CN1078761C - 系统连网发电机 - Google Patents

Abstract

提供了根据构成系统连网发电机的各构成部件的特性抑制输出波形失真的系统连网发电机。在具有使用调节导通占空比的斩波波形将太阳能转换成交流电电力转换单元、把上述转换的交流电与工业交流电系统联网的系统连网发电机中，检测从系统连网发电机供给系统的交流电的电流波形的失真，使检测到失真的斩波区间的360°后的斩波区间的导通占空比与上述失真一致而进行校正。

Description

系统连网发电机

本发明涉及将太阳能转换成交流电并与工业交流电系统连网的系统连网发电机，特别涉及抑制提供给该系统的交流电波形的失真的系统连网发电机。

作为现有的利用太阳能的发电装置，有在特开平7-203469号公报中记载的装置。

该装置是使从系统连网发电机输出的交流电和系统的交流电在零交叉点同相的装置，是防止由相位的偏离导致的波形失真的装置。

在这样构成的现有的系统连网发电机中，虽然可以通过使各波形的相位同相来抑制波形的失真，但不能抑制构成系统连网发电机的各构成部件所引起的失真。

本发明的目的旨在提供直接校正这些波形本身的失真的系统连网发电机。

本发明的系统连网发电机是一种具有使用调节导通占空比的电压斩波波形将太阳能转换成交流电的电力转换单元、并将上述转换的交流电与工业交流电系统联网的系统连网发电机，包括检测从系统连网发电机向系统供给交流电的电流波形的失真、使检测到失真的斩波区间的360°后的斩波区间的导通占空比与上述失真一致而进行校正的校正单元，因此，能够根据电流波形的失真来校正导通占空比。

另外，本发明的系统连网发电机是一种具有使用调节导通占空比的电压斩波波形将太阳能转换成交流电的电力转换单元、并将上述转换的交流电与工业交流电系统联网的系统连网发电机，电压斩波波形以等间隔将一周期顺序分割成多个区间，对各区间设定可得到拟正弦波的导通占空比，在系统规定的相位时，从与该相位对应的区间连续地输出，同时，校正与360°后对应的同区间的导通占空比，使各区间的实际电流值达到理论上的电流值，便可改变导通占空比，校正由电流相位的偏离导致的失真和各个电子部件的特性导致的失真。

此外，通过与电流相位一致地使用系统的零交叉点，可以很容易地调准相位。

图1是表示本发明的系统连网发电机和空调机的关系的概略图；

图2是空调机的使用侧机组的控制电路的框图；

图3是表示串行电源、串行电路和微机的关系的电路图；

图4是空调机的热源侧机组4的控制电路图；

图5是系统连网发电机的控制电路图；

图6是U相系统电压检测电路、V相系统电压检测电路的电路图；

图7是系统电压的零交叉输入电路的电路图；

图8是太阳能电池电流检测电路的电路图；

图9是太阳能电池电压检测电路的电路图；

图10是表示从单相反相电路输出的拟正弦波的说明图；

图11是用于产生拟正弦波波形的流程图；

图12是表示拟正弦波的两个周期的波形的说明图；

图13是表示用于进行电流波形的校正的操作的流程图；

图14是表示太阳能电池的发电电力的累计值的变化和需求关系的说明图；

图15是用于进行需求控制的流程图；

图16是表示其他实施例的流程图；

图17是表示本发明的系统连网发电机和其他电器的关系的概略图；

图18是表示适配器和系统连网发电机的主要操作的流程图。

下面根据附图说明本发明的实施方案。

图1是表示本发明的系统连网发电机(由太阳能电池和系统连网发电机构成)和空调机(由使用侧机组和热源侧机组构成)的关系的概略图。

在该图中，1是太阳能电池，系统连网发电机2把从该太阳能电池1所得的太阳能转换成规定的交流电(单相3线式200V)后与工业电源系统连网。

3是使用侧机组，设置在空调室内侧，与热源侧机组4一起构成分离式空调机。从使用侧机组3向热源侧机组4提供交流电，另外，在使用侧机组3和热源侧机组4之间通过信号线进行相互间的控制数据的收发。另外，在该信号线中嵌入系统连网发电机2的信号线，结果构成了可在系统连网发电机2、使用侧机组3、热源侧机组4之间相互进行数据的收发。

购电仪表5和售电仪表6通过引入线与工业交流电源系统(例如安装在电线杆上的变压器)串联连接，购电仪表5示出了用户从系统所购的电量，售电仪表6示出了用户向系统侧出售的电量。

家用配电盘依次与购电仪表5、售电仪表6串联连接，向用户住宅内的各个电器配电。并且，该家用配电盘把单相3线制200V的交流电转换成单相100V的交流电。

系统连网发电机2的输出输出到家用配电盘(实质上是购电仪表5和家用配电盘7之间)，通过售电仪表6、购电仪表5将住宅中未使用的剩余发电电力供给系统。另外，通过使从系统连网发电机输出的交流电的电压比系统电压还高便可向系统购电。

图2是使用侧机组3的控制电路的框图。在该图中，11是插头，与家用配电盘7相连，接受单相100V的交流电的供给。

13a是连接器，可以从使用侧机组3向热源侧机组4供给交流电以及收发系统连网发电机2、使用侧机组3、热源侧机组4间的控制数据。亦即，连接器13a、连接器13b(搭载在热源侧机组上)都是在相同端子序号之间连接的连接器。连接成使连接器13α(从系统连网发电机伸出)的端子(2)、端子(3)插入到连接器13a、连接器13b的端子(3)之间。

14是电力继电器15的常开接片，通过闭合该接片14，在连接器13a的端子(1)和端子(2)之间输出从插头11所得的交流电。

16是利用微机17(具有多个模拟/数字转换输入端及输入输出端等的通用微机等)的输出而工作的驱动电路(通用缓冲电路或驱动电路等)，响应微机17的输出，使电力继电器15通电。另外，该通电在微机判定空调机在正常地运转时进行。

18是上下挡板电机(步进电机等)，使用于改变从使用侧机组3向室内排送的空调空气的排送方向的上下挡板的角度与步进数一致而变化。亦即，该步进电机响应从微机17输出的正向旋转用脉冲/逆向旋转用脉冲，一步步地进行正向旋转/逆向旋转，可得到与微机17存储的输出数对应的旋转角度(挡板的角度)。

微机17首先输出步进电机18达到初始位置的设计角度所需的脉冲数，将使挡板全开/全闭的挡板的位置作为基准，设定以后的挡板角度与脉冲数的关系。

把挡板角度设定为期望的角度时，微机17就输出脉冲，直到挡板角度成为用遥控器操作设定的角度时为止。另外，自动进行设定时，微机17自动地使步进数增减，结果，挡板便摆动。并且，在制冷运转和供暖运转时，摆动的范围设定为不同。

19是左右挡板电机(步进电机等)，使用于改变从使用侧机组3向室内排送的空调空气的排送方向的左右挡板的角度与步进数一致而变化。步进电机19的操作与步进电机18的操作相同。

因此，通过控制挡板电机18和挡板电机19，能够上下左右任意地控制从使用侧机组3排送的空调空气的排送方向。

20是电机电源，21是控制电路电源，22是电流熔断器，与通过插头11相连的工业交流电源串联连接。22是温度熔断器，在使用侧机组3内的温度、微机17等电子部件的气氛温度变高时熔断，切断从控制电路电源21向微机17供给操作用电。

电机电源20输出例如直流48V、直流12V的恒定电压。将直流48V供给驱动电路24，把直流12V输出到控制电路用电源21，同时也是电力继电器15和步进电机18、19的驱动电源。控制电路电源21输出电子元件用的直流5V是恒定电压。

驱动电路24驱动风扇电机25(驱动用于向室内排送空调空气的风扇的无刷直流电机)，通过将六个开关元件(功率晶体管、功率场效应晶体管(FET)等)连接成三相桥式，使各个开关元件通/断，便可输出反复发生120°通电、60°不通电的三相交流电。

该三相交流电在一个周期内分割成六种通电方式，每60°一种。与转子每旋转60°对应地顺序切换通电方式，转子旋转一圈，就输出一周期的三相交流。亦即，通过顺序切换与转子的旋转位置对应的通电方式，转子继续旋转。

由于该电机25是直流电机等，所以，能够通过改变直流外加电压来改变该风扇电机25的转数。若提高外加电压，则转数变高，若降低外加电压，则转数下降。具体地说，可以斩波从电机电源20所得的直流48V的电压来改变外加电压，也可以用规定的导通占空比斩波供给风扇电机25的三相交流120°的通电、通过改变该导通占空比来改变实际外加电压。此时，增大导通占空比，外加电压便增大，减少导通占空比，外加电压就变小。

另外，转子的位置检测使用磁检测元件的输出来判断，或根据由转子的旋转产生的感应电压的变化来判断。

微机17根据该检测的转子的旋转位置控制驱动电路24的开关元件的通断，以得到上述对应的通电方式，同时，为得到规定的旋转数，调节外加电压，以便在风扇电机25上施加所需的电压。

另外，作为该风扇电机25的控制，有基于室温和设定温度(期望温度)的差、根据预先确定的特定进行自动地改变转数的自动运转和固定为期望的转数的手动运转等。

图3是表示串行电源28、串行电路29和微机17的关系的电路图。在该图中，还以各连接器13a-13c的连接示出了热源侧机组4的串行电路40与微机41以及系统连网发电机2的串行电路70与微机71的关系。

串行电源线路28包括通过电流熔断器22与100V的工业交流电源相连的输出直流5V的恒定电压电路28。该恒定电压电路28可以使用通用的恒定电压用IC等来构成。

该恒定电压电路28的输出通过顺方向相连的二极管29、电阻30、信号输出用光电耦合器31的受光元件、信号接收用的光电耦合器32的发光元件与连接器13a的端子(3)串联连接。另外，连接器13b的端子(2)是电线的一端，与连接器13a的端子(2)相连，共同用作恒定电压电路28的接地端的输出。

由于该串行电路27和系统联系发电机的串行电路70、热源侧机组4的串行电路40具有相同的结构，所以，三个串行电路与恒定电压电路28串联连接。

串行电路28的信号输出用的光电耦合器31的发光元件按照微机17的输出来通/断，通常(为接收信号而处于待机状态时)为导通。另外，信号接收用光电耦合器32的受光元件在用输出用电阻将该通/断输出改变成电压的变化后，输出到微机17。通常(不接收信号时)为导通，向微机17的输出为高电压(在本实施例中为+5V)。

因此，在微机17输出信号时，根据公共协议和数据格式，使用通/断信号来使光电耦合器31的发光元件导通/截止。该通/断信号转换成恒定电压电路28的输出的通/断，通过各串行电路29、40、70的信号接收用的光电耦合器的受光元件的通/断传递给各微机。

接收信号时，全部串行电路的信号接收用光电耦合器接收通过使任一串行电路的信号输出用光电耦合器通/断所得的恒定电压电路28的输出的通/断，向各微机输出信号，由于在该信号中设定指定了接收目的地的代码，所以，将仅与该代码对应的微机接受的信号判断为有效，并在该控制中使用。

另外，在串行电路27中设有吸收噪声用的电容、光电耦合器保护用的齐纳二极管和电阻。

此外，在图2中，33是接收电路，接收来自无线电遥控器(使用红外线信号和电波、声波等无线信号)的信号(空调机的运转/停止信号、风扇电机25的空调空气的送风量的控制信号、改变送风方向的挡板电机18和19的控制信号、表示设定温度的信号、表示检测的室温的信号、使需求有效的信号、根据操作发送其他信号等的信号)，将该接收信号转换成规定的串行码后送给微机17。微机17在该串行码有效时，根据该信号进行控制。

34是显示LED单元，配置在接收电路33的受光单元的附近，用于显示运转/停止和定时运转等空调机的运转状态。

35、36是温度传感器，用于检测构成空调用的制冷循环的热交换机的温度以及安装在使用侧机组3的周围的室温。作为这些温度传感器，使用负特性热敏电阻等；微机17将与随温度变化而改变的电阻值对应的电压进行A/D转换(模拟/数字转换)，用于读入控制。

37是服务显示用LED单元，用于复原显示在空调机中发生异常情况时的异常记录。

38是开关单元，有试运转/正常运转/停止的运转方式开关和异常记录的显示用开关等。

图4是热源侧机组4的控制电路，通过连接器13b的端子(1)、端子(2)所得的单相100V的交流电通过电流熔断器42、噪声滤波器43、扼流圈44，通过四个整流二极管和二个平滑用电容构成的倍压整流电路45转换成280V的直流电。该直流电通过噪声滤波器48、平滑电容47、电流熔断器48供给由六个开关元件(功率晶体管、功率FET等功率控制用开关元件)构成的三相反相桥路49。

50是制冷剂压缩机，构成上述空调制冷循环的一部分。该压缩机例如在其驱动源中包括三相感应电动机，另外包括三相直流无刷电动机等。

在使用三相感应电动机时，微机41将可得到为改善压缩机50的运转效率而预先设定的各频率的电压/频率值的三相拟正弦波供给压缩机50。亦即，这样的拟正弦波是根据期望频率的调制波和载波的大小使三相反相桥路49的六个开关元件通/断而得到的，该通/断可以通过微机41在理论上进行计算而得到。另外，供给压缩机50的三相交流电的频率取决于调制波的频率。

另外，51是驱动电路，是用于由微机41的输出使三相反相桥路49的六个开关元件通/断的功率放大电路。52是开关电源，从通过噪声滤波器53、电流熔断器54所得的直流电输出执行单元51用的电源、微机41用的电源及其他电器用的恒定电压电力。能够使用通用的恒定电压IC等。

另外，在压缩机50的驱动源使用三相直流无刷电动机时(图4所示的实施方案)，位置检测电路55检测压缩机50的转子的位置，为了得到与该转子的旋转位置相适应的通电方式，微机41设定三相反相电路49的各个开关元件的通/断的组合。

位置检测电路55将根据转子的旋转而在定子绕组上产生的感应电压的变化是大于还是小于与三相交流的中性点电压相当的电压而变化的输出供给微机41。微机41根据该位置检测器55的输出的变化时刻，计算压缩机50的转子的旋转位置。

其次，判断转子的旋转位置处于将一圈(360°)六等分(分隔成各60°的间隔)的哪个区间，为了在压缩机50中得到与该区间对应的三相通电方式(例如，各相反复进行120°通电、60°非通电的三相交流通电方式)，使三相反相电路49的各个开关元件通/断。

另外，该压缩机50的旋转数不是120°的连续通电的旋转数，而是以规定的周期斩波、同时通过改变该斩波的导通占空比来改变实际施加到定子绕组上的电压的旋转数。

56、57、58分别是由负特性热敏电阻构成的温度传感器，把与随温度而变化的电阻对应的电压供给微机41的A/D输入端。温度传感器56检测室外空气温度，温度传感器57检测压缩机50的温度，温度传感器58检测构成制冷循环的热源侧热交换器的温度，微机41用于控制这些温度传感器检测的温度。

59是步进电机，具有约500步的旋转步长，能够将规定的行程控制为500级。通过行程调节构成制冷循环的减压装置(膨胀阀)的减压量(膨胀量)。另外，该步进电机59的旋转步进按照通过驱动电路60的微机41的输出来进行。作为该控制，有与压缩机的转数对应地利用预定的特性控制步长的方法以及使制冷循环中的制冷剂的蒸发温度或冷凝温度通常成为恒定那样地对旋转步长进行增减控制的方法等。

61是风扇电机，用于驱动设在向热源侧热交换器送风的位置上的螺旋浆式风扇。与风扇电机25相同，在该螺旋浆式风扇电机61中也使用了直流无刷电机。同样，可以通过驱动电路62由微机41控制其转数。

63是制冷剂流路切换阀，切换制冷剂的流向，以便使使用侧热交换器起蒸发器作用的制冷方式和使用侧热交换器起冷凝器作用的采暖方式成为可能。可以使用通称的四通阀等。

64a、64b是切换切片，由微机41的各个输出通过电力继电器切换该切换切片。图4所示的状态是电力继电器未通电的状态。

把切换切片64a切换到二极管桥路65a一侧时，电流从切换切片64a一侧向切换切片64b一侧流动，将制冷剂流路切换阀63切换到一侧。相反，把切换切片64b切换到二极管桥路65b一侧时，电流从切换切片64b一侧向切换切片64a一侧流动，将制冷剂流路切换阀63切换到另一侧。由于该制冷剂流路切换阀63包括一旦切换就保持该状态的自保持机构，所以，在有必要切换制冷剂流路时，只要进行规定时间的向规定方向的通电即可。另外，以规定的间隔反复通电，防止偏离流路的自保持状态。

66是电流变压器，安装在能够测量热源侧机组4消耗的电流的位置上。在各个规定的周期，直接对该电流变压器输出的电流波形的瞬时值进行A/D转换，取入到微机41中。微机41在各个规定周期根据数值化的值的序列，从电流波形计算出有效值，在电流控制中使用。

电流控制控制压缩机50的旋转数即空调机的制冷能力，以使该热源侧机组消耗的电流不超过设定值。压缩机50的转数根据在使用侧机组2中将室温与设定温度的差及其变化作为输入、由调整的模糊运算所得的当前制冷能力的制冷能力的增减值来确定，使室温达到设定温度。该增减值是从使用侧机组2通过串行电路40发送的。

压缩机50的旋转数的设定除了在当前的转数中加上该增减值外，进而还利用校正后的转数进行更新。微机41使三相反相电路49的各个开关元件通/断以使压缩机50成为该转数。并且，压缩机50在起动时，作为初始值设定规定的转数。

这里，上述校正设定为随着耗电接近于设定值而不进行校正的范围、为不产生旋转数上升而进行校正的范围和为降低旋转数而进行校正的范围，以使压缩机50的消耗电流即热源侧机组的消耗电流不超过设定值。并且，在该消耗电流超过设定值时，就视为空调机进入异常状态，空调机停止运行，并进行异常显示。

因此，通过改变该设定值，基本上可以限制空调机的消耗电流。在来自使用侧机组的信号中设定该设定值，例如在一般家用空调机中，设定值是20A、17A、15A、10A等的值。

在从遥控器发送的信号通过使用侧机组3进行发送、并且需求的功能变得有效时，可以根据来自后述系统连网发电机2的增减信号，以1A为单位改变该设定值。

图5是系统连网发电机2的控制电路，微机71通过串行电路70与微机17、微机41进行信号的收发。在该电路中，72是将太阳能变换成电能的太阳能电池，通过保护用的二极管73将该发电输出贮存在电容74中。

75是单相反相电路，四个开关元件(IGBT等功率开关元件)连接成桥路，通过以规定的方式使各个开关元件通/断，可得到50Hz(或60Hz)的单相100V的拟正弦波。该拟正弦波经过由电感76、77、电容78构成的低通滤波器，在升压变压器79升压为50Hz的单相200V＋α(α为产生向系统的浪涌所需的电压)的交流电。该交流电通过图1所示的家用配电盘7提供给系统的电线。

80a、80b是连动的常开接片，通过对电力继电器81通电而闭合。该电力继电器81通过驱动电路(功率放大电路)82由微机71(英特尔公司制U83C196MH)控制通电/非通电，微机71在判定太阳能电池72不发电时或检测到某种故障时就打开常开接片80a、80b，把系统连网发电机与系统断开。

83是变压器初级电流检测电路，检测流向升压变压器79的初级即太阳能电池72一侧的电流。该电流在中心抽头(C.T.)作为交流电输出，直接提供给微机71的A/D变换端口。微机71每隔规定周期(例如每200US)对该波形进行A/D变换，作为随时间而变化的电流瞬时值输入，用于控制。

该控制首先由微机71把A/D转换后的电流值同作为表格数据存储在存储单元(ROM)中的理想电流波形数据(正弦波电流波形)的同相位时的电流值进行比较，进行使下一周期中的同相位的电压上升或下降的校正，使输出电流的波形接近于理想电流的波形，抑制输出电流的波形失真。

由于在50Hz时是20US的采样，所以理想电流波形的表格数据是20ms/200us＝100个数据，在60H时是84个数据。

理想波形数据可根据预先设定的基准数据，对所需电流的有效值分别将规定的比例乘以基准数据。

84是变压器次级电流检测电路，检测流向升压变压器79的次级侧即系统一侧的电流。该电路把在C.T.检测的电流波形通过全波整流电路(使用三洋电机株式会社制LA6324等通用IC的电路)，提供给有效值运算用IC(例如新日本无线株式会社制NJM4200)。该IC将C.T.检测的电流的有效值变换成电压的变化后，提供给微机71的A/D输入端口。微机71从该电压求取电流的有效值和系统连网发电机的的输出功率值，并在显示单元进行显示。

85、86分别是U相系统电压检测电路和V相系统电压检测电路，在输出到系统的电压中产生大于规定值的变化时，就停止向系统供给电力。该电路根据系统连网发电机输出的单相三线式200V的交流电检测中性点和U相间的电压、中性点和V相间的电压。这些检测电路是相同的，图6所示的电路是共用的。

在图6中，从系统一侧得到的端子间电压的变化经过构成全波整电路的IC(LA6324)提供给有效值计算用的ICNJM4200，将与有效值对应的直流电压提供给微机71的A/D转换端口。微机71用于控制A/D转换后的电压的有效值。

87是系统电压的零交叉输入电路，在判断为系统(交流电)的零交叉信号时将该信号输出到微机71。

图7是系统电压零交叉输入电路，将系统电压供给比较器88，当施加到该比较器88的输入端的电压的正负反相时，其输出也反相。比较器88的输出提供给光电耦合器89，在除去噪声、进行电压变换和电气绝缘后提供给微机71。微机71根据该输出的变化判断系统的零交叉点，控制开关元件的通/断信号的输出时序，使从单相反相电路75输出的交流电的零交叉点与系统的零交叉点一致，另外，还作为用于得到上述理想电流波形的电压校正的相位的基准时间。

88是具有个人计算机用I/F(接口)、在个人计算机与外部连接时用于连接信号线的接口电路。该电路是可按规定的标准(例如RS-232C)进行通信的电路，用可进行MAX232等RS-232C通信的通用IC来构成。通过使用该个人计算机用I/F88，可以利用个人计算机从外部控制系统连网发电机。

89、90是显示单元，分别将8段显示组合成三位，进行太阳能电池72的发电电力的显示、表示产生异常时的异常种类的代码的显示和初始设定时的导线调整值的显示等。来自微机71的输出信号由显示驱动电路(通用驱动用IC)91进行功率放大后，提供给该显示单元89、90，显示单元89、90根据该信号进行动态的点亮。

92是显示用LED，通过显示驱动电路91由微机71的输出信号来动态点亮。作为该显示，有表示系统连网发电机的运行的绿色的运行显示，表示在异常时打开的常开接片80a、80b的开闭状态的绿色显示、产生异常时点亮的红色显示和表示太阳能电池的发电电力不足时的状态的黄色显示等。

93是开关单元，是与微机71的输入输出端口连接成矩阵状的按钮开关或锁定式按钮开关，通过微机71的键扫描将这些开关的状态取入到微机71中，在控制中使用。作为开关的功能，有使改变调整值方式有效的开关、消去存储的表示异常经历的数据的开关和使系统连网发电机运行/停止的开关等。

94是EEPROM，是存储调整值和异常的简单经历的存储器。调整值是用于分别设定因各个系统而异的异常判断的基准值的值。

95是太阳能电池电流检测电路，检测从太阳能电池72输出的电流量，输入到微机71。

图8是太阳能电池电流检测电路95的电路图，96是DCCT(直流电流用电流检测变压器)，输出与从太阳能电池72输出的电流对应的电压。将该输出提供给有效值运算用的IC(NJM4200)，在该IC中得到与电流的有效值对应的电压。太阳能电池72的输出电流并不是纯粹的直流，还含有脉动电流成分，因此进行有效值运算来得到正确的电流值。微机71从A/D输入端口取入该电压，在规定的存储位置中存储与电压对应的电流值，在控制中使用。

97是太阳能电池电压检测电路，检测太阳能电池72的端子间的电压，将该电压输出到微机71中。图9是太阳能电池电压检测电路，图中98是V/F(电压/频率)变换用的IC(例如新日本无线株式会社制NJM4151)。

用电阻对太阳能电池72的端子间电压进行分压，提高指定量后，由电容99进行稳定化，施加到V/F变换用的IC98的电压输入端。该IC以与所加的电压对应的频率进行发送，将该发送使用输出电阻100输出，提供给光电耦合器101的发光元件。将光电耦合器101的输出提供给微机71，微机71测量该输出的频率，求取对应的电压。

102是IGBT驱动电路，是用于驱动构成单相反相电路75的开关元件(在本实施方案中，在使用IGBT、功率晶体管和功率FET时分别是晶体管驱动电路、FET驱动电路)的驱动电路。具体地说，就是将微机71输出的通/断信号放大到能驱动IGBT的电平的功率放大电路，由光电耦合器、放大电路等构成，可以使用通用驱动电路。

103是三次谐波检测电路，利用三次谐波的增加检测系统的停电、断线等异常，切断同系统连网发电机的连接。由带通滤波器、V/F(电压/频率)变换电路等构成(参考发明申请平7-146599号)。

若太阳能电池电压检测电路97的检测电压大于规定电压(大于取出发电电力的值)，则这样构成的系统连网发电机就利用单相反相电路75将太阳能电池72的发电输出变换成100V、50Hz或60Hz的拟正弦波的单相交流电。该单相交流电由升压变压器79变换成200V的单相交流电，若常开接片80a、80b闭合，就提供给系统。实际上，为使电力流向系统，应设定为比200V稍高，但在以下的说明中仍假定为200V。

此时，上述太阳能电池的发电电力通过微机71在显示单元89进行动态显示。

图10是表示从单相反相电路75输出的拟正弦波(正弦波是电流波形)的说明图。在该图中，为易于说明起见，将一个周期分割成16部分(区间1～区间16)。实际上，在50Hz时，一个周期为20ms，采样周期为200us，分割成20ms/200us＝100部分。同样，在60Hz时，分割成84部分。

一个周期的开始与从系统电压零交叉输入电路87输出的零交叉信号同步开始，从得到零交叉信号的时刻开始，依次输出分割成16部分的波形。并且，Vcc是平滑用电容74的端电压。

在每个周期中每180°两次输出零交叉信号，因此，可以将半周期的八个分割部分(区间1～区间8)作为一个循环。此时，下半周期是对上述八个分割部分(区间1～区间8)的输出的反相。

该波形的三个电位位置(+Vcc、0、-Vcc)是通过选择单相反相电路75的开关元件的通/断的组合来给定的。因此，通过依次改变通/断的组合，得到该拟正弦波。

TA、TB、TC三个期间中的任一期间构成十六个分割部分中的一个区间(例如参考从零交叉位置到第四个区间4)，期间TA和期间TC的时间相同。

因此，对应于各区间(1～16)，在存储单元存储与频率F(50Hz、60Hz)、TB值(时间)相对应的数据表格，可以在各个设定的区间在该值(时间)期间维持选择的通/断的组合。TA、TC的值是(200us-TB)/2。

图11是用于产生拟正弦波波形的流程图。在该流程图中，在步骤S1中进行各种初始设定后，微机71开始操作。接着，在步骤S2中，从存储在ROM94的数据表格中读出与所需的频率对应的数据，制作新的数据表格。

接着，在步骤S3中判断是各有来自系统电压零交叉输入电路87的输出，在有零交叉信号的输入时，在步骤S4时使“N＝1”后进入步骤S5。在步骤S3没有检测到零交叉信号时，就直接进入步骤S5。并且，因为该零交叉信号的判断是由微机71的中断进行处理的，所以，在任意时刻，若产生零交叉信号，则进行步骤S3的处理。

在步骤S5中，从新的表格中读出由变量N指定的区间TB的数据。然后，在步骤S6中，对太阳能电池的发电电压，该TB的数据根据预先确定的格式进行校正，以便得到设定为使太阳能电池在最佳工作点发电的拟正弦波的电流值。

在步骤S7中，由该校正的TB的值求出TA、TC的值，接着，在步骤S8、S9、S10中，在该值的期间，维持通/断信号的规定的组合。这样，产生图10所示的一个区间的波形。

另外，在步骤S8-S10中，对于维持规定通/断的组合的时间的计时，由于使用由计时到产生中断信号的定时器，所以，在定时器的计时期间即产生中断信号之前，微机71可以进行其他控制。

然后，在步骤S11中，令“N＝N＋1”，对下一区间计数，在步骤S12中判断为“N＞10”时，就在步骤S13中令“N＝1”，并使区间返回到最前头的区间。

接着，返回到步骤S5，生成了连续的拟正弦波。

图12表示这样生成的拟正弦波的两个周期的波形。在该图中，110是电流波形的夫真部分，对理论上的拟正弦波，是通过电子部件所持的感应电荷而产生的。该失真通过比较通过变压器的初级电流检测电路83所得的电流的瞬时值和理论上的电流值来进行判断。

该失真通过校正构成下一周期的同一区间(用符号111表示的区间)的TB的值而在下一周期进行校正。即，因为实际测量的电流波形的失真部分110比理论上的电流值小，所以，在区间111中将TB的值校正为“TB＝TB＋α”(α为正值)。另外，在实际测量的电流波形的失真部分110比理论上的电流值大时，可将α的值取为负。另外，该校正在所有的实际测量的电流值与理论值不同的区间中进行，对于每一周期，总是依次校正下一周期的值。

通过更新在图11所示流程图的步骤S2的“读入数据表格”而将校正后的TB值读入的数据的值可以进行该处理。

图13是表示该操作的流程图，在执行图11所示流程图的步骤S8、S9、S10期间并行地进行。若微机71的处理速率有裕度，则也可构成为在区间的切换时进行。

首先在步骤S20中读入变压器初级电流检测电路83检测的电流IG，该电流也可以是作为已读入的成为对象的区间的电流值。

在步骤S21、步骤S23中比较该电流值IG和设定为使太阳能电池在最佳工作点发电的拟正弦波的理论电流值的大小，在“理论电流值＞IG”时，就在步骤S22将对应区间的数据表格TB的值校正为“TB＝TB＋β”后进行更新，在“理论电流值＜IG”时，在步骤24将对应区间的数据表格TB的值校正为“TB＝TB－γ”后进行更新。由于这些β、γ的值与太阳能电池72的最大输出对应来适当地设定的，所以，可以是β＝γ，另外，为减少电流的变化幅度，这些β、γ的值是经数次校正后使IG成为理论电流值的数值。

通过对拟正弦波的各个区间进行这样的校正，可使太阳能电池总以最佳的状态发电，同时，拟正弦波的电流波形可以基本上不失真，能够向系统提供波形稳定的交流电。

在上面的实施例中，虽然先校正对电流波形的失真的数据表格的值、再进行用于得到太阳能电池的最佳操作的校正，但也可以先进行用于得到太阳能电池的最佳操作的校正、再进行对电流波形的失真的校正。此时，可以个别地设置对电流波形的失真进行校正用的数据表格，对每一周期更新该表格，并将该校正值加到对太阳能电池的最优工作状态进行校正的下一个表中。

进而，微机71用太阳能电池电流检测电路95检测的电流值和太阳能电池电压检测电路87检测的电压值求取太阳能电池72的发电功率，能够由该累计功率和对应负载的消耗功率输出控制负载运行的信号(需求信号)。

首先，将太阳能电池72的发电功率存储到存储单元中。接着，通过串行电路70得到空调机(特性负载)的热源侧机组43消耗的耗电值。该耗电值是热源侧机组4在电流控制中使用的电流值的积分值，大体上相当于负载(空调机)的耗电。

接着，通过串行电路70，根据从上述累计功率值减去该耗电值的累计功率值，将需求信号发送到热源侧机组4，限定空调机的运转能力。累计功率值充分地复原时，就解除需求信号。

图14是表示该关系的说明图。在该图中，P表示太阳能电池72的发电功率的累计值，P3是相当于负载(空调机)的三天耗电的值，P2是相当于负载(空调机)的两天耗电的值，P1是相当于负载(空调机)的一天耗电的值，根据空调机的运转能力、太阳能电池的最大发电功率等适当地选择设定该值。

区域A～区域C使用P3、P2、P1如图14那样地设定。进而，用该累计值P的下降和上升来适当地设定差动值。

在区域A，向热源侧机组4发送将最大运行电流改变为设定值的2/3的需求信号；在区域B，向热源侧机组4发送将最大运行电流改变为设定值的1/2的需求信号；在区域C，向热源侧机组4发送将最大运行电流改变为设定值的1/3的需求信号。另外，累计值不属于任一区域时，就解除需求信号。在将空调机的需求功能设定为有效时，这些信号才有效。

通过这样的控制，能够把空调机的年平均耗电抑制在太阳能电池的发电功率中。也就是说，对不需要空调机运行的日子的发电功率和以小功率运转时的剩余功率进行累计，通过在需要空调时使用该累计部分，可以使空调机的耗电小于太阳能电池的发电功率。

也就是说，这些功率的累计值是向系统售电的部分，在该售电的功率内运行空调机时实际上不花费空调费。易言之，通过售电，能够将系统用作电力的贮存机，太阳能电池的利用率基本上可以100％地有效利用。

图15是用于进行该操作(需求控制)的流程图。首先，在步骤S30中，系统连网发电机开始运行，在步骤S31中，在累计值P中设定初始值。该初始值可用开关来选择，该选择值是相当于空调机十天的耗电的值、相当于空调机七天耗电的值、相当于空调机五天耗电的值、相当于空调机三天耗电的值，根据系统连网发电机的设置(开始运行)季节来选择。最好在夏季和冬季等耗电多时将初始值设定得大、在春季和秋季等中间时期将初始值设定得小，但也可以一律地设定为相同的值。

在步骤S32中，将太阳能电池发电的功率加到累计值P中，在步骤S33中从累计值P减去空调机的耗电，求取控制中所用的累计值。

在步骤S34～S36中判断累计值是否在区域A～区域C中的哪一区域中，当累计值P在区域A中时，就进入步骤S37，向空调机的热源侧机组4输出用于将电流控制的设定值改变为其2/3的需求信号，当累计值P在区域B中时，就进入步骤S38，向空调机的热源侧机组4输出用于将电流控制的设定值改变为其1/2的需求信号，当累计值P在区域C中时，就进入步骤S39，向空调机的热源侧机组4输出用于将电流控制的设定值改变为其1/3的需求信号，当累计值P不在区域A-C中的任一区域中时，就进入步骤S40，向空调机的热源侧机组4输出使电流控制的设定值复原的信号。

图16是表示其他实施例的流程图，在该实施例中，利用累计值P是否大于P1来改变电流控制的设定值。

对与图15所示的流程图相同的操作，添加相同的步骤，说明从略。首先，在步骤S41中判断累计值P是否大于P1。“P＜P1”时，在步骤S42中就从热源侧机组4所得的电流控制用的电流设定值减去1A后的值作为新的电流设定值。此时，在步骤S43中判断为“电流控制值＞5”时，就在步骤S44中使“电流控制值＝5A”，使电流控制值不小于5A。另外，该下限值可以设定为任何合适的值。

在步骤S41中不满足“P＜P1”时，在步骤S45中，就将从热源侧机组4所得的电流控制用的电流设定值加上1A后的值作为新的电流设定值。此时，在步骤S46中判断为“电流控制值＞设定值”(设定值是在热源侧机组中初始设定的电流控制值即在使用侧机组3中设定的值)时，在步骤S47中使“电流控制值＝设定值”，使电流控制值不超过设定值。

在步骤S48中，将这样设定的电流控制值发送到热源侧机组，控制热源侧机组的运转能力。

也可以构成为只将步骤S41的判断结果发送到热源侧机组4、将与步骤S42～步骤S47相当的功能都委托给热源侧机组4。此时，需要热源侧机组4与该功能对应。在上面的说明中，对系统连网发电机与空调机的连接做了说明，但并不限于此，可以与具有需求功能的各种电器相对应。

因此，虽然系统连网发电机和空调机是分体地构成的，但空调机专用时也可以一体地构成。

另外，在适用于不具有需求功能的电器时，可以将电器与能够通/断电源供给的适配器相连，通过适配器控制电器的通/断。此时，可以使需求功能直接与电器的通/断相对应，电器的耗电可以由适配器检测，或从对适配器设定的选择值中选择相近的值。

图17是其他实施例，与图1相同的结构单元添加相同的符号。在该图中，200是适配器装置，201是电器，202是定时器装置，203是由适配器控制开闭的常闭接片，204是用于检测流向电器的电流的电流检测器。

电器201例如是设置在屋顶、地板下及长期不使用的房屋或空间中的换气扇，其驱动电源通过常闭接片203从家用配电盘7提供。

定时器装置202在每个规定周期或规定时刻使换气扇201运转一定时间，向换气扇201输出运转信号。

适配器200用电流检测器204判断换气扇201的运行/停止，同时检测换气扇201的消耗电流，将该状态发送到系统连网发电机2。适配器200响应来自系统连网发电机2的需求信号，控制常开接片203的开闭。

在这样构成的电器中，只要有太阳能电池的发电的电力的累计值，换气扇201就可以以一定的间隔运行一段时间。

即，实际上，换气扇的运行只利用太阳能电池来进行，而不需要向系统购电。

另外，作为电器，并不限于换气扇，只要是与这样的适配器对应的电器，都可以使用。

图18是表示该适配器200及系统连网发电机2的主要操作的流程图。在该流程图中，在步骤S50中求累计太阳能电池的发电量的累计值P。接着，在步骤S51中判断换气扇201是否运行，该判断根据适配器200是否检测到向换气扇201流入电流(是否流过大于规定值的电流)来判断。在换气扇201没有运转时，就返回到步骤S50，进行发电电力的累计。

在换气扇201运转时，进入步骤S52，根据从适配器200传送来的换气扇201的消耗电流，求取换气扇201的消耗电流，从累计值P中减去该耗电。

接着，在步骤S53中，进行累计值P“P＞0”的判断，“P＞0”时进入到步骤S54中，不使辅助继电器动作，常用接片203原样闭合，就可以使换气扇201运转。不满足“P＞0”时，就进入到步骤S55中，使辅助继电器动作，常闭接片203打开，停止换气扇201的运转。

此后，返回到步骤S50，重复进行发电电力的累计。

如上，有关本发明的第一方面，对应于电流波形的失真，在下次同相位的输出时进行失真校正，可以得到理论上的理想的电流波形。

另外，有关本发明的第二方面，通过调准输出到系统的电力的相位，防止由相位的偏离导致的波形失真，进而抑制各个电子部件的特性导致的失真，可以得到更理想的电流波形。

另外，有关本发明的第三方面，通过使系统连网发电机输出到系统的交流电的相位与系统的零交叉点一致，可以很容易地得到相位一致的基准。

Claims (6)

1.一种系统连网发电机，在这种发电机中，直流电根据脉宽调制理论变换成交流电，给工业交流输电线供应交流电，且其中交流电的一个周期根据脉宽调制理论分成多个部分，从而根据脉宽调制理论控制各该多个部分中的每一部分的导通占空比，所述系统连网发电机包括：

一个电流检测器，供检测从所述系统连网发电机供应给工业交流输电线的电流；

一个校正单元，供从该多个部分中判断所述电流检测器检测出的电流值与从预定正弦波形获得的预定电流值不同的含差值的部分，和用脉宽调制理论校正含相位超前所述含差值的部分360度的点的部分的导通占空比，从而当一个周期的交流电按脉宽调制理论从所判断的含差值的部分通过时使检测出的电流值达到自预定正弦波形获得的电流值。

2.如权利要求1所述的系统连网发电机，其特征在于，直流能量为太阳能。

3.如权利要求1所述的系统连网发电机，其特征在于，预定的正弦波形呈理论正弦波形。

4.如权利要求3所述的系统连网发电机，其特征在于，工业交流输电线电流波形预定的相位角按工业交流输电线的电流波形的电流方向变化着的角配置。

5.如权利要求3所述的系统连网发电机，其特征在于，它还包括一个存储器供存储预定正弦波形的数据。

6.如权利要求2所述的系统连网发电机，其特征在于，它还包括一个电力转换单元，供采用电压斩波波形将太阳能转换成交流电，电压斩波波形的导通占空比调节成可以给工业交流输电线提供经转换的交流电。

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