JPH0921834A - 系統連系システム - Google Patents

系統連系システム

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JPH0921834A
JPH0921834A JP7168748A JP16874895A JPH0921834A JP H0921834 A JPH0921834 A JP H0921834A JP 7168748 A JP7168748 A JP 7168748A JP 16874895 A JP16874895 A JP 16874895A JP H0921834 A JPH0921834 A JP H0921834A
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JP
Japan
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transformer
current
inverter
power source
component
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7168748A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Yamamoto
文雄 山本
Youshi Yamada
容士 山田
Kazuto Shibahara
和人 芝原
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Kansai Electric Power Co Inc
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Nissin Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kansai Electric Power Co Inc, Nissin Electric Co Ltd filed Critical Kansai Electric Power Co Inc
Priority to JP7168748A priority Critical patent/JPH0921834A/ja
Publication of JPH0921834A publication Critical patent/JPH0921834A/ja
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  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータの交流出力から変圧器へ流入する
直流成分を、簡便な手段により検出することにある。 【解決手段】 直流電源1からの直流を交流変換するイ
ンバータ2の出力側に変圧器3を接続し、その変圧器3
を介して前記インバータ2を系統電源4と連系させた系
統連系システムにおいて、前記変圧器3の系統電源側に
電流検出器5を設け、その電流検出器5により変圧器3
の系統電源側に流れる励磁電流Ib を測定し、前記変圧
器3に直流成分Ia が流入するために生じる変圧器3の
偏励磁により前記励磁電流Ib に現出したピークaを検
出するピーク検出回路6、及びそのピーク値mを演算し
てそれと対応した直流成分Ia を検出する演算回路7を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は系統連系システムに関
し、詳しくは、燃料電池や太陽電池などの直流電源及び
インバータからなる分散電源を変圧器を介して系統と連
系させ、前記インバータの出力側に接続された変圧器に
流入する直流成分を検出し得る系統連系システムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、図8に示すように太陽電池等の
直流電源1及びその直流電源1からの直流電力を交流変
換するインバータ2からなる分散電源を柱上変圧器など
の変圧器3を介して系統電源4と連系させ、前記直流電
源1及び系統電源4から負荷〔図示せず〕に電力供給す
るようにした系統連系システムがある。
【0003】前記系統連系システムに使用される分散電
源のインバータ2には、その出力側に直流成分が流出し
ないように絶縁トランスを内蔵したものがあり、例え
ば、特開平2−307374号公報に開示されたものが
ある。
【0004】この特開平2−307374号公報に開示
された電力変換装置では、インバータの出力側に接続さ
れた変圧器のインバータ側電流及び系統電源側電流を測
定し、その両者の差から励磁電流のバランス状態を検出
しようとするもので、変圧器のインバータ出力側に直流
成分が流入している場合には、その偏励磁を打ち消すよ
うにインバータを制御することにより、変圧器への前記
直流成分の流入を未然に防止するようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した絶
縁トランスを内蔵したインバータでは、その絶縁トラン
スを内蔵する分だけインバータが大型となりコストアッ
プを招来するため、近年では、絶縁トランスを内蔵しな
いインバータが開発されている。この種のインバータで
は、偏励磁を打ち消すように制御しているが、絶縁トラ
ンスを内蔵したインバータとは異なり、インバータの直
流側と商用系統間に絶縁がとれず直流成分の流出を完全
に防止することができないため、その変圧器に流入する
直流成分を検出し、その検出値が許容値を超える場合に
はインバータを停止させる必要がある。
【0006】また、前記絶縁トランスを内蔵したインバ
ータであっても、正常動作時は特に問題ないが、スイッ
チの動作不良や劣化、故障などの原因により、前記直流
成分が流出することがある。このような場合も、インバ
ータの制御だけでは直流成分の流出を未然に防止するこ
とができないので、その直流成分を検出してその検出値
が許容値を超えるようであれば、インバータを停止させ
る必要がある。
【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、インバータの
出力から変圧器へ流出する直流成分を簡便な手段により
検出し得るようにした系統連系システムを提供すること
にある。
【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、本発明の第1の特徴は、直流電源
からの直流を交流変換するインバータの出力側に変圧器
を接続し、その変圧器を介して前記インバータを系統電
源と連系させた系統連系システムにおいて、前記変圧器
の系統電源側に電流検出器を設け、その電流検出器によ
り変圧器の系統電源側に流れる励磁電流を測定し、前記
変圧器のインバータ出力側に直流成分が流入するために
生じる前記変圧器の偏励磁により前記励磁電流に現出し
たピークを検出するピーク検出回路、及びそのピーク値
を演算してそれと対応した直流成分を検出する演算回路
を設けたことである。
【0009】また、本発明の第2の特徴は、直流電源か
らの直流を交流変換するインバータの出力側に変圧器を
接続し、その変圧器を介して前記インバータを系統電源
と連系させた系統連系システムにおいて、前記変圧器の
系統電源側に電流検出器を設け、その電流検出器により
変圧器の系統電源側に流れる励磁電流を測定し、その励
磁電流を周波数分析して、前記変圧器のインバータ出力
側に直流成分が流入するために生じる前記変圧器の偏励
磁により前記励磁電流に現出した高調波の含有率を演算
してそれと対応した直流成分を検出する演算回路を設け
たことである。
【0010】
【作用】第1の発明では、変圧器の系統電源側に設けた
電流検出器により、その前記変圧器の系統電源側に流れ
る励磁電流を測定する。前記変圧器のインバータ出力側
に直流成分が流入するため変圧器に偏励磁が発生する
と、前記変圧器の系統電源側に流れる励磁電流にピーク
が現出する。このピークをピーク検出回路により検出
し、そのピーク値を演算回路により演算してそれと対応
した直流成分を検出する。
【0011】第2の発明では、変圧器の系統電源側に設
けた電流検出器により励磁電流を測定し、前記励磁電流
を演算回路により周波数分析する。前記変圧器のインバ
ータ出力側に直流成分が流入するため変圧器に偏励磁が
発生すると、前記変圧器の系統電源側に流れる励磁電流
に高調波が現出する。この高調波の含有率を前記演算回
路で演算して前記直流成分を検出する。
【0012】
【実施例】以下、太陽光発電システム等の分散電源と系
統電源の連系に適用される系統連系システムの実施例を
図1乃至図7に示して説明する。
【0013】図1に示す実施例では、太陽電池や燃料電
池などの直流電源1、及びその直流電源1からの直流電
力を交流変換するインバータ2からなる分散電源を柱上
変圧器などの変圧器3を介して系統電源4と連系させ、
前記直流電源1及び系統電源4から負荷〔図示せず〕に
電力供給するようにしている。尚、前記インバータ2は
絶縁トランスを内蔵するもの又は内蔵しないもののいず
れであってもよい。
【0014】この実施例の特徴は、前記インバータ2の
出力側に接続された前記変圧器3の系統電源側に電流検
出器5を設け、その電流検出器5により変圧器3の系統
電源側に流れる励磁電流Ib を測定し、前記変圧器3の
インバータ出力側に直流成分Ia が流入するために生じ
る変圧器3の偏励磁により前記励磁電流Ib に現出した
ピークa〔図2(b)参照〕を検出するピーク検出回路
6、及びそのピーク値mを演算してそれと対応した直流
成分Ia を検出する演算回路7を設けたことにある。
【0015】前記実施例では、変圧器3の系統電源側に
設けた電流検出器5により、その前記変圧器3の系統電
源側に流れる励磁電流Ib を測定する。この時、前記イ
ンバータ2から変圧器3のインバータ出力側に直流成分
Ia が流入するため変圧器3に偏励磁が発生すると、図
2(b)に示すように前記変圧器3の系統電源側に流れ
る励磁電流Ib にピークaが現出する。尚、前記変圧器
3のインバータ出力側に直流成分Ia が流入していなけ
れば、図2(a)に示すように変圧器3の系統電源側に
流れる励磁電流Ib にはピークaが現出しない。
【0016】ここで、一般に変圧器3が直流成分Ia に
より偏励磁された場合、変圧器3の系統電源側に流れる
励磁電流Ib に現出したピーク値は、変圧器3のインバ
ータ出力側に流入した直流電流に比例する。その結果、
図3に示すように前記励磁電流Ib に現出したピーク値
〔ピーク/定格ピーク〕(%)と変圧器3のインバータ
出力側に流入した直流電流(A)とがリニアに対応した
関係となる。従って、このピークaをピーク検出回路6
により検出し、そのピーク値mを演算回路7により演算
してそれと対応した直流成分Ia を検出する。尚、前記
直流成分Ia の検出値が許容値を超える場合には、その
検出値と許容値との比較結果に基づいてインバータ2を
停止させるようにすればよい。
【0017】前記ピーク検出回路6では、励磁電流Ib
を系統電源側電圧として取り出し、検出信号発生回路8
〔図1参照〕により、その励磁電流Ib の1サイクルご
とのピークaを検出するが、この時、励磁電流位相が電
圧位相よりほぼ90°遅れているため、励磁電流Ib の
ピークaが電圧零点付近で現われるので〔図2(b)参
照〕、前記ピークaの検出タイミングを電圧零クロスポ
イントの例えば±1msec程度とすることにより、負荷電
流の大小にかかわらず励磁電流Ib のピーク検出を確実
に行うことができる。
【0018】尚、図3は、3種の変圧器〔容量:10k
VA,50kVA,133kVA〕の場合についての実
験結果であり、また、図4は容量が10kVAの変圧器
において、励磁電流Ib のピーク値と直流電流との関係
で実験値と計算値〔同図(a)〕、及び励磁電流波形で
実験波形と計算波形〔同図(b)〕がほぼ完全に一致す
ることが明らかであり、これにより、前記ピーク値mを
演算回路7により演算してそれと対応した直流成分Ia
を検出することが可能である。
【0019】また、図5に示す実施例は、図1に示す実
施例と同一のシステム構成、即ち、直流電源1及びイン
バータ2からなる分散電源を柱上変圧器などの変圧器3
を介して系統電源4と連系させたシステム構成を前提と
する。
【0020】この実施例の特徴は、前記インバータ2の
出力側に接続された変圧器3の系統電源側に電流検出器
5を設け、その電流検出器5により変圧器3の系統電源
側に流れる励磁電流Ib を測定し、その励磁電流Ib を
周波数〔フーリエ〕分析して、前記変圧器3のインバー
タ出力側に直流成分Ia が流入するために生じる変圧器
3の偏励磁により前記励磁電流Ib に現出した〔例え
ば、第2、第3〕高調波bの含有率を演算してそれと対
応した直流成分Ia を波形歪みとして検出する演算回路
9を設ける。尚、第3高調波は定常的に存在するが、第
2高調波は系統にほとんど存在しないため、その第2高
調波を検出対象とすれば、直流成分Ia の検出が容易と
なる。また、高調波bについて、その含有率を演算する
ことにより波形歪みの程度が明確に把握することができ
る。
【0021】前記実施例では、変圧器3の系統電源側に
設けた電流検出器5により励磁電流Ib を測定し、前記
励磁電流Ib を演算回路9により周波数〔フーリエ〕分
析する。この時、前記変圧器3のインバータ出力側に直
流成分Ia が流入する偏励磁が発生すると、図6(b)
に示すように前記変圧器3の系統電源側に流れる励磁電
流Ib に高調波bが現出する。尚、前記変圧器3のイン
バータ出力側に直流成分Ia が流入していなければ、図
6(a)に示すように変圧器3の系統電源側に流れる励
磁電流Ib には高調波bが現出しない。
【0022】ここで、一般に変圧器3が直流成分Ia に
より偏励磁された場合、変圧器3の系統電源側に流れる
励磁電流Ib に現出した高調波bは、変圧器のインバー
タ出力側に流入した直流電流に比例する。図7は、3種
の変圧器〔容量:10kVA,50kVA,133kV
A〕の場合について行われた実験結果であり、同図
(a)は第2高調波、同図(b)は総合高調波について
の実験結果である。尚、同図において、横軸は変圧器に
流入する直流電流を定格交流電流に対する割合(%)で
示し、縦軸は第2高調波又は総合高調波を変圧器が定格
負荷運転状態での含有率(%)で示す。
【0023】その結果、同図に示すように前記励磁電流
に現出した高調波〔第2高調波又は総合高調波〕と変圧
器3に流入した直流電流とがリニアに対応した関係とな
る。従って、この高調波bの含有率を前記演算回路9で
演算して前記直流成分Ia を波形歪みとして検出する。
尚、前記直流成分Ia の検出値が許容値を超える場合に
は、その検出値と許容値との比較結果に基づいてインバ
ータ2を停止させるようにすればよい。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、変圧器の系統電源側に
設けた電流検出器により励磁電流を測定し、前記変圧器
のインバータ出力側に直流成分が流入するために生じる
変圧器の偏励磁により、前記励磁電流に現出するピーク
又は高調波を検出し、そのピーク値又は高調波の含有率
を演算回路により演算する。これにより、インバータの
制御だけでなく、スイッチの動作不良や劣化、故障など
の他の原因により前記偏励磁が発生して変圧器のインバ
ータ出力側に直流成分が流入しても、その直流成分を確
実に検出することができ、信頼性の高い実用的価値大な
る系統連系システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る系統連系システムの実施例を示す
回路ブロック図
【図2】(a)は変圧器に直流成分が流入しない場合で
のインバータ出力側の電圧及び励磁電流を示す波形図、
(b)は変圧器に直流成分が流入する場合でのインバー
タ出力側の電圧及び励磁電流を示す波形図
【図3】変圧器のインバータ出力側に流れる直流電流に
対する系統電源側の励磁電流に現出したピーク値との関
係を示す特性図
【図4】(a)は直流電流に対する励磁電流のピーク値
との関係で、実験値と計算値のデータを示す特性図、
(b)は励磁電流の実験波形と計算波形との関係を示す
波形図
【図5】本発明の他の実施例を示す回路ブロック図
【図6】(a)は変圧器に直流成分が流入しない場合で
のインバータ出力側の電圧及び励磁電流を示す波形図、
(b)は変圧器に直流成分が流入する場合でのインバー
タ出力側の電圧及び励磁電流を示す波形図
【図7】変圧器のインバータ出力側に流れる直流電流に
対する系統電源側の励磁電流に現出した高調波との関係
を示す特性図で、(a)は第2高調波、(b)は総合高
調波である。
【図8】太陽光発電システム等の系統連系システムの一
例を示す回路ブロック図
【符号の説明】
1 直流電源 2 インバータ 3 変圧器 4 系統電源 5 電流検出器 6 ピーク検出回路 7 演算回路 9 演算回路 Ia 直流成分 Ib 励磁電流 a ピーク b 高調波 m ピーク値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝原 和人 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】 直流電源からの直流を交流変換するイン
    バータの出力側に変圧器を接続し、その変圧器を介して
    前記インバータを系統電源と連系させた系統連系システ
    ムにおいて、前記変圧器の系統電源側に電流検出器を設
    け、その電流検出器により前記変圧器の系統電源側に流
    れる励磁電流を測定し、前記変圧器のインバータ出力側
    に直流成分が流入するために生じる前記変圧器の偏励磁
    により前記励磁電流に現出したピークを検出するピーク
    検出回路、及びそのピーク値を演算してそれと対応した
    直流成分を検出する演算回路を設けたことを特徴とする
    系統連系システム。
  2. 【請求項2】 直流電源からの直流を交流変換するイン
    バータの出力側に変圧器を接続し、その変圧器を介して
    前記インバータを系統電源と連系させた系統連系システ
    ムにおいて、前記変圧器の系統電源側に電流検出器を設
    け、その電流検出器により前記変圧器の系統電源側に流
    れる励磁電流を測定し、その励磁電流を周波数分析し
    て、前記変圧器のインバータ出力側に直流成分が流入す
    るために生じる前記変圧器の偏励磁により前記励磁電流
    に現出した高調波の含有率を演算してそれと対応した直
    流成分を検出する演算回路を設けたことを特徴とする系
    統連系システム。
JP7168748A 1995-07-04 1995-07-04 系統連系システム Withdrawn JPH0921834A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435810A (zh) * 2011-09-14 2012-05-02 北京国基科技股份有限公司 一种交流电中检测直流分量的方法及装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435810A (zh) * 2011-09-14 2012-05-02 北京国基科技股份有限公司 一种交流电中检测直流分量的方法及装置

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