JPH07336897A - 分散電源用インバータ装置及びその制御方法 - Google Patents

分散電源用インバータ装置及びその制御方法

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JPH07336897A
JPH07336897A JP6121623A JP12162394A JPH07336897A JP H07336897 A JPH07336897 A JP H07336897A JP 6121623 A JP6121623 A JP 6121623A JP 12162394 A JP12162394 A JP 12162394A JP H07336897 A JPH07336897 A JP H07336897A
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JP
Japan
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inverter
phase difference
phase
output
current
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Withdrawn
Application number
JP6121623A
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English (en)
Inventor
Keiichiro Takada
啓一郎 高田
Yoshibumi Minowa
義文 蓑輪
Norimitsu Kurata
典光 倉田
Yasukazu Natsuda
育千 夏田
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 系統停電発生後のインバータの単独運転を迅
速かつ確実に検出し得る新たな方式を提供することにあ
る。 【構成】 系統電源15と連系させた分散電源用インバ
ータ12の出力電圧の変動を検出する電圧変動判定回路
18と、電圧変動判定回路18の出力に基づきインバー
タ出力電圧に対して電流が所定の位相差となるように電
流位相を制御する位相制御回路19と、位相制御回路1
9の出力に基づいて位相差〔無効電力〕指令値θo を出
力する電流制御回路20と、電流制御回路20の出力に
基づいてインバータ12をスイッチング動作させるゲー
ト制御回路21と、電流制御回路20から出力される位
相差指令値θo とインバータの出力電圧及び出力電流の
検出により得られた位相差〔無効電力〕実測値θm とを
比較し、その比較結果からインバータ停止信号を出力す
る単独運転判定回路22とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は分散電源用インバータ装
置及びその制御方法に関し、詳しくは、分散電源を系統
電源と連系させた太陽光発電システム等で使用され、系
統停電発生後のインバータの単独運転を検出して停止さ
せる分散電源用インバータ装置及びその制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、太陽光発電システムは、図3に
示すように直流電源1である太陽電池ユニットとその直
流電源1から発生した直流電力を交流変換するインバー
タ2とからなる分散電源3を、系統連系スイッチ4を介
して系統電源5に連系させ、その分散電源3又は系統電
源5から選択的に負荷6に電力を供給するようにしたも
のである。
【0003】前記分散電源3のインバータ2には、一般
にその出力電流が目標電流値となるように出力電流をフ
ィードバック制御する電流制御モードによるものと、出
力電圧が目標電圧値となるようにその出力電圧をフィー
ドバック制御する電圧制御モードによるものとがある。
特に、系統電源5による系統電圧が安定化しているた
め、安定した電流波形を得るために電流制御モードによ
るインバータ2が賞用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、何等かの原
因により系統電源5が停電すると、前記インバータ2が
単独運転する状態となる。この状態のまま放置しておく
と、系統電源5が停電しているにもかかわらずインバー
タ2が単独運転していることにより、停電区域であるべ
き線路が充電状態となるため、作業者が感電する危険性
がある等の種々の問題と生じる。この問題を解消するた
め、前記系統電源5に停電が発生した場合、その停電発
生後のインバータ2の単独運転を検出して速やかに停止
させる必要がある。
【0005】そのため、上述したインバータ2の単独運
転を検出する手段として、電圧位相跳躍検出方式、3次
高調波電圧歪急増検出方式及び周波数変化率検出方式か
らなる3つの方式がある。前記電圧位相跳躍検出方式
は、単独運転への移行時に発電出力と負荷の不平衡によ
る電圧位相の急変を検出する方式である。また、3次高
調波歪急増検出方式は、単独運転への移行時にインバー
タ出力段の変圧器に依存する3次高調波電圧の急増を検
出する方式である。更に、周波数変化率検出方式は、単
独運転への移行時に発電出力と負荷の不平衡による周波
数の急変を検出する方式である。これら3つの検出方式
は、いずれもインバータの出力電圧の過渡的変化に着目
したものである。
【0006】この単独運転の検出は、単独運転防止対策
としての保安面からも最重要項目の一つであり、かつ、
技術的に困難性を伴うため、その安全性や確実性の向上
を図る上からも、上述した3つの方式以外による単独運
転の検出手段を必要としているのが現状である。
【0007】そこで、本発明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、系統停電発生
後のインバータの単独運転を迅速かつ確実に検出し得る
新たな方式を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明方法は、系統電源と連系さ
せた分散電源用インバータの出力電圧の変動を検出し、
この電圧変動に基づいて電流位相を制御してインバータ
出力電圧に対して電流が所定の位相差となるような位相
差〔無効電力〕指令値を生成する一方、その位相差指令
値とインバータから実際に出力される位相差〔無効電
力〕実測値とを比較し、その比較結果に基づいて系統停
電発生によるインバータの単独運転を検出して停止させ
るようにしたことを特徴とする。
【0009】また、本発明装置は、系統電源と連系させ
た分散電源用インバータの出力電圧の変動を検出する電
圧変動判定回路と、その電圧変動判定回路の出力に基づ
いてインバータ出力電圧に対して電流が所定の位相差と
なるように電流位相を制御する位相制御回路と、その位
相制御回路の出力に基づいて位相差〔無効電力〕指令値
を出力する電流制御回路と、その電流制御回路から出力
される位相差指令値とインバータの出力電圧及び出力電
流の検出により得られた位相差〔無効電力〕実測値とを
比較し、その比較結果からインバータ停止信号を出力す
る単独運転判定回路とを具備したことを特徴とする。
【0010】
【作用】系統電源に停電が発生した場合、発電側と負荷
側の無効電力が不平衡状態となり、前記負荷側が要求す
る無効電力分をインバータが出力することになる。本発
明では、このインバータから実際に出力される無効電力
を検出し、その無効電力検出に基づく位相差実測値と、
前記インバータに付与される位相差指令値とを比較す
る。この位相差指令値と位相差実測値との比較結果によ
り、系統停電発生後のインバータの単独運転を検出する
ことができ、その単独運転を速やかに停止させる。
【0011】
【実施例】本発明を太陽光発電システムに適用した実施
例について図1及び図2に示して説明する。
【0012】図1に示す太陽光発電システムは、まず概
略的に説明すると、直流電源11である太陽電池ユニッ
トとその直流電源11から発生した直流電力を交流変換
するインバータ12とからなる分散電源13を、系統連
系スイッチ14を介して系統電源15に連系させ、その
分散電源13又は系統電源15から選択的に自所内負荷
16に電力を供給するようにしたものである。尚、前記
系統連系スイッチ14はマグネットスイッチであり、前
記インバータ12及び自所内負荷16を系統から切り離
すためのものである。
【0013】本発明のインバータ装置の制御部17は、
後述する電圧変動判定回路18、位相制御回路19、電
流制御回路20、ゲート制御回路21、単独運転判定回
路22で主要部が構成される。尚、図中、23は系統母
線24に設けられて電流制御回路20及び単独運転判定
回路22に接続された変流器、25は系統連系スイッチ
14のインバータ側に接続された変圧器で、位相制御回
路19及び電圧変動判定回路18と単独運転判定回路2
2に接続される。
【0014】前記電圧変動判定回路18は、インバータ
12の出力電圧の変動を変圧器25を介して検出し、そ
の検出信号を前記位相制御回路19に送出する。この位
相制御回路19は、前記電圧変動判定回路18から出力
される検出信号に基づいて、変圧器25を介して直接入
力されるインバータ出力電圧を基準として、そのインバ
ータ出力電圧に対して電流が所定の位相差となるように
電流位相を制御する。前記電流制御回路20は、位相制
御回路19の出力に基づいてインバータ出力電圧に対し
て電流が所定の位相差となるような位相差〔無効電力〕
指令値をゲート制御回路21と単独運転判定回路22へ
出力する。前記ゲート制御回路21は、電流制御回路2
0からの位相差指令値に基づいてインバータ12をスイ
ッチング動作させる。
【0015】一方、単独運転判定回路22は、変圧器2
5により検出されたインバータ出力電圧に対する変流器
23により検出された電流に基づく位相差〔無効電力〕
実測値、即ち、インバータ12から実際に出力される位
相差実測値と、前記電流制御回路20から出力される位
相差指令値、即ち、インバータ出力電圧に対して電流が
所定の位相差となるような位相差指令値とを比較し、そ
の比較結果に基づいてインバータ12が単独運転してい
るか否かを判別し、単独運転している場合には、インバ
ータ停止信号を送出する。
【0016】本発明装置の動作を以下に詳述する。
【0017】まず、系統電源15との連系時、その系統
電源15が正常状態であれば、インバータ12を電流制
御モードで通常運転させる。即ち、変圧器25により検
出されるインバータ出力電圧に基づいて電流が所定の位
相差となるように位相制御回路19で電流位相を制御
し、その位相制御回路19の出力に基づいて電流制御回
路20から位相差〔無効電力〕指令値を出力し、その位
相差指令値に基づいてゲート制御回路19を介してイン
バータ12を無効電力制御する。
【0018】ここで、前記系統電源15に停電が発生す
ると、系統電圧がなくなることになりインバータ12が
電流制御モードで単独運転状態となる。インバータ12
が系統停電発生後に単独運転状態になると、発電側と負
荷側の無効電力が不平衡状態となり、前記負荷側が要求
する無効電力分をインバータ12が出力することにな
る。その結果、インバータ12が実際に出力する無効電
力分と、前記インバータ12に制御部17で指令される
無効電力分とが一致しなくなる。
【0019】そこで、インバータ12の出力電圧を変圧
器25で検出すると共にその出力電流を変流器23で検
出することにより、単独運転判定回路22にてインバー
タ12から実際に出力される無効電力、即ち、出力電圧
に対する出力電流の位相差〔無効電力〕実測値を算出す
る。一方、電流制御回路20から出力されてインバータ
12に付与すべき位相差指令値を単独運転判定回路22
へ送出する。これにより、前記単独運転判定回路22に
て得られた位相差実測値と、前記電流制御回路20から
単独運転判定回路22へ送出される位相差指令値とを単
独運転判定回路22で比較する。
【0020】この単独運転判定回路22では、図2に示
すように前記位相差実測値θm を所定のサンプリング間
隔でもって取り込むと共に位相差指令値θo を電流制御
回路20によるインバータ制御時間間隔でもって取り込
み、その位相差実測値θm と位相差指令値θo との差Δ
θの絶対値|Δθ|を算出する。この比較結果、即ち、
位相差実測値θm と位相差指令値θo との差Δθの絶対
値|Δθ|が許容範囲αよりも大きければ、インバータ
12が単独運転していると判断し、インバータ停止信号
を出力することによりインバータ12の単独運転を停止
させる。逆に、前記絶対値|Δθ|が許容範囲αよりも
小さければ、インバータ12が単独運転せずに系統連系
時での通常運転状態にあると判断し、電流制御モードに
よるインバータ12の運転を続行させる。
【0021】尚、前記位相差実測値θm のサンプリング
間隔は、位相差指令値θo のインバータ制御時間間隔よ
りも短く設定される。これにより、位相差実測値θm を
最新の位相差指令値θo と比較することが可能となる。
また、前記絶対値|Δθ|と比較する許容範囲αは、実
測誤差や制御誤差に基づいて設定されたものであり、こ
れにより実測誤差や制御誤差によりインバータ12の単
独運転を誤判定することを未然に防止することができ
る。
【0022】このようにして、系統停電発生後のインバ
ータ12の単独運転を単独運転判定回路22により検出
し、前記インバータ12を停止させた上で系統連系スイ
ッチ14を開放するかインバータ12の自立運転へ移行
する。
【0023】上記実施例では、太陽光発電システムにつ
いて説明したが、本発明はこれに限定されることなく、
太陽電池ユニット以外の他の直流電源を有するシステム
にも適用可能である。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、インバータの出力電圧
に対する出力電流の位相差に基づく無効電力に着目した
新たな単独運転の検出方式を提供することができ、一般
的に技術的に困難とされている単独運転の検出に一つの
新たな手段が追加されることになり、系統停電発生後の
インバータの単独運転をより一層確実に検出することが
実現容易となり、安全性及び信頼性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る分散電源用インバータ装置の実施
例を示す回路ブロック図
【図2】本発明方法による単独運転検出を実行するため
のフローチャート
【図3】分散電源用インバータ装置を系統電源と連系さ
せた太陽光発電システムを示す概略構成図
【符号の説明】
12 インバータ 15 系統電源 18 電圧変動判定回路 19 位相制御回路 20 電流制御回路 22 単独運転判定回路 θo 位相差指令値 θm 位相差実測値
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 31/04 H02M 7/48 D 9181−5H (72)発明者 夏田 育千 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 系統電源と連系させた分散電源用インバ
    ータの出力電圧の変動を検出し、この電圧変動に基づい
    て電流位相を制御してインバータ出力電圧に対して電流
    が所定の位相差となるような位相差〔無効電力〕指令値
    を生成する一方、その位相差指令値とインバータから実
    際に出力される位相差〔無効電力〕実測値とを比較し、
    その比較結果に基づいて系統停電発生によるインバータ
    の単独運転を検出して停止させるようにしたことを特徴
    とする分散電源用インバータ装置の制御方法。
  2. 【請求項2】 系統電源と連系させた分散電源用インバ
    ータの出力電圧の変動を検出する電圧変動判定回路と、
    その電圧変動判定回路の出力に基づいてインバータ出力
    電圧に対して電流が所定の位相差となるように電流位相
    を制御する位相制御回路と、その位相制御回路の出力に
    基づいて位相差〔無効電力〕指令値を出力する電流制御
    回路と、その電流制御回路から出力される位相差指令値
    とインバータの出力電圧及び出力電流の検出により得ら
    れた位相差〔無効電力〕実測値とを比較し、その比較結
    果からインバータ停止信号を出力する単独運転判定回路
    とを具備したことを特徴とする分散電源用インバータ装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012044815A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Toshiba Corp 単独運転検出装置および単独運転検出方法
JP2013140093A (ja) * 2012-01-05 2013-07-18 Osaka Gas Co Ltd 情報出力装置
JP2022040047A (ja) * 2020-08-26 2022-03-10 陽光電源股▲ふん▼有限公司 光起電力システム、ストリング内の機器の位置決め方法、mlpe機器及びその順序付け方法

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Effective date: 20010904