CN1085427C

CN1085427C - 系统的连结电源装置

Info

Publication number: CN1085427C
Application number: CN97111831.0A
Authority: CN
Inventors: 石田健雄; 萩原龙藏; 上妻信一; 岸均
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 2002-05-22
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: US5886890A; EP0817350B1; DE69738593T2; CN1170262A; EP0817350A3; EP0817350A2; DE69738593D1

Abstract

本装置设有由太阳电池模块和输出单相交流的逆变装置所组成多数AC模块。多数的AC模块在单相3线前配电线的R相和T相上，相互以每相同的个数进行连接。在各AC模块中设有3个连接极，多数的AC模块之间通过连接的连接电缆，依顺序进行相互连接。在AC模块中为了将其输出简单地进行转换到R相和T相上，并设有转换装置。同时，当AC模块和商用电力系统之间的连结被脱开时，为使AC模块进行独立的运转，而备有独立运转控制装置。

Description

系统的连结电源装置

本发明是有关AC模块和单相3线制配电线相连接的系统连结电源装置及其AC模块的应用。

近年来太阳电池借助逆变器装置与单相3线制的商用电力系统相连接，将太阳电池的发电电力供给家电用品等负荷的系统连结电源装置，已成为现实的实用化(日本第308780/1993号发明专利申请公开公报)。

例如，将输出约30V直流电压的6杖太阳电池模块相串联连接而形成180V。将所获得的180V直流电压通过逆变器装置而变换为100V的单相交流电力，其输出与单相3线制配电线R相和T相连结相接。

这样，过去的系统连结电源装置，为了将输入逆变器装置的直流电压达到180V和360V左右，往往使用多数枚，例如将6枚或12枚的太阳电池模块串联在一起进行使用。但是在这种情况下，只要是其中1枚太阳电池模块发生故障，与其相串联连接的所有太阳电池均不能使用。

此外，太阳电池模块与所设置的场所有关，由于时间区域，多枚太阳电池模块内的一部分处于建筑物等的背阴地，则其输出降低。这时由于每个太阳电池模块的发电状态相互不同，尽管采取对最佳动作点进行跟踪控制，也不可能从每个太阳电池模块中都取出最大电力，因此使变换为变流电力的效率降低。

而且，过去的系统连结电源装置，当商用电力系统中发生异常或停电时，其中设有使逆变器装置从商用电力系统脱联的连结保护装置。连结保护装置可迅速检测出停电和异常，在规定的时间内开启开闭器，将逆变器装置从商用电力系统中脱开，同时停止逆变器装置的运转。

因此，在异常和停电时，太阳电池的发电电力是无法利用的，这就是有效利用太阳光的存在问题。

本发明的目的是提供一个当部分太阳电池模块发生故障时，而没有发生故障的太阳电池模块照样可继续运转，同时尽管每个太阳电池模块的发电状况处于相互不同的情况，而从每个太阳电池模块中也可取得最大电力，从而获得高变换效率的系统连结电源装置。

本发明的另一个目的，是当商用电力系统和逆变器之间被脱开时，逆变器可继续独立进行运转，仍可有效地利用太阳电池的发电电力。

为实现上述目的，本发明提供一种系统连结电源装置，其包括：商用电力系统，该商用电力系统通过由2根电压线和1根中性线组成的R相和T相所构成的单相3线制配电线供电；通过开闭开闭器切换连结状态与脱开状态的连结保护装置；通过所述连结保护装置连接所述商用电力系统的配电线的负载侧的配电线，把太阳电池的发电电力通过逆变器装置供给至负载侧的配电线；其特征在于：该装置还设置有至少1个AC模块，该AC模块由1个太阳电池模块PVM和变换该太阳电池模块PVM的直流电力输出单相交流电力的逆变器装置VTU构成；所述AC模块有选择地连接在负载侧的配电线的R相或T相的任一个上；且设置有独立运转控制装置，该装置在所述AC模块与商用电力系统的连结通过所述连结保护装置脱开时，把与商用电力系统同种的电压及频率的信号供给至所述AC模块，使所述AC模块从所述商用电力系统独立并运转。

至少1个所述AC模块分别与负载侧的配电线的R相及T相连接。

所述多个AC模块分别与负载侧的配电线的R相及T相连接。

全部所述AC模块的输出方法相互一致，与R相连接的AC模块的个数及与T相连接的AC模块的个数相同。

其中各AC模块至少设置有3个连接极，该3个连接极由连接所述逆变器装置VTU输出的一个端子的1个连接极及择一地连接所述输出的另一个端子的2个连接极组成；其特征在于：通过把各AC模块的3个连接极通过连接电缆分别顺序连接，使所述多个AC模块之间相互顺序连接。

其中各AC模块至少设置3个连接极及与各连接极对应分别并联连接的3个连接极，其中3个连接极由连接所述逆变器装置VTU输出的一个端子的1个连接极及择一地连接所述输出的另一个端子的2个连接极组成；其特征在于：通过把AC模块的3个连接极与另外的AC模块的3个连接极通过连接电缆分别顺序连接，使所述多个AC模块之间相互顺序连接。

所述各AC模块设置有具有所述连接极的固定侧接头。

所述各AC模块设置有具有所述连接极的端钮极。

所述各AC模块设置有通过转换所述逆变器装置VTU的输出和所述连接极之间的连接，有选择地与所述R相或T相中的任何相进行连接用的转换开关。

其中各AC模块设置有一个固定侧接头和另一个固定侧接头，该固定侧接头具有连接所述逆变器装置VTU输出的一个端子的一个连接极及择一地连接所述输出的另一个端子的2个连接极，固定侧接头具有与所述各连接极对应分别并联连接的3个连接极；其特征在于：AC模块的一个固定侧接头与其它的AC模块的一个固定侧接头通过由适合各固定侧接头的电缆侧的接头设置于两端的连接电缆互相顺序连接，把所述多个AC模块之间顺次互相连接，其中任何一个所述AC模块至少在一端通过设有电缆侧接头的连结相连电缆，与负载侧的配电线相接。

在所述独立运转控制装置中，设有当所述连结被脱开时，通过负载侧的配电线向所述AC模块供给与所述商用电力系统相同的电压及频率信号的标准信号供给装置；以及对各AC模块供给控制AC模块的输出电压和输出电流用的指令信号的综合控制装置。

在所述独立运转控制装置中，设有当所述连结被脱开时，通过负载侧的配电线向所述AC模块供给与所述商用电力系统相同的电压及频率信号的标准信号供给装置；非常用的二次电池；至少当所述连结被脱开时，对所述二次电池进行充电，通过负载侧的配电线通过从所述AC模块供给的电力而进行工作的充电器；以及当所述连结被脱开时，对各AC模块供给控制输出电流用的指令信号的综合控制装置。

所述综合控制装置是由对所述充电器输入的输入电流及输入电压进行检测，输出为控制所述充电电流不超过规定值的所述指令信号。

所述综合控制装置是由向所述二次电池的充电电流进行检测，输出为控制所述充电电流不超过正当值的所述指令信号。

其中设有以所述二次电池为输入电源工作的变换为商用电力的第2逆变器；以及可连接冰箱、洗衣机或空调等的负载的插座；其特征在于：所述插座在通常情况下接受来自商用电力系统的电力供给，在连结被脱开时，接受来自所述第2逆变器的电力供给。

本发明还提供一种系统连结电源装置用的AC模块，连接由2根电压线和1根中性线构成的R相和T相所构成的单相3线制配电线并与商用电力系统连结，把太阳电池的发电电力通过逆变器装置供给负载的系统连结电源装置用的AC模块中；其特征在于：该AC模块由1个太阳电池模块PVM及变换该太阳电池模块PVM的直流电输出单相交流电的逆变器装置VTU构成；为把所述逆变器装置VTU的输出连接到配电线的R相或T相，设置分别具有至少3个连接极的2个固定侧接头，且一个固定侧接头的各连接极与对应另一个固定侧接头的各连接极并联连接；所述逆变器装置VTU输出的一个端子与所述各固定侧接头的一个连接极连接；所述输出的另一端子通过与所述配电线的R相或T相的任何一个连接用的转换开关，与所述各固定侧接头的另外2个连接极择一地连接而构成。

本发明还提供一种系统连结电源装置用的独立运转控制装置，在连结从太阳电池输出的直流电变换为交流电的逆变器装置与商用电力系统的系统连结电源装置中，一种当连结被脱开时所述逆变器装置从商用电力系统独立并运转用的独立运转控制装置；其特征在于：该装置包括当所述连结被脱开时，向所述逆变器装置供给与所述商用电力系统相同的电压及频率的信号的标准信号供给装置；及向所述逆变器装置供给控制所述逆变器装置的输出电压或输出电流用的指令信号的综合控制装置。

本发明还提供一种系统连结电源装置用的独立运转控制装置，在连结将从太阳电池输出的直流电变换为交流电的逆变器装置与商用电力系统的系统连结电源装置中，当连结被脱开时，所述逆变器装置从商用电力系统独立并运转；其特征在于：包括当所述连结被脱开时，向所述逆变器装置供给与所述商用电力系统相同的电压及频率的信号的标准信号供给装置；非常用的二次电池；至少当所述连结被脱开时，为使所述二次电池充电而通过从所述逆变器装置供给的电力而工作的充电器；当所述连结被脱开时，向所述逆变器装置供给控制所述逆变器装置的输出电流用的指令信号的综合控制装置。

所述综合控制装置对输入至所述充电器的输入电流及输入电压进行检测，并输出为控制所述输入电压不超过规定值的所述指令信号。

所述综合控制装置对所述二次电池的充电电流进行检测，为控制所述充电电流不超过正当值而输出指定信号。

其中设置有将所述二次电池作为输入电源而工作并将其变换为商用电力的第2逆变器；可连接冰箱、洗衣机或空调等的负载的插座；其特征在于：所述插座在通常情况下接受商用电力系统的电力供给，在连结被脱开时接受来自所述第2逆变器的电力供给。

在本发明中，至少装有一个由输出太阳电池模块和单相交流的逆变器装置构成的1个AC模块。将AC模块与2个电压线和1个中性线构成的R相和T相的单相3线制配电线相连接。同时设有当AC模块和商用电力系统之间的连结被脱开时，使AC模块仍作独立运转的独立运转控制装置。

1枚的太阳电池模块例如输出为约30V的直流电压。逆变器装置例如将太阳电池模块的输出通过DC/DC变换器变换为180V左右的直流之后，则可通过电压形电流控制方式变换成50/60Hz 100V的交流电力。

本发明的理想状态，为了实现与商用电力系统的连结，多于AC模块与单相3线制配电线的R相或T相，相互进行每个相同的连接。在每个AC模块中设有3个连接极，而多数的AC模块之间通过连接的连接电缆与连接极进行相互顺序连接。当设有对AC模块进行转换装置的情况下，可不变更与配电线之间连接的工程，AC模块的输出连接，可在R相或T相简单的进行转换。因此可很容易的设定R相用或T相用的AC模块的配置和个数。转换装置，例如被采用跨接线或转换开关等。

本发明的理想状态，在独立运转控制装置中设有标准信号供给装置、二次电池、充电器、第2逆变器和综合控制装置。

标准信号供给装置，当连结被脱开时，其商用电力系统和同种电压以及频率信号，例如通过配电线，将单相50/60Hz的100V的信号供给AC模块。当AC模块进行独立运转时，检测出由标准信号供给装置所供给的标准信号，并输出与其相同频率的电流。

综合控制装置，是在其充电器对二次电池未进行过充电的充电状态下，而对逆变器的输出电流或输出电压进行控制。例如通过充电当二次电池的端钮电压进行上升时，将给出使AC模块的输出电流减少的指令信号。同时，在充电器的输入电压不超过允许值的状态下，给出对AC模块的输出电流进行控制的指令信号。

第2逆变器，是以二次电池为电源进行动作，例如输出商用交流电力。这个输出例如作为非常电源来使用。二次电池例如采用燃料电池和蓄电池等。

以下结合附图对本发明的实施例进行详细描述：

图1是表示本发明系统连结电源装置回路的方框图；

图2是AC模块的概貌图；

图3是AC模块回路的方框图；

图4是为说明AC模块连接状态的方框图；

图5是说明AC模块连接状态的表示图；

图6(A)和图6(B)是AC模块配置状态图；

图7是说明其它实施例的AC模块连接状态的方框图；

图8是说明另一个实施例的AC模块连接状态的方框图；

图9是表示独立运转控制装置动作概况的流程图；

图10是表示独立运转处理过程的流程图。

在图1中，系统连结电源装置是由商用电力系统的一种形态单相3线制配电线3、连结保护装置4、AC模块5a、5b、5c…、独立运转控制装置6，及个人计算机而组成。将AC模块5a、5b、5c…的全部或部分统记为AC模块5。

配电线3是由2个电压线R和T以及1个中性线构成的R相和T相而组成。R相和T相每个都是AC100V，电压线R和T之间为单相200V。

连结保护装置4是由开闭器11、系统异常检测回路12和连结控制回路13等而组成。

开闭器11是根据系统异常检测回路12的信号进行关或开，AC模块5和配电线3相接形成连结状态或断开形成脱解状态。

系统异常检测回路12，设有OVR/UVR和OFR/UFR，以监视商用电力系统的电压和有无频率异常现象，当从中检测出异常时，则输出开启开闭器11的信号。系统异常检测回路12，还设有被动式和主动式的防止单独运转的功能，当由于商用电力系统停电等而AC模块5形成单独运转状态时，则检测出其信号，并输出开启开闭器11的信号。

连结控制回路13是对连结保护装置4的整体进行控制。连结控制回路13设有RS-485的接口。连结控制回路13，当系统异常检测回路12检测出异常而开启开闭口11时，则对所有的AC模块5输出选通程序指令信号，使这些运转停止。将所接收的表示开闭器11状态的开闭状态信号SK，对独立运转控制装置6进行输出。而连结控制回路13接收每个AC模块5的发电状态和运转状态情报。

连结控制回路13是与个人计算机7之间进行通信。个人计算机7通过接收连结保护装置4的情报，对每个AC模块5的发电状态和有无故障等进行监控。

AC模块5如图2所示，它是由1枚太阳电池模块PVM和1个逆变装置VTU而组成一个整体。1枚太阳电池模块PVM约输出30V的直流电压。逆变器装置VTU通过DC/DC变换器(变换器回路21)，将太阳电池模块PVM的输出变换为180V左右的直流之后，再通过电压形电流控制方式的逆变器(逆变器回路23)，将其变换为50/60Hz的交流电力。

这样将构成的多个AC模块5，与配电线3a的R相和T相进行相互每个相同的连接，从而实现与商用电力系统的连结。每个AC模块5如图6(A)和图6(B)所示那样配置，一般是装在室外。如此进行连结的装置有如下的优点。

(1)太阳电池模块PVM的每1枚，由于是根据每个不同条件而进行发电，因此可将每个太阳电池PVM相对其方位、光线和温度等不同环境的条件，而将其影响控制在最小的限度，从而对每个太阳电池模块PVM，可进行MPPT的控制(最佳动作点跟踪控制)，以达到提高整体装置的效率。

(2)R相和T相由于可构筑多个太阳电池PVM相并联连接的装置，因此既可实现全面有效利用其设置的空隙，而且又容易设计和施工。

(3)1个AC模块5的输出100W左右嫌小，但由于可进行增减AC模块5的个数，因此可容易根据需要从100W左右小的规模装置，增大到数KW左右的中规模的装置。为保持配电线3的R相和T相之间的相互平衡，通常需采用偶数个AC模块，但是尽管是奇数个情况，如最大为100W时，在实用上其不平衡几乎可忽略。

(4)因无直流回路，因此不需要防止逆流的二极管，当然也无直流损耗。此外，配线工程只是交流回路，因此都是普通的室内配线工程。

(5)逆变器装置VTU的使用个数增多了，例如与3KW的逆变器装置相比较，其使用个数就增大10倍以上，因此可进行批量生产，从而降低成本。

(6)在AC模块5中只装有自身保护功能，而未配有控制复杂的高度连结保护功能，以及独立运转的控制功能，因此AC模块5的回路构成简单，又由于部件减少，可实现低成本高可靠性。

(7)AC模块5的主要回路是由原膜IC等形成IC化，可实现小型化。

(8)逆变器装置VTU的输出电压为100V，当与配电线3的电压线之间相连接的情况(输出电压200V)相比较，由于是其1/2，因此可提高逆变器装置VTU的综合变换效率。

(9)当相之间产生不平衡时，例如当R相的电压为102V，而T相的电压是98V时，连接在负荷大的一方相(T相)的AC模块5的个数，比另一方相(R相)的个数多，因此可不出现相间的不平衡或减轻其不平衡。

在图3中，逆变器装置VTU是由变换器回路21、MPPT回路22、逆变器回路23、门控制回路24、演算放大器25、乘法器26、演算放大器27和28、带通演波器29、转换装置30、变流器31和变压器32等而组成。

变换器回路21通过高频转换，将太阳电池模块PVM所输出的30V左右的直流电压，变换成180V左右的直流电压。这时，通过MPPT回路22太阳电池PVM所取得的最大电力，对已知的最佳动作点进行跟踪控制。

逆变器回路23是由桥式连接的转换元件而组成。门控制回路24设有微处理机，将脉冲调幅的转换控制信号供给逆变器回路23。

输入逆变器回路23的电压V11和输入演算放大器25的电压指令值Vref之差，将产生输入误差信号Sa。输入误差信号Sa成为乘法器26的一方的输入信号。而乘法器26的另一方的输入信号为输入信号S12。信号S12是由带通滤波器29所获得的连结点电压V3的基本频率成分S11与由信号SC所给出的电压控制信号S13在演算放大器28相加而成。通过输入误差信号Sa和信号S12的相乘，而产生表示控制目标值的电流指令值信号Si。电流指令值信号Si和通过变流器31检测的实际输出电流值，以及通过信号SC所供给的电流控制信号S14，同时输入到演算放大器27，从而产生电流误差信号SΔi。这个电流误差信号SΔi输入到门控制回路24。

在门控制回路24中，对电流误差信号SΔi和20KHz左右的标准三角波信号进行比较，将产生调整脉冲幅度的转换信号输出到逆变器回路23。

转换装置30是借助RS-485转换器(接口)，与外部的机器进行数字系列通信，除从外部将上述电压控制信号S13和电流控制信号S14进行输入之外，并将有关逆变器装置VTU的动作状态情报向外部输出。

这样通过反馈控制，适当地设定电流值，而且将与系统电压同一电流相位、功率因数为1的交流电力，从逆变器回路23输出到配电线3的R相和T相的负载。

通过上述说明便知，在连结中是由商用电力系统的电压和连结点电压V3所组成，当连结被脱开，则商用电力系统的电压即不存在，而连结点电压V3为零。这时，由于代替商用电力系统后面将述的标准信号供给装置61，是以商用电力系统和相同交流电压为标准信号而进行供给，因此逆变器装置VTU可进行运转。同时，既或是连结点电压V3为零，即例如既或是连结保护装置4的开闭器11被开启时，也可通过代替连结点电压的电压控制信号S13进行控制。电压控制信号S13，因具有所需要的适当的频率电压波形，因此必须在高速下进行控制。如设有产生适当的频率电压波形的振荡器，也可通过信号SC进行控制其振幅。此外，通过电流控制信号S14，也可控制其输出电流的大小。

下面对配电线3a(配电线3)和AC模块5的配线连接方法进行说明。

在图4中，每个逆变器装置VTU，为将逆变器接向R相和T相，其中装有具有5个连接极R、N、T、PO和E的2个固定侧接头41a和41b。而且这些固定侧接头41a和41b，相互对应的连接极之间都是并联连接。

固定侧接头41a和41b，仅使用了3个连接极R、N和T，而其它2个连接极PO和E也可与别的系统的线路相连接。而且也可不仅是与连接极PO和E的多数极相连接。

在逆变器回路23和连接极R和T之间，设有跨接线回路42，通过改变跨接线42a的连接，可将逆变器回路23的输出，与选择R相或T相的任何相相连接。

从图5可知，每个逆变器装置VTU之间，通过连接在两个电缆侧接头51a和51b的连接电缆50，相互顺序地进行连接。即每个电缆侧接头51a和51b，设有与固定侧接头41a和41b相连接的5个连接极R、N、T、PO和E，而每个电缆侧接头51a和51b，通过插头连接在相邻逆变器装置所设的每个固定侧接头41a和41b上，根据这种方法，将所有的逆变器装置即AC模块5被顺序地相连接。

第1号逆变器装置VTU1的固定侧接头41a，其中电缆侧接头51a与连结用电缆55相连接。连结用电缆55其中的3根电线R、N和T与配电线3相连接，另外2根电线PO和E，与连结保护装置4和独立运转控制装置6的转换回路相接。

这样，每个AC模块5的输出分别与配电线3的R相或T相相接，而每个AC模块5的转换器30的信号SC，借助电线或连接极PO和E与连结保护装置4和独立运转控制装置6相接。

如图6(A)所示，多个(本实施例为24个)的AC模块5以矩阵状进行排列，每个AC模块5如图虚线所示，将相邻AC模块5之间通过连接电缆50分别顺序相接。每个AC模块5通过跨接线42a分别进行选择相接，而使接在R相的AC模块5和接在T相的AC模块5则形成曲折状排列。

图6(A)所示的曲折状排列情况，尽管当太阳光被建筑物等所遮蔽，但由于R相和T相所接受的光线几乎平均，因此在R相和T相之间不会产生大的不平衡。

这样，由于采用了通过与R相和T相无关的共同连接的电缆50，而将相邻AC模块5之间进行顺序连接的共同接头方式，因此，使接在配电线3上的AC模块5的配线工程，也就变得极为容易，且工程时间短，不担心错误配线。同时，通过改变每个AC模块5的跨接线42a的连接，也可很容易地改变R相和T相中的任何相，因此，可在不改变AC模块5的实际位置上进行设定任意的排列。

图6(B)所示，是将上面的AC模块5作为R相用，而将下面的AC模块5作为T相用。在这样进行排列的情况下，R相用和T相用分别被固结，因此使管理上容易，但是也使R相用和T相用中的任何相光线偏倚的可能性增大，从而在R相和T相之间产生不平衡。

此外，不论任何AC模块5发生故障，或产生负载不平衡时，在增减AC模块5个数的情况下，通过改变任何AC模块5的跨接线42a的连接，即可取得整体的平衡。

通过图6(A)和图6(B)可进一步得知，整体AC模块5的连接，通过连接电缆50中的3根电线，可进行最短距离的顺序相接，既可缩短所需的电线长度，又可降低成本提高可靠性，实现方便维修。实际为了实现例如图6(A)的排列，当R相用和T相用的每个模块5分别与另一个相接时，R相用和T相用的每2根共4根电线，由于通过了全面的周围连接，因此所需电线也增长，误配线的可能几率也相应增大，从而造成维修困难。

下面对配电线3和AC模块配线连接方法的其它实施例进行说明。

在图7所示的逆变器装置VTUA1中，设有3个为1组的2组连接极R1、R2、N1、N2、T1和T2的端钮板43。端钮板43的连接极R1和R2、N1和N2、T1和T2，分别相互进行并联相接。

各逆变器装置VTUA的相互之间，通过与各端钮板43相接的连接电缆52，相互进行顺序连接。第1号逆变器装置TVUA1，通过与端钮板43连接极R1、N1和T1相接的连结电缆56，与配电线3a相接。

在逆变器回路的输出U和连接极R、T之间，设有转换开关44，通过转换开关44的转换，可将逆变器回路的输出与R相和T相任何相进行选择相接。

在本实施例中设有一个具有6个连接极的端钮板43，当然也设有2个具有3个连接极的端钮板。同时如只设有1个具有3个连接极的端钮板，也可将2根线分别与各连接极相接。此外在端钮板上也可设与其它电线PO和E相接的连接极。

在图8所示的逆变器装置VTUB1中，设有具有3个连接极R、N和T的固定侧接头45。在各逆变器VTUB的相之间，通过在电缆侧接头54设有两端连接的电缆53，以顺序相互进行连接。即这种情况下，实际是在1个电缆侧接头54的各个连接极，由2根连接电缆53的2根线进行分别连接。而第1号逆变器装置VTUB1，是通过与电缆侧接头54相接的连结电缆57，接在配电线3a上。

本实施例中是在固定侧接头54设有3个连接极，但也可为连接其它电线PO和E而增加连接极的个数。

独立运转控制装置6，当开启连结保护装置4的开闭器11使连结被脱开时，则商用电力系统处于独立状态，使AC模块5进行运转，利用其输出作为非常用电源。独立运转控制装置6，是由标准信号供给装置61、充电器62、非常用逆变器63、综合控制装置64、电池65、转换开关66和插孔67所组成。

标准信号供给装置61，当其连结被脱开时，为了对AC模块5供给连结点电压V3的基本频率成份S11，需供给配电线3a和商用电力系统相同的电压及频率。因此，标准信号供给装置61，也可只输出和连结点电压V3相同的波形，而不需要供给电力，但是由于对配电线3a及其杂散电容进行充电的电力，例如也希望能输出数十～数百mW左右的电力。

充电器62是对AC模块5进行整流，变换成直流后对电池65进行充电。充电器62的输入电流、输入电压、输出电流和输出电压的各值，通过未附图的检测装置进行检测，而输入到综合控制装置64。充电器62只是在连结被脱开时进行动作，在内部设有与配电线3a之间进行开闭的电磁开闭器。当然不放电磁开闭器，也可通过电子控制其动作。充电器62的输出电流，由于取决于其输入电流，即AC模块5的输出电流，因此，就是不通过充电器62对电池65进行过充电，对应电池65的状态，也可通过综合控制装置64对AC模块5的输出电流进行控制。此外，附加在充电器62上的电压如不超过输入的允许电压范围，AC模块5的输出电流和输出电压，可通过综合控制装置64进行控制。

非常用逆变器63，将电池65所储存的直流电力变换为单相AC 100V的商用电力，然后供给对应转换开关66相连接的插孔67。插孔67，平时虽然接受通过配电线3来自商用电力系统的电力供给，但是当由于停电等而连结被脱开时，则转换开关66被转换，而接受来自非常用逆变器63的电力供给。非常用逆变器63是属于耐冲击型，在瞬间可输出额定电流10倍左右的冲击电流。因此，对电动机等起动电流大的感应负载也可进行运转，可以将冷藏车、洗衣机和空调等直接与插孔67相接。

综合控制装置64，当开启开闭器11商用电力系统和AC模块5之间的连结被脱开时，AC模块5处于独立状态进行动作，对独立运转控制装置6的整体进行控制。综合控制装置64，当电池65的充电电流处于适中状态，则输出以电流控制信号S14为准的指令信号SC，这个指令信号是为了控制各AC模块5的输出电流。指令信号SC籍助RS-485的接口，使各AC模块5例如按每1秒输出。而各AC模块5根据指令信号SC产生电流控制信号S14。

这样，对AC模块5的输出电流进行控制的指令信号SC，由于可通过秒指令进行缓速输出，因此可通过系列通信而进行充分地控制。

通过上述说明可知，独立运转控制装置6，当由于商用电力系统停电等原因而使其连结被脱开时，是利用AC模块5的发电电力作为非常用电源。仅靠太阳光发电作为电源装置由于不稳定，因此通过对电池65进行充电，然后将电池65所储存的电力变换成商用电力而供给负载。利用这种手段，由太阳电池模块PVM所形成的发电电力，能稳定地供给负载，实现对太阳光有效的利用。此外，将连接在配电线3或3a上的电气产品，例如将家用计算机与连结被脱开的同时，随之通过转换到与配电线3b相接，因此可使系统连接电源装置1作为计算机无停电电源进行动作。而且象这样的复杂控制，由于是通过独立运转控制装置6进行的，从而也可简单地实现各AC模块5的回路构成。

这里省略了附图，但在综合控制装置64中，实际是设有当连结被脱开时，对独立运转控制装置6的独立运转控制采用自动起动或手动起动的转换式转换开关、当设置手动式时采用手动起动的开关和其它开关以及各种指示灯等。

下面，通过流程图对独立运转控制装置6进行说明。

从图9可知，当独立运转被起动，则开闭器11处于开启状态，当线路电压为零时，(#11-13为是)，则使标准信号供给装置61动作，将标准信号供给配电线3a(#14)，使AC模块5开始运转(#15)，从而进行独立运转控制的处理(#16)。

其中独立运转被起动，状态转换开关通过自动方式进行检测，或当在手动状态下通过接通手动起动开关进行检测。当开闭器11处于开启状态，可通过开闭器11的开闭状态信号SK进行检测。当线路电压为零时，例如其连结点电压V3通过零进行检测。

在图10中，独立运转控制着先判断有无停止指令(#21)。当手动起动开关处于开断或按下停止开关时(#21为是)，则停止充电器62、AC模块5和非常用逆变器63的输出，对标准信号供给装置61的动作进行停止等的停止处理(#31)。

判断AC模块5的输出电流指令I₁是否需要更新(#22)。在电池65处于充电或放电状态下，例如电池65的端钮电压是在适中的周期(例如每数分钟)下被进行监视，则就以对应这种状态的输出电流指令I₁的更新作为指令。

当进行更新时(#22为是)，则对输出电流指令I₁的值进行更新(#23)，将其修正系数a设定为1.0(#24)。在电流指令入口输出电流指令Ip(＝a×I₁)(#25)。在电流指令Ip的基础上产生信号SC，对AC模块5进行输出。在AC模块5中，根据信号SC再产生电流控制信号S14。

对AC模块5的输出电流I₀进行测量(#26)，并对输出电流I₀和输出电流指令I₁进行比较(#27)。当输出电流I₀的一方小时(#27为否)，则反复进行阶段#21以后的处理。当输出电流I₀的一方大时(#27为是)，则为减小其修正系数a，将取其修正系数a比1小的系数d的乘积值作为新的修正系数a(#28)。系数d使用固定值，或是利用从预先设定换算表读出的理想值。这个换算表包含例如对应电池65各种电压值的系数d。修正系数a在不小于最低的范围反复进行上述处理(#29)。

当修正系数a比最低值小时(#29为是)，而不能判断输出电流I₀进行调整的情况，则就进行异常处理(#30)。异常处理需停止充电器62，AC模馈榈和非常用逆变器63的输出，停止标准信号供给装置61，点亮异常指示灯。

这样，随着电池65的继续充电而充电，电流逐渐减小，而AC模块5的输出电流，也随电池65的端钮电压而被进行调整。

根据上述实施状态，即使部分太阳电池模块PVM出现了故障，可使有故障的AC模块5停止运转，并通过跨接线回路42促使R相和T相之间的平衡，因此无故障的太阳电池模块PVM仍可继续进行运转。由于各太阳电池模块PVM之间是相互进行独立动作，因此各太阳电池模块PVM的发电状况虽相互有所不同，也可使各太阳电池模块PVM输出最大电力，并可获得整体的高变换效率。

此外，当商用电力系统和AC模块5的连结被脱开时，AC模块5可独立进行运转，太阳电池模块PVM的发电电力仍可有效利用。这种情况下，可通过AC模块5的输出对电池65进行充电，通过电地65驱动非常用逆变器63，供给商用电力，因此所供给的这个电力很稳定，可将AC模块5和独立运转控制装置6，用作家用电器的非常用电源。

在上述实施状态中，通过RS-485接口对连结保护装置、AC模块5和独立运转控制装置6之间进行连接，虽在双向都通过信号SC的授受连接，但也可利用RS-485以外的接口，例如也可使用RS-422和RS-232C等进行连接，当然也可使用模拟信号。在跨接线回路42中也可设转换开关。当商用电力系统和AC模块5之间在平时进行连结时，为从商用电力系统获得小的电力，也可对电池65进行细流充电。当商用电力系统和AC模块5之间的连结被脱开时，也可通过独立运转控制装置6对独立运转进行自动控制或设置开关等用手动启动独立运转控制。在手动情况下，为表示其连结已被脱开，也可设有指示灯和警报发生器等。

在上述实施状态中，对所提出的太阳电池模块PVM的输出电压、逆变器装置VTU的结构、AC模块5的整体个数、连结保护装置4的结构、独立运转控制装置6的结构、这些装置之间的通信方法、系统连结电源装置1的整体结构、动作内容和动作顺序等，均可根据本发明的目的而进行适当的变更。

Claims

1.一种系统连结电源装置，其包括：商用电力系统，该商用电力系统通过由2根电压线和1根中性线组成的R相和T相所构成的单相3线制配电线供电；通过开闭开闭器切换连结状态与脱开状态的连结保护装置；通过所述连结保护装置连接所述商用电力系统的配电线的负载侧的配电线(3a)，把太阳电池的发电电力通过逆变器装置供给至负载侧的配电线(3a)；

其特征在于：该装置还设置有至少1个AC模块(5)，该AC模块(5)由1个太阳电池模块(PVM)和变换该太阳电池模块(PVM)的直流电力输出单相交流电力的逆变器装置(VTU)构成；

所述AC模块(5)有选择地连接在负载侧的配电线(3a)的R相或T相的任一个上；且设置有独立运转控制装置，该装置在所述AC模块(5)与商用电力系统的连结通过所述连结保护装置脱开时，把与商用电力系统同种的电压及频率的信号供给至所述AC模块(5)，使所述AC模块(5)从所述商用电力系统独立并运转。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：至少1个所述AC模块(5)分别与负载侧的配电线(3a)的R相及T相连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述多个AC模块(5)分别与负载侧的配电线(3a)的R相及T相连接。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：全部所述AC模块(5)的输出方法相互一致，与R相连接的AC模块(5a，5c)的个数及与T相连接的AC模块(5b，5d)的个数相同。

5.如权利要求3所述的装置，其中各AC模块(5)至少设置有3个连接极(R，N，T)，该3个连接极由连接所述逆变器装置(VTU)输出的一个端子的1个连接极(N)及择一地连接所述输出的另一个端子的2个连接极(R，T)组成；

其特征在于：通过把各AC模块(5)的3个连接极(R，N，T)通过连接电缆(53)分别顺序连接，使所述多个AC模块(5)之间相互顺序连接。

6.如权利要求3所述的装置，其中各AC模块(5)至少设置3个连接极(R1，N1，T1)及与各连接极(R1，N1，T1)对应分别并联连接的3个连接极(R2，N2，T2)，其中3个连接极(R1，N1，T1)由连接所述逆变器装置(VTU)输出的一个端子的1个连接极(N1)及择一地连接所述输出的另一个端子的2个连接极(R1，T1)组成；

其特征在于：通过把AC模块(5)的3个连接极(R1，N1，T1)与另外的AC模块(5)的3个连接极(R2，N2，T2)通过连接电缆(50，52)分别顺序连接，使所述多个AC模块(5)之间相互顺序连接。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述各AC模块(5)设置有具有所述连接极(R1，N1，T1)，(R2，N2，T2)的固定侧接头(41a，41b)。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述各AC模块(5)设置有具有所述连接极(R1，N1，T1)，(R2，N2，T2)的端钮极(43)。

9.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于：所述各AC模块(5)设置有通过转换所述逆变器装置(VTU)的输出和所述连接极之间的连接，有选择地与所述R相或T相中的任何相进行连接用的转换开关(42，44)。

10.如权利要求3所述的装置，其中各AC模块(5)设置有一个固定侧接头(41a)和另一个固定侧接头(41b)，该固定侧接头(41a)具有连接所述逆变器装置(VTU)输出的一个端子的一个连接极(N1)及择一地连接所述输出的另一个端子的2个连接极(R1，T1)，固定侧接头(41b)具有与所述各连接极(R1，N1，T1)对应分别并联连接的3个连接极(R2，N2，T2)；

其特征在于：AC模块(5)的一个固定侧接头(41a)与其它的AC模块(5)的一个固定侧接头(41b)通过由适合各固定侧接头(41a，41b)的电缆侧的接头(51a，51b)设置于两端的连接电缆(50)互相顺序连接，把所述多个AC模块(5)之间顺次互相连接，其中任何一个所述AC模块(5)至少在一端通过设有电缆侧接头(51a)的连结相连电缆(55)，与负载侧的配电线(3a)相接。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于：在所述独立运转控制装置(6)中，设有当所述连结被脱开时，通过负载侧的配电线(3a)向所述AC模块(5)供给与所述商用电力系统相同的电压及频率信号的标准信号供给装置(61)；以及对各AC模块供给控制AC模块的输出电压和输出电流用的指令信号的综合控制装置(64)。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于：在所述独立运转控制装置(6)中，设有当所述连结被脱开时，通过负载侧的配电线(3a)向所述AC模块(5)供给与所述商用电力系统相同的电压及频率信号的标准信号供给装置(61)；

非常用的二次电池(65)；

至少当所述连结被脱开时，对所述二次电池(65)进行充电，通过负载侧的配电线(3a)通过从所述AC模块(5)供给的电力而进行工作的充电器(62)；

以及当所述连结被脱开时，对各AC模块(5)供给控制输出电流用的指令信号的综合控制装置(64)。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于：所述综合控制装置(64)是由对所述充电器(62)输入的输入电流及输入电压进行检测，输出为控制所述充电电流不超过规定值的所述指令信号。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于：所述综合控制装置(64)是由向所述二次电池(65)的充电电流进行检测，输出为控制所述充电电流不超过正当值的所述指令信号。

15.如权利要求12所述的装置，其中设有以所述二次电池(65)为输入电源工作的变换为商用电力的第2逆变器(63)；以及可连接冰箱、洗衣机或空调等的负载的插座(67)；

其特征在于：所述插座(67)在通常情况下接受来自商用电力系统的电力供给，在连结被脱开时，接受来自所述第2逆变器(63)的电力供给。

16.一种系统连结电源装置用的AC模块，连接由2根电压线和1根中性线构成的R相和T相所构成的单相3线制配电线并与商用电力系统连结，把太阳电池的发电电力通过逆变器装置供给负载的系统连结电源装置用的AC模块(5)中；

其特征在于：该AC模块由1个太阳电池模块(PVM)及变换该太阳电池模块(PVM)的直流电输出单相交流电的逆变器装置(VTU)构成；

为把所述逆变器装置(VTU)的输出连接到配电线的R相或T相，设置分别具有至少3个连接极(R1，N1，T1)，(R2，N2，T2)的2个固定侧接头(41a，41b)，且一个固定侧接头(41a)的各连接极(R1，N1，T1)与对应另一个固定侧接头(41b)的各连接极(R2，N2，T2)并联连接；

所述逆变器装置(VTU)输出的一个端子与所述各固定侧接头(41a，41b)的一个连接极(N1，N2)连接；

所述输出的另一端子通过与所述配电线的R相或T相的任何一个连接用的转换开关(42，44)，与所述各固定侧接头(41a，41b)的另外2个连接极(R1，T1)，(R2，T2)择一地连接而构成。

17.一种系统连结电源装置用的独立运转控制装置，在连结从太阳电池输出的直流电变换为交流电的逆变器装置与商用电力系统的系统连结电源装置中，一种当连结被脱开时所述逆变器装置从商用电力系统独立并运转用的独立运转控制装置(6)；

其特征在于：该装置包括当所述连结被脱开时，向所述逆变器装置供给与所述商用电力系统相同的电压及频率的信号的标准信号供给装置(61)；

及向所述逆变器装置供给控制所述逆变器装置的输出电压或输出电流用的指令信号的综合控制装置(64)。

18.一种系统连结电源装置用的独立运转控制装置，在连结将从太阳电池输出的直流电变换为交流电的逆变器装置与商用电力系统的系统连结电源装置中，当连结被脱开时，所述逆变器装置从商用电力系统独立并运转；

其特征在于：包括当所述连结被脱开时，向所述逆变器装置供给与所述商用电力系统相同的电压及频率的信号的标准信号供给装置(61)；

非常用的二次电池(65)；

至少当所述连结被脱开时，为使所述二次电池(65)充电而通过从所述逆变器装置供给的电力而工作的充电器(62)；

当所述连结被脱开时，向所述逆变器装置供给控制所述逆变器装置的输出电流用的指令信号的综合控制装置(64)。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于：所述综合控制装置(64)对输入至所述充电器(62)的输入电流及输入电压进行检测，并输出为控制所述输入电压不超过规定值的所述指令信号。

20.如权利要求18所述的装置，其特征在于：所述综合控制装置(64)对所述二次电池(65)的充电电流进行检测，为控制所述充电电流不超过正当值而输出指定信号。

21.如权利要求18所述的装置，其中设置有将所述二次电池(65)作为输入电源而工作并将其变换为商用电力的第2逆变器(63)；可连接冰箱、洗衣机或空调等的负载的插座(67)；

其特征在于：所述插座(67)在通常情况下接受商用电力系统的电力供给，在连结被脱开时接受来自所述第2逆变器(63)的电力供给。