JPS6192131A - 電源装置 - 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 この発明は電力系統と連系して負荷へ給電するための太
陽電池あるいは燃料電池等を用いた電源装置に関するも
のである。

従来例の構成とその問題点 燃料電池あるいは太陽電池などを用いた電源装置を電力
系統と連系させる場合、電力系統側が停止（開放）して
も電源装置は確立して電源装置から負荷へ給電されるた
め、負荷の保守点検時等において作業員に対する安全性
の面で問題がある。

上記のような問題点を解消すべく、従来の電源装置（単
相または３相）は、第４図に示すように、ミノｊ系統１
に接続し、負荷２へ電力系統ｌと連系して給電するよう
に構成してあり、具体的には、例えば太陽電池３によっ
て自動式のインバータ４を駆動してインバータ４より電
力系統１と同じ周波数の交流出力を発生させるようにし
、インバータ４の出力端を連系用変圧器５を介して電力
系統ｌに接続している。そして、制御回路６は、変流器
７を介して電力系統ｌへの流出電流１　、を検出すると
ともに、変圧器８を介して系統電圧れを検出し、制御回
路６によって両者より第（１１式にもとづいて有効電力
Ｐ、を求めるか、あるいは流出電流■、を基本波ベース
で９０度ずらせた電流ＩＳ′を作り、第（２）式にもと
づいて無効電力ＱＳを求め、電力系統ｌ側がスイッチ９
のオフによって停止することによる有効電力Ｐ、あるい
は無効電力Ｑ、の変化量または変化率を検出し、それら
のレベルが所定値を越えたときに電力系統１が停止した
とみなしてインバータ４に停止信号を与え、インバータ
４から負荷２への給電を停止し、安全性を確保するよう
になっている。

しかしながら、このような従来の電源装置においては、
負荷２とインバータ４の出力とがほぼ完全にバランスし
ていた場合、Ｐｓ、Ｑｓの変化量ΔＰｓ、ΔＱｓが Δ　ＰＳ＃ΔＱ、＃０　　　　　　　　・・・・・・（
３）となり、電力系統１が開放されても有効電力Ｐ。

および無効電力ＱＳが変化せず、電力系統１が開放され
たことを検出できないことになる。一方、負荷２が変化
（クーラー等の起動、停止）したときにも、有効電力Ｐ
、および無効電力Ｑ、が変化し、電力系統ｌが開放され
ていないのにインバータ４を停止させるおそれがあった
。

このように、従来のものでは負荷２の状態等によって電
力系統１の開放が検出されたり、されな。

かったりし、また、電力系統ｌが開放されていないのに
、誤ってインバータ４を停止させてしまうという問題が
あり、（ε頼性に欠けていた。

発明の目的 この発明は電力系統の停止（開放）を確実に検出してイ
ンバータの動作を停止す゛ることができ、しかも誤動作
を防止するこ１とができる電源装置を提供することを目
的とする。

発明の構成 この発明の電′／Ｑ装置は、電池と、この電池の電圧を
交流電圧に変！桑するインバータと、負荷に給電する電
力系統に前記インバータを接続して前記インバータと前
記電力系統とを連系させる連系用変圧器と、前記連系用
変圧器の系統側電圧（または電流）を検出する電圧（ま
たは電流１）検出部と、この電圧（または電流）検出・
部により検出された系統側電圧（または電流）に含まれ
る高調波成分を抽出する高周波電圧（または電流）抽出
部と、この高調波電圧（または電流）抽出部により抽出
された高調波電圧（または電流）のレベルの所定値以上
（所定値以下）のときに前記インバータにインバータ停
止信号を与えるレベル弁別゛器とを備える構成にしたこ
とを特徴とする。

ここで、この発明における電力系統の停止（開放）を検
出する原理について説明する。

自動式のインバータは、直流電圧をスイッチング素子の
オンオフによって矩形波として切り出し、その平均的出
力が系統用”波数に等しい正弦波電圧として得るもので
あり、原理的に多くの高調波成分を含んでいる。また“
、回路パラメータの誤差により理論高調波以外の高調波
電圧も発生する。

今、インバータ出力電圧■１に含まれている第ｎ次調波
電圧Ｖｎに着目する。連係された電力系統のインピーダ
ンスは連系用変圧器のインピーダンスＸＴに比べて十分
小さいと考えら、れ゛るので、′これを無視して考える
と、インバータが電力系統と連系している場合に連系用
変圧器から電力系統に流出する第ｎ調波電流！。の振幅
Ｉ。は、となり、連系用変圧器の系統側電圧ｖｏに含ま
れる第ｎ調波電圧Ωｏｎの振幅Ｖ。０は ■ｏ　ｎ　＃０　　　　　・・・・”（５）となる。た
だし、負荷インピーダンス（Ｒ（、＋ｊＸＬ）はインピ
ーダンスＸ、に比べて十分大きいと考えられる（ＲＬ≧
ｌＯ〜２０　ｘＴ）。　　　　　　−一方、電力系統が
停止すると、第ｎｌ波電流■。

の振幅■。は、 となり、第ｎ　ｔｒｍ波電圧■ｏｎの振幅ＶＯｎはＶｏ
ｎ　＃■ｎ　　　　　　　・・・・・・（７）となり、
第ｎ調波電流Ｉｎの振幅Ｉ。は、電力系統が停止すると
、連系している場合より減少し、第ｎ調波電圧Ｖ。口の
振幅■。ｎは電力系統が停止すると、逆に連系している
場合より増加することになり、第ｎ調波電流Ｉ。または
第ｎ調波電流Ｉｎの振幅Ｉ。、Ｖｏ。をレベル弁別すれ
ば電力系統が停止しているかどうかを判定することがで
きる。

実施例の説明 この発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説
明する。この電源装置（単相または３相）は、第１図に
示すように、太陽電池２１の出力を自助式のインバータ
２２に与え、インバータ２２より出力されるインバータ
出力電圧■１を連系用変圧器２３を介し電力系統２４（
電圧Ｖ、）と連系して負ｒｉ２５に給電するようになっ
ており、インバータ２２の点弧制御は点弧制御回路２６
が行うようになっている。

逆圧判定回路２７は、変圧器３９を介して連系用変圧器
２３の系統側電圧※。を取込むとともに、変流器４０を
介して連系用変圧器２３の系統側電流Ｉ、を取込む。

つぎに、逆圧判定回路２７について第２図により詳しく
説明する。この逆圧判定回路２７は、系ｆｎ（第０８１
１波の周波数）の信号検出用フィルタ分、すなわち、第
ｎ調波成分■。、ＶＯｎをそれぞれ抽出し、２東回路３
０．３１およびリップル除去用のフィルタ３２．３３に
それぞれ通すことにより直流化し、さらにレベル弁別器
３４．３５に加え、レベル弁別器３４．３５の出力をア
ンドゲート３６およびオアゲート３７に加え、アンゲー
ト３６またはオアゲート３７の出力をインバータ停止信
号として点弧制御回路２６へ与えるようになっている。

以下、第３図にもとづいて動作を詳しく説明す　゛る。

インバータ２２には第３図（Ａ）に示すような高調波を
含んだインバータ出力電圧■１が現れているものとする
。

電力系統２４と連系している場合に、系統側電流Ｉ、に
は第３図（Ｃ）に示すように高調波が多く含まれて（時
刻ｔ１以前）、系統側電圧■。

（＝Ｖ、）には第３図（Ｂ）に示すように第ｎ　ｇＰｆ
４波電圧Ωｏｎはほとんど含まれない。

いずれも逆圧判定回路２７に加えられる。信号検出用フ
ィルタ２８は系統側電流Ｉ、のうち第ｎ　ＭＷｉ波電流
Ｉｎの成分のみを通し、この信号検出用フィルタ２８の
出力を２東回路３０に加え、さらにローパスフィルタ３
２に通すと、第３図（Ｅ）に示すような平均値Ｉβが得
られる。また、信号検出用フィルタ２９は系統側電圧Ｖ
。のうち第ｎ調波電圧Ｖ。０の成分のみを通し、この信
号検出用フィルタ２９の出力を２東回路３１に加え、さ
らにローパスフィルタ３３に通すと、第３図（Ｄ）に示
すような平均値Ｖβが得られる。

そして、平均値■β、Ｖβはそれぞれレベル弁別器３４
．３５に入力されるが、平均値■βがあるレベル上１以
上であり、平均値■βがあるレベルト２以下であるため
、レベル弁別器３４．３５の出力■γ、Ｖγはいずれも
「０」であり、アントゲ−）３６．３７の出力はいずれ
も第３図（Ｆ）に示すように「０」レベルであり、イン
バータ２２の停止は行わない。

電力系統２４が時刻ｔ１でスイッチ３８により遮断され
ると、系統側電流Ｉ、は第３図（Ｃ）に示すように含ま
れる第ｎ調波電流ｌ。が城少し、系統側電圧■。には第
３図（Ｂ）に示すように、第ｎ　ＩＪ波電圧ね。が現わ
れることになる。その結果、平均値■βが低下し、平均
値Ｖβが上昇することになり、平均値Ｉβがあるレベル
Ｌ１より下がり、平均値ＶβがあるレベルＬ２を越える
ため、レベル弁別器３４．３５の出力１ｒ、Ｖｒはいず
れも「１」レベルであり、アンドゲート３６゜３７の出
力はいずれも第３図（Ｆ）に示すようにｒｌＪレベルと
なるので、どちらの出力を用いてもインバータ２２を停
止させることができる。

なお、レベル弁別器３４．３５のしきい値レベルＬ１．
Ｌ２は、電力系統２４のインピーダンスと負荷２５．連
系用変圧器２３のインピーダンスがわかれば最適な値が
設定できる。

このように、この実施例は、連系用変圧器２３の系統側
電流Ｉ、の第ｎ調波電流Ｉ。の振幅と系統側電圧Ω。の
第ｎ調波電圧Ｖ。ｎの振幅を監視し、これらの振幅の大
小によって電力系統２４の停止を検出してインバータ２
２を停止させるようにしたため、負荷２５の状態に関係
なく、電力系統２４の断続を確実にかつ誤検出を生じる
ことなく検出してインバータ２２の運転制御を行え、信
頼性を高めることができる。

なお、上記実施例は太陽電池２１を用いたものを示した
が、燃料電池を用いる場合も同様にこの発明を適用でき
る。

発明の効果 この発明の電源装置によれば、電力系統の停止（開放）
を確実に検出してインバータの動作を停止させることが
でき、しかも誤動作を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図はそ
の要部の詳細ブロック図、第３図は同じく動作説明のた
めの波形図、第４図は従来例の回路である。 ２１・・・太陽電池、２２・・・インバータ、２３・・
・連系用変圧器、２４・・・電力系統、２５・・・負荷
・、２６・・・点弧制御回路、２７・・・逆圧判定回路
、３９・・・変圧器（電圧検出部）、４０・・・変流器
（電流；検出部）、２８・・・信号検出用フィルタ（高
調波電流抽・小部）、２９・・・信号検出用フィルタ（
高調波電圧抽出部）、３４．３５・・・レベル弁別器 第１因 Ｍ　２　図 第　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電池と、この電池の電圧を交流電圧に変換するインバー
   タと、負荷に給電する電力系統に前記インバータを接続
   して前記インバータと前記電力系統とを連系させる連系
   用変圧器と、前記連系用変圧器の系統側電圧（または電
   流）を検出する電圧（または電流）検出部と、この電圧
   （または電流）検出部により検出された系統側電圧（ま
   たは電流）に含まれる高調波成分を抽出する高調波電圧
   （または電流）抽出部と、この高調波電圧（または電流
   ）抽出部により抽出された高調波電圧（または電流）の
   レベルの所定値以上（所定値以下）のときに前記インバ
   ータにインバータ停止信号を与えるレベル弁別器とを備
   えた電源装置。