるＯＮ・ＯＦＦ制御でもっ て、抵抗（7）による電圧降下分だけ分散電源（3）と負荷（5）との間に電位差 が生じてアンバランス状態を強制的に生成することができる。このようにアンバ ランス状態が発生すれば、前述したようにインバータ制御により逆充電検出が可 能となり、電力系統（4）の解列の有無を判別することができ、その検知出力に 基づいて解列スイッチ（6）をＯＦＦして分散電源（3）を速やかに解列すること が可能となる。
【００１１】
ところで、従来の場合、電力系統（4）の停電に際して、分散電源（3）のイン バータ出力と負荷（5）の消費分とがバランスしたままとならないように、その バランス状態を強制的に崩してアンバランスさせる分散電源（3）の単独運転防 止装置として、抵抗（7）を使用しているが、その場合、以下のような問題があ った。
【００１２】 即ち、上記分散電源（3）のインバータ出力と負荷（5）の消費分とをアンバラ ンスさせた時に、抵抗（7）に有効電力が流れることになり、その分だけ電力損 失が生じる。電気機器などの負荷（5）が消費する電力損失は、そのまま、負荷 （5）の使用者にとって負担となり、有効電力の無駄となり、抵抗（7）を使用す ることは、使用者にとって好ましい手段ではなかった。
【００１３】 そこで、本考案は上記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするとこ ろは、電力系統の遮断時、有効電力による電力損失を発生させることなく、分散 電源のインバータ出力と負荷とを強制的にアンバランスさせ得る分散電源の単独 運転防止装置を提供することにある。
【００１４】
上記目的を達成するための技術的手段として、本考案は、小容量電源の発電直 流電力を交流変換すると共にその無効電力を一定制御するインバータを含む下位 系統の分散電源が上位系統の電力系統と連系し、その分散電源又は電力系統から 選択的に負荷に電力を供給するものにおいて、上記分散電源のインバータ出力回 路に、リアクトル及びそのリアクトルをインターバル制御して所定のタイミング でＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチング素子からなり、電力系統が遮断した際、分散 電源のインバータ出力と負荷がバランスしたままとならないようにアンバランス 状態を強制的に生成する直列回路を並列接続したことを特徴とする。
【００１５】 また、前記スイッチング素子は、リアクトルのＯＮ時間をＯＦＦ時間に対して 短くしたデューティー比に基づくタイミングでインターバル制御することが望ま しい。
【００１６】 更に、前記分散電源のインバータ出力回路とリアクトル及びスイッチング素子 の直列回路との間に、インバータから所定レベル以上の無効電力が一定時間発生 したことを検出する無効電力監視回路を付設することも可能である。
【００１７】
本考案に係る分散電源の単独運転防止装置では、電力系統が遮断した際、分散 電源のインバータ出力と負荷がバランスしたままとならないように、分散電源の インバータ出力回路に並列接続されたリアクトルをスイッチング素子でインター バル制御して所定のタイミングで常時ＯＮ・ＯＦＦさせることにより、分散電源 のインバータ出力と負荷がバランスしたままとならないように、この状態を強制 的に崩してアンバランスさせる。このアンバランス状態の生成により、インバー タ制御により逆充電検出が可能となり、電力系統の解列の有無を判別することが できる。尚、この場合、上記リアクトルでは、無効電力のみが流れることによっ て、有効電力による電力損失が生じることはない。
【００１８】 また、上記スイッチング素子によるリアクトルのインターバル制御を、リアク トルのＯＮ時間をＯＦＦ時間に対して短くしたデューティー比に基づくタイミン グでもって行なえば、単一の電力系統に対して複数の分散電源を設置した場合で あっても、各分散電源でのリアクトルのＯＮ・ＯＦＦタイミングが逆位相となっ て分散電源のインバータ出力と負荷とが結果的にバランスする確率を可及的に小 さくでき、この場合においても、アンバランス状態の強制的な生成を確保できる 。
【００１９】 更に、インバータ出力回路とリアクトル及びスイッチング素子の直列回路との 間に無効電力監視回路を付設すれば、無効電力監視回路が、電力系統の遮断時、 インバータから発生する無効電力を検出することにより、インバータ制御による 周波数異常や電圧異常に基づく逆充電検出に先立って、スイッチング素子による リアクトルのインターバル制御に基づく短時間で逆充電検出が可能となる。
【００２０】
本考案に係る分散電源の単独運転防止装置を、太陽光発電システムと電力会社 からの電力系統とを電気的に接続する連系システムに適用した実施例を図１乃至 図５に示して説明する。尚、図６と同一又は相当部分には同一参照符号を付して 重複説明は省略する。
【００２１】 本考案の特徴は、図１に示すように太陽電池ユニット（1）に接続された電圧 型電圧制御方式のインバータ（2）を含む下位系統の分散電源（3）が上位系統の 電力系統（4）と連系し、その分散電源（3）又は電力系統（4）から選択的に電 気機器などの負荷（5）に電力を供給する連系システムにおいて、分散電源（3） のインバータ出力回路に、リアクトル（11）及びそのリアクトル（11）をインタ ーバル制御して所定のタイミングで常時ＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチング素子（ 12）からなり、電力系統（4）が遮断した際、分散電源（3）のインバータ出力と 負荷（5）がバランスしたままとならないようにアンバランス状態を強制的に生 成する直列回路（13）を並列接続したことにある。なお、図中、（14）はインバ ータ（2）での逆充電検出、又は、後述の無効電力監視装置での無効電力検出に 基づく検知出力によりＯＦＦする解列スイッチである。
【００２２】 図１に示す実施例は、単一の電力系統（4）に対して一つの分散電源（3）を連 系させた場合で、図２に示すようにリアクトル（11）をインターバル制御するス イッチイング素子（12）のＯＮ時間とＯＦＦ時間とを同一としたデューティー比 に設定したものである。
【００２３】 この実施例では、電力系統（4）の停電に際して、分散電源（3）のインバータ 出力と負荷（5）の消費分とがバランスしたままとならないように、上記スイッ チング素子（12）によるＯＮ・ＯＦＦでもってリアクトル（11）をインターバル 制御することにより、分散電源（3）のインバータ（2）と負荷（5）との間に電 位差を発生させる。即ち、スイッチング素子（12）のＯＮ時にバランス状態であ れば、そのＯＦＦ時にアンバランス状態となり、逆に、ＯＦＦ時にバランス状態 であれば、そのＯＮ時にアンバランス状態となる。このアンバランス状態の生成 により、インバータ制御により逆充電検出が可能となり、電力系統（4）の解列 の有無を判別することができ、インバータ（2）からの逆充電検出での検知出力 に基づいて、解列スイッチ（14）をＯＦＦすることにより、分散電源（3）を系 統から速やかに解列する。この場合、リアクトル（11）では、無効電力のみが流 れることによって、有効電力による電力損失が生じることはない。
【００２４】 ここで、図１の実施例のように、単一の電力系統（4）に対して一つの分散電 源（3）を連系させた場合では、スイッチング素子（12）のＯＮ時間とＯＦＦ時 間とを同一としたデューティー比でもって、アンバランス状態を確実に生成する ことができる。しかしながら、図３に示すように、単一の電力系統（4）に対し て複数の分散電源（3）〔図中（a1）（a2）…（an）参照〕を連系させた場合、 各分散電源（3）でのリアクトル（11）のインターバル制御においてスイッチン グ素子（12）のＯＮ・ＯＦＦタイミングが１８０°異なって逆位相となる可能性 があり、その場合、分散電源（3）のインバータ出力と負荷（5）の消費分とが結 果的にバランスするという不具合が生じ、分散電源（3）が単独運転してしまう 可能性がある。
【００２５】 そこで、この不具合を解消する手段として、図３に示す実施例では、各リアク トル（11）のスイッチング素子（12）のデューティー比を図１に示す実施例の場 合とは異ならせる。即ち、図４に示すようにスイッチング素子（12）のＯＮ時間 をＯＦＦ時間に対して短くする。これにより、複数の分散電源（3）で、各分散 電源（3）でのリアクトル（11）のインターバル制御においてスイッチング素子 （12）のＯＮ・ＯＦＦタイミングが１８０°異なって逆位相となる確率を可及的 に小さくすることができ〔図中（a1）（a2）…（an）参照〕、分散電源（3）の インバータ出力と負荷（5）の消費分とが結果的にバランスすることを未然に防 止し、そのアンバランス状態の強制的な生成を確保する。
【００２６】 尚、スイッチング素子（12）のＯＮ時間をＯＦＦ時間に対して短くすればする ほど、スイッチング素子（12）のＯＮ・ＯＦＦタイミングが逆位相となる確率が 益々小さくなり、分散電源（3）のインバータ出力と負荷（5）での消費分とのア ンバランス状態を生成することが、より一層十分に確保できて好適である。
【００２７】 また、上述した二つの実施例では、インバータ（2）自体が有する機能、即ち 、インバータ制御に基づく電圧異常により逆充電検出を行い、電力系統（4）の 解列の有無を判別するようにしたが、リアクトル（11）及びスイッチング素子（ 12）により生成されるアンバランス状態でリアクトル（11）に無効電力が流れる ので、この無効電力を検出することによって電力系統（4）の解列の有無を判別 することも可能である。
【００２８】 そこで、図５に示す実施例では、図３に示す各分散電源（3）のインバータ出 力回路とリアクトル（11）及びスイッチング素子（12）の直列回路（13）との間 に、インバータ（2）から所定レベル以上の無効電力が一定時間発生することを 検出する無効電力監視回路（15）を付設する。無効電力監視回路（15）は、例え ば、直列接続の変流器（16）、及び並列接続の変圧器（17）と、それら変流器（ 16）及び変圧器（17）により検出された電流と電圧との位相差を検知する検出回 路（18）とで構成される。尚、この無効電力監視回路（15）では、位相差を検出 する以外にも電位差を検出するような回路構成とすることも可能である。
【００２９】 この実施例では、前述したように、電力系統（4）の停電時、スイッチング素 子（12）によるリアクトル（11）のインターバル制御でもって、分散電源（3） のインバータ出力と負荷（5）での消費分とを強制的にアンバランスさせるが、 ここで、このアンバランス状態の生成により、インバータ制御に基づく電圧異常 によって逆充電検出を行うに先立って、無効電力監視回路（15）を作動させる。 即ち、通常、インバータ（2）がＱ＝０制御を行なっているため、電流と電圧の 位相差はないが、上記アンバランス状態の生成によりリアクトル（11）に無効電 力が流れると位相差を生じる。従って、無効電力監視回路（15）では、その位相 差を変流器（16）及び変圧器（17）を介して検出回路（18）でもって検知するこ とにより、所定レベル以上の無効電力が一定時間発生したことを検出し、電力系 統（4）の解列の有無を判別し、その検知出力に基づいて解列スイッチ（14）を ＯＦＦし、分散電源（3）を系統から速やかに解列する。
【００３０】 このようにすれば、インバータ制御に基づく電圧異常によって逆充電検出を行 う前に、短時間で電力系統（4）の解列の有無を判別することができ、リアクト ル（11）に流れる無効電力を極力少なくすることができて好適である。
【００３１】 尚、前記実施例では、電圧型電圧制御方式によるインバータ制御に基づく電圧 異常により逆充電検出を行なった場合について説明したが、本考案はこれに限定 されることなく、電圧型電流制御方式によるインバータ制御に基づく周波数異常 により逆充電検出を行なうことも可能である。
【００３２】
本考案によれば、電力系統の遮断時に、分散電源のインバータ出力と負荷がバ ランスするような場合であっても、そのバランス状態をリアクトル及びスイッチ ング素子によって強制的に崩してアンバランスさせることにより、インバータ制 御により逆充電検出が可能となり、電力系統の解列の有無を判別することができ て分散電源の単独運転を迅速かつ確実に防止でき、而も、リアクトルの使用によ り無効電力のみが流れるだけで、有効電力による電力損失が生じることはない。
【００３３】 また、スイッチング素子によるリアクトルのインターバル制御で、ＯＮ時間を ＯＦＦ時間に対して短くしたデューティー比に基づくタイミングでもって行なえ ば、単一の電力系統に対して複数の分散電源を設置した場合であっても、分散電 源出力と負荷とが結果的にバランスする確率を可及的に小さくでき、そのアンバ ランス状態の生成を確保することができ、この場合も、分散電源の単独運転を迅 速かつ確実に防止できる。
【００３４】 更に、無効電力監視回路を付設すれば、インバータ制御による周波数異常や電 圧異常に基づくよりも、短時間で逆充電検出が可能となって迅速な対応ができ、 無効電力を極力少なくすることが可能とな、分散電源の単独運転をより一層迅速 に防止できる。
【図１】本考案に係る分散電源の単独運転防止装置の一
実施例を示す概略構成図
実施例を示す概略構成図
【図２】図１のスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ状態を
示すタイミングチャート
示すタイミングチャート
【図３】本考案の他の実施例を示す概略構成図
【図４】図３のスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ状態を
示すタイミングチャート
示すタイミングチャート
【図５】図３の変形例を示す概略構成図
【図６】分散電源の単独運転防止装置の従来例を示す概
略構成図
略構成図
1 小容量電源〔太陽電池ユニット〕 2 インバータ 3 分散電源 4 電力系統 5 負荷 11 リアクトル 12 スイッチング素子 13 直列回路 15 無効電力監視回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｍ 9181−5Ｈ
Claims (3)
- 【請求項１】 小容量電源の発電直流電力を交流変換す
ると共にその無効電力を一定制御するインバータを含む
下位系統の分散電源が上位系統の電力系統と連系し、そ
の分散電源又は電力系統から選択的に負荷に電力を供給
するものにおいて、上記分散電源のインバータ出力回路
に、リアクトル及びそのリアクトルをインターバル制御
して所定のタイミングでＯＮ・ＯＦＦさせるスイッチン
グ素子からなり、電力系統が遮断した際、分散電源のイ
ンバータ出力と負荷がバランスしたままとならないよう
にアンバランス状態を強制的に生成する直列回路を並列
接続したことを特徴とする分散電源の単独運転防止装
置。 - 【請求項２】 前記スイッチング素子は、リアクトルの
ＯＮ時間をＯＦＦ時間に対して短くしたデューティー比
に基づくタイミングでインターバル制御することを特徴
とする請求項１記載の分散電源の単独運転防止装置。 - 【請求項３】 前記分散電源のインバータ出力回路とリ
アクトル及びスイッチング素子の直列回路との間に、イ
ンバータから所定レベル以上の無効電力が一定時間発生
したことを検出する無効電力監視回路を付設したことを
特徴とする請求項２記載の分散電源の単独運転防止装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP039110U JPH0716552U (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 分散電源の単独運転防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP039110U JPH0716552U (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 分散電源の単独運転防止装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0716552U true JPH0716552U (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=12543947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP039110U Withdrawn JPH0716552U (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 分散電源の単独運転防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716552U (ja) |
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-
1993
- 1993-07-19 JP JP039110U patent/JPH0716552U/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19971106 |