JPS6271428A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JPS6271428A
JPS6271428A JP60207925A JP20792585A JPS6271428A JP S6271428 A JPS6271428 A JP S6271428A JP 60207925 A JP60207925 A JP 60207925A JP 20792585 A JP20792585 A JP 20792585A JP S6271428 A JPS6271428 A JP S6271428A
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    • HELECTRICITY
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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、直流電源と交流系統の間に介在する電力変
換装置に係シ、特に交流系統に停電等の異常があった場
合に、これを検出し安全に停止することができる電力変
換装置に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
太陽電池あるいは燃料・電池は新エネルイーと呼ばれ、
この電力を実用的に使えるよう研究が進んでいる。これ
らのエネルギー源は直流電源として取シ出せるが、取扱
いは交流とした方が容易である。また1発電をした時に
すべての電刀を使用できるとは限らないので、交流系統
と連系し、余剰電力を系統に送シ出す方式がシステムの
最も効率の良い利用方法と考えられている。
第:5図は太陽光発電システムの系統図であり、太陽電
池の直流エネルギーを交流電力に変換して系統に送り出
すシステムである。太陽電池である直流電源11に接続
された電力変換装置12には、電力変換回路13があり
、電力変換回路13で直流を交流に変換する。電力変換
回路13の出力は交流系統14に接続され、その交流系
統14には負荷15が接続されている。
通常太陽電池のエネルギーは負荷15で消費され℃いる
が、発電エネルギーが余ると、余ったエネルギーを系統
に送シ出し、発電エネルギーが不足するとその分系統よ
シ供給する。電力変換装置12には、以下に述べる制御
回路、検出回路がある。交流系統14に接続された位相
検出回路21は、交流電圧位相と同期した正弦波信号S
ノを出力する。この信号S1を受ける基準信号発生回路
22は、−例として次のような構成をしている。直流電
圧基準設定器221にて設定された直流電圧基準信号は
直流電圧検出回路222を介して得られた直流電圧信号
と比較され直流電圧制御回路223で増幅される。
この出力信号が交流電流の振幅を決める交流電流振幅基
準となり、掛算回路2.24VCて信号S1と掛算され
て、出力交流電流基準信号S2を発生する。基準信号発
生回路22は以上の回路を含んでいる。信号S2は、電
流検出回路23を介して得られる交流電流信号と比較さ
れ、制御回路24を介して、電力変換回路13を構成す
るスイッチング素子に導通・非−導通信号を与えている
以上の構成によれば、入力直流電圧を一定とする制御が
実現でき、更にマイナーループとして電流制御回路を持
っていることから、交流電圧位相と同期した(すなわち
力率lの)正弦波電流分負荷15、あるいは交流系統1
4に流すことができる。別の例として、たとえば交流出
力電力に注目して制御するルーズを構成すれば、信号s
2に交流出力電力を最大とする基準を得ることもできる
。この制御方法は一般に最大電力制御と呼ばれている。
次に、位相検出回路21の詳細を第6図、第7図を参照
して説明する。位相検出回路21には交流系統14から
第7図(1)に示す正弦波状の電圧信号が与えられる。
波形整形回路211にて第7図(2)に示すOと1の矩
形波信号811に変換され、比較回路212にてこの位
相検出回路21の出力と密接な関係がある信号812(
第7図(3)に示される)と比較される。比較回路21
2の出力はたとえば第7図(4)に示されるようになり
、信号811に対し信号812が遅れていれば周波数増
加信号、進んでいれば周波数減少信号を出力し、常に同
期するよう動作している。この出力信号S13は、フィ
ルター回路213全通して平均化され、発振器回路21
4に与えられる。発振器回路214の出力はたとえば、
第7図(5)に示されるようにパルス列となるが、この
信号をカウントし、カウント値に応じたデータを読み出
すことによシ、正弦波発生回路215の出力には、交流
系統と同期した正弦波信号を得ることができる。分周器
216は発振器回路214の出力パルス列を分周し、比
較回路212に、交流系統と同じ周波数のt4ルスを帰
すために設けられている。通常この位相検出回路21は
PLL回路と呼ばれている。
以上の回路構成で、たとえば交流系統14に停電があっ
た場合、通常は、交流一系統14に接続された電圧異常
検出回路25が動作して、電圧異常を検出し、電力変換
装置12の運転を安全に止めることができる。これは、
電力変換装fill 2f介して発生する交流電力と、
負荷15が消費する交流電力にアンバランスがあるから
であり、電力供給が多い場合には過電圧に、電力供給が
少ない場合には不足電圧になるからである。しかし、た
とえばその時の電力供給と負荷の消費電力がほぼ同じに
なると、電力変換装置12が負荷15t−支えることに
なシ、もはや電圧異常検出回路25では交流系統の停!
!を検出てきない欠点があった。このような場合、たと
え交流系統側にし中断器等が設けられていて、そのしゃ
断器を切ったとしても、電力変換装置12は運転を継続
しているので、保守する際に非常に危険であるという欠
点もあった。
〔発明の目的〕
この発明は上記する欠点に対してなされたものであり、
電力変換装置の供給する電力と負荷が消費する電力がほ
ぼ同じで交流系統側に停電等の異常が生じたとしても、
その異常を充分早い時間で検出し、安全に停止すること
ができる検出回路を備え比電力変換装置を提供しようと
するものである。
〔発明の概要〕
上記発明の目的は以下の構成により達成することができ
る。すなわち、直流電源と、前記直流電源に接続され、
直流を交流に変換する電力変換回路と、前記電力変換回
路に接続される交流系統及びその負荷から成る構成にお
いて、前記電力変換回路の出力電圧或いは電流を前記交
流系統に対し所定の位相関係に制御するために、前記交
流系統の電圧位相を検出する位相検出回路、該位相検出
回路の出力信号に応じて出力電圧或いは電流の基準を発
生する基準信号発生回路、該基準信号発生回路に接続さ
れて出力電圧或いは電流を制御する制御回路、前記位相
検出回路に対して外乱を与える外乱発生回路、前記電力
変換回路の出力電圧或いは電流の位相或いは周波数が異
常となったことを検出する検出回路を具備することによ
り達成出来る。
〔発明の実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。
第1図が第4図と異なる箇所は、位相−検出回路31の
構成が変わシ、外乱発生回路32及び周波数異常検出回
路33が追加された点である0位相検出回路31の詳細
な内容を第2図に示す、第2図が第6図と異なる点は比
較回路212とフィルター回路213の間に加算回路3
11を設けた点である。この加算回路311は、本来の
信号813に外部からの外乱信号874を加算するため
に設けられている。
次に外乱発生回路32の詳細な内容を第3図に示す。同
図においてタイマー回路321から周期的に与えられる
タイミングにて、ノ譬ルス発生回路322でワンシ、、
トパルスが発生している。この信号が加算回路311に
与えられる信号S14となり、本来の同期させるべき信
号に対して外乱となるので、位相検出回路31の出力で
ある正弦波が同期からはずれようと動くことになる。次
に周波数の異常を検出する検出回路33の一例t−第4
図に示す。同図において入力される交流電圧信号は、波
形整形回路331にて、第7図(2)の波形と同様にO
,lの信号に直される。AND回路332にて、この信
号と発信器からの、p4ルス列の論理積上とり、上記交
流電圧信号の牛サイクルに対応したパルス列を得る。次
にカウンター回路にてこの半サイクル間のi4ルス数を
カウントし、設定器335に設定されたカウント値と比
較回路336にて比較し、所定値以上誤差が田た場合に
周波数異常と検出して、図示していない保護回路にて、
電力変換装置12の運転を止めることになる。
以上の構成にて、交流系統14に停電が発生−した場合
の検出方法について説明する。交流系統14が正常な状
態にあれば、第1図において外乱発生回路32から、所
定時間毎に位相検出回路31に外乱が与えられ電力変換
回路13の出力電圧或いは電流が変動したとしても、交
流系統14は充分に大きな容量を有していると考えられ
るので、その電圧位相に変化を受けない。
従って、位相検出回路31の基準となる位相信号811
が動かないため、外乱はこの位相検出回路31内の閉ル
ープにより吸収されてしまい、位相検出回路31の出力
信号81は直に交流電圧位相と同期した信号にもどって
しまう。ところが、交流系統14が停電していて、電力
変換回路13で供給する電力がすべて負荷15で消費さ
れていると、交流系統14の充容に大きな容量が期待で
tkなくなシ、電力変換回路13の出力電圧或いは電流
位相の変動がそのtま、位相検出回路3′1の基準であ
る位相信号811に帰ってきてしまう。従って外乱によ
シ基準まで動かされることになるので、交流系統14に
接続されている検出回路33で4、停mを周波数異常と
いう形で検出することができることになる。
以上の説明によシ、電力変換装FIt12は停電を検出
することができ、装eを安全に止めることができる。
一つの交流系統14に多数台の電力変換装置12が接続
され、その総供給電力と負荷15の消費電力がほぼ等し
い場合でも同様のことが生じる。この場合電力変換装置
によシ外乱の方向が別々であると、総合として周波数が
ずれないで停¥!Lを検出できない可能性もある。これ
に対し、同一の交流系統14に接続される電力変換装置
において外乱の方向をすべて同一方向としておけば、念
とえは周波数が上がる方向で外乱を与えれば、少しずつ
全ての電力変換装置により周波数が上げられていくので
、確実に停電を検出できるという効果が出てくる。
尚、外乱を与える回路、外乱の与え方等の一例を挙げた
が、この発明の主旨が実現できる回路であれば、これら
の回路にとられれないことは明らかである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、直流電源と交流系
統の間に介在する電力変換装置において、位相検出回路
に外乱を与える外乱発生回路及び位相或いは周波数が異
常となったことを検出する回路を設けたことにより次の
特徴を持った電力変換装置を提供することができる。
(1)電力変換装置の主制御方式によらず確実に停止m
を検出できる。
(2)同一系統に多数台の電力変換装置が接続されたと
しても確実に停電が検出できる。
【図面の簡単な説明】
81図はこの発明の一実施例上水すブロック図、第2図
、第3図及び第4図は第1図の位相検出回路、外乱発生
回路及び周波数異常検出回路の一実施例を示すブロック
図、第5図は従来装置のプロ、り図、第6図は第5図の
位相検出回路の一例を示すプロ、り図、第7図は従来装
置の動作を説明するための図である。 11・・・直流電源、 12−・・電力変換装置、13
・・・電力変換回路、14・・・交流系統、15・・・
負荷、21.31・・・位相検出回路、22・・・基準
信号発生回路、23・・・電流検出回路、24・・・制
御回路、25・・・電圧異常検出回路、32・・・外乱
発生回路、33・・・周波数異常検出回路。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流電源と、前記直流電源に接続され、直流を交
    流に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路に接続
    される交流系統及びその負荷から成る装置において、前
    記電力変換回路の出力電圧或いは電流を前記交流系統に
    対し所定の位相関係に制御するために、前記交流系統の
    電圧位相を検出する位相検出回路、該位相検出回路の出
    力信号に応じて前記電力変換回路の出力電圧或いは電流
    の基準信号を発生する基準信号発生回路、該基準信号発
    生回路の出力に応じて前記電力変換回路の出力電圧或い
    は電流を制御する制御回路、前記位相検出回路に対して
    外乱を与える外乱発生回路、前記電力変換回路の出力電
    圧或いは電流の位相或いは周波数が異常となったことを
    検出する検出回路を具備したことを特徴とする電力変換
    装置。
  2. (2)前記直流電源が太陽電池或いは太陽電池と蓄電池
    の組合せであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の電力変換装置。
  3. (3)前記外乱は、位相を進めるか遅らせるかいずれか
    一方の外乱を周期的に与えることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の電力変換装置。
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