JP2001016868A

JP2001016868A - 系統連系インバータ

Info

Publication number: JP2001016868A
Application number: JP11187263A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sadahira; 匡史貞平; Takaaki Okude; 隆昭奥出; Masaharu Ohashi; 正治大橋; Takeshi Kitaizumi; 武北泉; Shinichiro Sumiyoshi; 眞一郎住吉; Kiyoshi Izaki; 潔井崎; Taketoshi Sato; 武年佐藤; Hideki Omori; 英樹大森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】系統電圧周期を判断して系統の状態を判断し
解列リレーを動かす安価な構成の自動的に連系運転に復
帰する機能を持つ系統連系インバータを提供する。【解決手段】測定間隔判定手段により認められた周期
測定回数を数える第２のカウンタと、系統電圧周期を分
割しデジタル出力される除算手段で演算された分割単位
毎に割り込みを発生させ、プログラム処理ブロック最小
単位時間として前記解列リレー駆動部の動作指令や前記
系統インバータの制御および出力電流参照波形出力を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力電源を系統電
源に適合した仕様に変換して系統に対して電力を供給す
る系統連系インバータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から使用されている系統連系インバ
ータでは、停電が起こって解列リレーにより系統を切り
離した後、系統が復帰した際、使用者の指示で解列リレ
ーを元に戻し系統連系運転への復帰を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法では、系統に停電が発生した場合、使用者が系統連系
インバータの所まで行って操作を行わなければならず不
便であった。

【０００４】本発明は、前記課題を解決するための系統
連系インバータを提供するものであり、系統電圧の有無
を判断することで、解列リレーを自動的に動作させるこ
とにより、自動的に連系運転復帰を行うことを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】直流電源から交流を作成
し系統に出力するインバータ手段と、系統と前記インバ
ータ手段を物理的に切り離すための解列リレーと、前記
解列リレーを動かすための解列リレー駆動部と、系統の
電圧を検出する系統電圧波形検出手段と、検出した系統
電圧波形の値が零となるポイントを検出し電圧が負から
正になるゼロボルト点を検出するゼロボルト点検出手段
と、前記ゼロボルト点検出手段の出力により系統電圧周
期を測定するための第１のタイマ手段と、前記第１のタ
イマ手段が系統電圧周期を測定した回数を数える第１の
カウンタと、前記第１のタイマ手段で測定された系統電
圧周期を判定し所定間隔のみを有効とするための測定間
隔判定手段と、測定間隔判定手段により認められた周期
測定回数を数える第２のカウンタと、前記第１のタイマ
手段が検出する前記系統電圧周期を分割しデジタル出力
される出力電流波形の分割時間単位を演算する除算手段
と、演算された前記分割単位時間をカウントし前記分割
単位毎に割り込みを発生させる第２のタイマ手段と、前
記第２のタイマ手段から前記分割単位時間毎に発生され
る割り込みをプログラム処理ブロック最小単位時間とし
て前記解列リレー駆動部の動作指令や前記系統インバー
タの制御および出力電流参照波形出力を行う中央処理装
置を有する系統連系インバータとしたものであり、第１
のタイマ手段と第２のタイマ手段および中央処理装置に
より、系統電圧周期を判断して系統の状態を判断し解列
リレーを動かすことで、安価な構成で自動的に連系運転
に復帰する機能を持つ系統連系インバータを提供でき
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】直流電源から交流を作成し系統に
出力するインバータ手段と、系統と前記インバータ手段
を物理的に切り離すための解列リレーと、前記解列リレ
ーを動かすための解列リレー駆動部と、系統の電圧を検
出する系統電圧波形検出手段と、検出した系統電圧波形
の値が零となるポイントを検出し電圧が負から正になる
ゼロボルト点を検出するゼロボルト点検出手段と、前記
ゼロボルト点検出手段の出力により系統電圧周期を測定
するための第１のタイマ手段と、前記第１のタイマ手段
が系統電圧周期を測定した回数を数える第１のカウンタ
と、前記第１のタイマ手段で測定された系統電圧周期を
判定し所定間隔のみを有効とするための測定間隔判定手
段と、測定間隔判定手段により認められた周期測定回数
を数える第２のカウンタと、前記第１のタイマ手段が検
出する前記系統電圧周期を分割しデジタル出力される出
力電流波形の分割時間単位を演算する除算手段と、演算
された前記分割単位時間をカウントし前記分割単位毎に
割り込みを発生させる第２のタイマ手段と、前記第２の
タイマ手段から前記分割単位時間毎に発生される割り込
みをプログラム処理ブロック最小単位時間として前記解
列リレー駆動部の動作指令や前記系統インバータの制御
および出力電流参照波形出力を行う中央処理装置を有す
る系統連系インバータとしたものであり、第１のカウン
タと第２のカウンタおよび中央処理装置により、系統電
圧周期を判断して系統の状態を判断し解列リレーを動か
すことで、安価な構成で自動的に連系運転に復帰する機
能を持つ系統連系インバータを提供できる。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記系統電圧波形
検出手段に生じるノイズを除去するためのバンドパスフ
ィルタを有する請求項１記載の系統連系インバータとし
たものであり、バンドパスフィルタによりノイズ除去を
行うことで、ノイズの多い環境でもより正確に系統の状
態を判定する系統連系インバータを提供できる。

【０００８】請求項３記載の発明は、前記系統電圧周期
を測定し所定時間を超えた時に前記中央処理装置に対し
前記第１のカウンタおよび第２のカウンタをクリアし系
統電圧周期測定のやり直しを指示する第３のタイマ手段
を有する系統連系インバータとしたものであり、第３の
タイマ手段が非常に長い電源周期を観測した場合、系統
の判定を直ちにやり直すことで、より早く停電状態から
連系動作に戻れる系統連系インバータを提供できる。

【０００９】請求項４記載の発明は、前記第１のカウン
タが最大値に達した回数を数える第３のカウンタを有す
る系統連系インバータとしたものであり、少ないタイマ
手段による安価な構成でも、長い電源周期があった場合
に対応できる系統連系インバータを提供できる。

【００１０】

【実施例】（実施例１）以下、実施例１について添付図
面を基に説明する。図１において、１０１は系統連系イ
ンバータ、１０２は直流電源、１０３は系統、１０４は
負荷、１０５はインバータ手段、１０６は系統電圧波形
検出手段、１０７はゼロボルト点検出手段、１０８は第
１のタイマ手段、１０９は第１のカウンタ、１１０は測
定間隔判定手段、１１１は第２のカウンタ、１１２は除
算手段、１１３は第２のタイマ手段、１１４は中央処理
装置、１１５は解列リレー、１１６は解列リレー駆動部
である。

【００１１】例えば、直流電源１０２は太陽電池、系統
１０３は１００または２００［Ｖ］，５０または６０
［Ｈｚ］の交流、系統電圧波形検出手段１０６はトラン
ス、ゼロボルト点検出手段１０７はコンパレータ、第１
のタイマ手段１０８，第１のカウンタ１０９，測定間隔
判定手段１１０，第２のカウンタ１１１，除算手段１１
２，第２のタイマ手段１１３はマイクロコンピュータ、
中央処理装置１１４は参照波形とのこぎり波によるＰＷ
Ｍ制御で所望の電流波形を作る制御部とインバータ手段
のドライブ回路をマイクロコンピュータ制御する構成、
解列リレー駆動部１１６はトランジスタとすることによ
り容易にこの構成を実現できる。

【００１２】まず系統連系インバータ１０１の系統連系
運転基本動作について説明を行う。インバータ手段１０
５は、中央処理装置１１４から出力される出力電流参照
波形に基づき、出力電流波形を形成し、系統３に対して
電力を供給する。ゼロボルト点検出手段１０７はここで
出力された電圧の波形を取り込み、この波形を基に電圧
が負から正に移行するゼロボルト位相点を検出する。第
１のタイマ手段１０８はゼロボルト点検出手段１０７が
検出した電源周期を測定する。除算手段１１２はここで
得られた電源周期を所定値（例えば２５６）で分割し、
中央処理装置１１４の出力する出力電流参照波形の分割
時間単位を得る。ここで得られた分割単位時間は第２の
タイマ手段１１３に一周期分のプログラム処理ブロック
最小単位として送られ、第２のタイマ手段１１３はプロ
グラム処理ブロック最小単位毎に中央処理装置１１４に
割り込みをかる動作を行う。中央処理装置１１４は、割
り込みが行われる時間に基づき、参照波形成形やインバ
ータ手段１０５の制御などを行う。ここで第２のタイマ
手段が除算手段１１２が分割した回数（例えば２５６
回）の割り込みを中央処理装置１１４にかけた後にも、
第１のタイマ手段１０８が次の電源周期を測定できない
場合、系統１０３は停電していると判断し、中央処理装
置１１４が解列リレー駆動部１１６を駆動し、解列リレ
ー１１５を開き、系統連系インバータ１０１と系統を切
り離す。

【００１３】次に系統１０３が停電状態から復帰した場
合の検知方法について説明を行う。一般にマイクロコン
ピュータで用いられる汎用のタイマは数も桁数も限られ
ているため、その利用には工夫が必要となる。例えばタ
イマの桁数が２バイト（１６ビット）の場合６５５３５
が最大カウント数になり、これを１カウント何秒でカウ
ントアップするかによりタイマの測定する最大値が決定
される。第１のタイマ手段１０８は、中央処理装置１１
４のマイクロコンピュータのプログラム処理ブロック最
小単位を作成するため、高い精度を要求される。よっ
て、マイクロコンピュータの動作周波数φを３３［ＭＨ
ｚ］とすると、動作周波数のクロック８回に１回カウン
トアップすればタイマの測定する最大値は６５５３５＊
（８／（３３＊１０^６））≒３２［ｍｓ］となる。こ
のような条件で、第１のカウンタ手段１０８を最大値Ｃ
ｍａｘになる毎に常に０から動かし続け、５０または６
０［Ｈｚ］の周波数の系統電圧の有無を調べる場合、図
２に示すようにゼロボルト点検出手段１０７の検出点が
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３であった場合のカウント数をＣ１，Ｃ
２，Ｃ３とすると、Ｔ２とＴ１間の周期はＣ２−Ｃ１
（図２（ｂ））、Ｔ３とＴ２間の周期はＣｍａｘ−Ｃ３
＋Ｃ２（図２（ｃ））となり、前のカウンタ数より今回
のカウンタ数が大きい場合は図２（ｂ）、そうでない場
合は図２（ｃ）で周期を算出すればよいことになる。但
し、起点がどちらの場合か分からない場合は、正しい周
期が測定できないため、初めて周期を測定する場合は、
きちんと初期位置を確定する必要がある。

【００１４】よって、中央処理装置１１４は、停電後の
系統復帰確認時には、まず第１のタイマ手段１０８の初
期位置を確定するため、第１のカウンタ１０９が所定回
数（例えば３回）をカウントするのを待つ。第１のカウ
ンタ１０９が所定値をカウントした後は、系統が正しく
復帰しているかどうかを確認するため、中央処理装置１
１４は、測定間隔判定手段１１０に指令を出し、５０ま
たは６０［Ｈｚ］であるとみなせる範囲（例えば１５〜
２３［ｍｓ］）以外の周期をノイズとして無視し、第１
のタイマ手段１０８に測定起点を変更せずに再測定を行
わせる。例えば図２（ｄ）に示すように、Ｔ１の次にノ
イズで得られたゼロボルト点Ｔnを無視し、周期の測定
はＴ２−Ｔ１で行われる。第２のカウンタ１１１は、測
定間隔判定手段１１０を通ることができた周期測定回
数、５０［Ｈｚ］付近の周期回数、６０［Ｈｚ］付近の
周期回数をカウントし、周期測定回数が所定値（例えば
５回）になると中央処理装置１１４に系統判断を指示す
る。中央処理装置１１４は５回のうち４回以上どちらか
の周波数がカウントされていれば、系統復帰と判断し解
列リレー駆動部１１６に指示を出し解列リレー１１５を
動かして系統連系運転を開始する。

【００１５】以上で述べたような動作により、第１のカ
ウンタと第２のカウンタおよび中央処理装置により、系
統電圧周期を判断して系統の状態を判断し解列リレーを
動かすことで、安価な構成で自動的に連系運転に復帰す
る機能を持つ系統連系インバータを提供できる。

【００１６】（実施例２）以下、実施例２について添付
図面を基に説明する。図３において３０１はバンドパス
フィルタである。ここで実施例１と同一番号を付してい
る部分については、敢えて述べる部分以外は同一機能を
果たすものとし説明を省略する。

【００１７】例えばバンドパスフィルタ２０１にはオペ
アンプ、抵抗、コンデンサなどを組み合わせた回路を用
いることで、この構成を容易に実現できる。

【００１８】ノイズの多い環境下でも正確に系統１０３
の復帰を確認するため、５０または６０［Ｈｚ］とみな
せる範囲の周波数以外のゲインが０となるようなバンド
パスフィルタを設け、系統電圧波形検出手段１０６で得
られた波形からノイズ成分を取り除いた波形で、実施例
１に述べた系統復帰判断を行う。

【００１９】以上で述べたような動作により、バンドパ
スフィルタによりノイズ除去を行うことで、ノイズの多
い環境でもより正確に系統の状態を判定する系統連系イ
ンバータを提供できる。

【００２０】（実施例３）以下、実施例３について添付
図面を基に説明する。図４において４０１は第３のタイ
マ手段である。ここで実施例１と同一番号を付している
部分については、敢えて述べる部分以外は同一機能を果
たすものとし説明を省略する。

【００２１】例えば第３のタイマ手段４０１にはマイク
ロコンピュータを用いることでこの構成を容易に実現で
きる。

【００２２】実施例１で説明を行ったように、第１のタ
イマ手段１０８は１周期分を越えてしまうと、カウンタ
が元に戻ってしまうため、図５（ａ）のように実時間で
は２周期以上を経過した異常値であっても、２周期経過
して同じ位置にゼロボルト点が得られると、図５（ｂ）
のように測定時間判定手段１１０は正常であると判断し
てしまう。また、ノイズなどの影響で、５０または６０
［Ｈｚ］でない周期に何度も入ってしまうと、異常判断
にも長い時間を必要となってしまう。

【００２３】従って、中央処理装置１１４は、第１のタ
イマ手段により得られた周期を、測定時間判定手段１１
０が５０または６０［Ｈｚ］であるとみなせる範囲（例
えば１５〜２３［ｍｓ］）の周期とみなす度に、第３の
タイマ手段４０１を０からスタートさせる。そして、こ
のタイマが所定値（例えば２３［ｍｓ］相当のカウンタ
数）に到達すると、異常な周期を観測したことを中央処
理装置１１４に伝える。ここで中央処理装置１１４は、
直ちに第２のカウンタの動作を中止し、第１のカウンタ
の観測からやり直す。

【００２４】以上で述べたような動作により、第３のタ
イマ手段が非常に長い電源周期を観測した場合、系統の
判定を直ちにやり直すことで、より早く停電状態から連
系動作に戻れる系統連系インバータを提供できる。

【００２５】（実施例４）以下、実施例４について添付
図面を基に説明する。図６において６０１は第３のカウ
ンタである。ここで実施例１と同一番号を付している部
分については、敢えて述べる部分以外は同一機能を果た
すものとし説明を省略する。

【００２６】例えば第３のカウンタにはマイクロコンピ
ュータを用いることでこの構成を容易に実現できる。

【００２７】実施例１で説明を行ったように、第１のタ
イマ手段１０８は１周期分を越えてしまうと、カウンタ
が元に戻ってしまうため、図５（ａ）のように実時間で
は２周期以上を経過した異常値であっても、２周期経過
して同じ位置にゼロボルト点が得られると、図５（ｂ）
のように測定時間判定手段１１０は正常であると判断し
てしまう。また、ノイズなどの影響で、５０または６０
［Ｈｚ］でない周期に何度も入ってしまうと、異常判断
にも長い時間を必要となってしまう。

【００２８】従って、中央処理装置１１４は、第１のカ
ウンタが所定値に到達し、第２のカウンタのカウントを
スタートさせると同時に、第３のカウンタ６０１に、第
１のタイマ手段１０８が最大値に到達した回数をカウン
トするよう指示する。第３のカウンタ６０１は、カウン
ト数が所定値（例えば２回）に達すると、異常な周期を
観測したことを中央処理装置１１４に伝える。ここで中
央処理装置１１４は、直ちに第２のカウンタの動作を中
止し、第１のカウンタの観測からやり直す。

【００２９】以上で述べたような動作により、少ないタ
イマ手段による安価な構成でも、長い電源周期があった
場合に対応できる系統連系インバータを提供できる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、第１のカウンタと第２のカウンタおよび中央処理装
置により、系統電圧周期を判断して系統の状態を判断し
解列リレーを動かすことで、安価な構成で自動的に連系
運転に復帰する機能を持つ系統連系インバータを提供で
きる。

【００３１】また、請求項２記載の発明によれば、前記
系統電圧波形検出手段に生じるノイズを除去するための
バンドパスフィルタを有する請求項１記載の系統連系イ
ンバータとしたものであり、バンドパスフィルタにより
ノイズ除去を行うことで、ノイズの多い環境でもより正
確に系統の状態を判定する系統連系インバータを提供で
きる。

【００３２】また、請求項３記載の発明によれば、前記
系統電圧周期を測定し所定時間を超えた時に前記中央処
理装置に対し前記第１のカウンタおよび第２のカウンタ
をクリアし系統電圧周期測定のやり直しを指示する第３
のタイマ手段を有する系統連系インバータとしたもので
あり、第３のタイマ手段が非常に長い電源周期を観測し
た場合、系統の判定を直ちにやり直すことで、より早く
停電状態から連系動作に戻れる系統連系インバータを提
供できる。

【００３３】また、請求項４記載の発明によれば、前記
第１のカウンタが最大値に達した回数を数える第３のカ
ウンタを有する系統連系インバータとしたものであり、
少ないタイマ手段による安価な構成でも、長い電源周期
があった場合に対応できる系統連系インバータを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す系統連系インバータを
示すブロック図

【図２】実施例１の動作を説明する図

【図３】本発明の実施例２を示す系統連系インバータを
示すブロック図

【図４】本発明の実施例３を示す系統連系インバータを
示すブロック図

【図５】実施例３および４の動作を説明する図

【図６】本発明の実施例４を示す系統連系インバータを
示すブロック図

【符号の説明】

１０５インバータ手段１０６系統電圧波形検出手段１０７ゼロボルト点検出手段１０８第１のタイマ手段１０９第１のカウンタ１１０測定間隔判定手段１１１第２のカウンタ１１２除算手段１１３第２のタイマ手段１１４中央処理装置１１６解列リレー駆動部３０１バンドパスフィルタ４０１第３のタイマ手段６０１第３のカウンタ

フロントページの続き (72)発明者大橋正治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者北泉武大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者住吉眞一郎大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者井崎潔大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者佐藤武年大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者大森英樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5G066 HA02 HA04 HB05 5H007 AA05 BB07 CA01 CC03 DA03 DA06 DB02 DB12 DC04 DC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源から交流を作成し系統に出力す
るインバータ手段と、系統と前記インバータ手段を物理
的に切り離すための解列リレーと、前記解列リレーを動
かすための解列リレー駆動部と、系統の電圧を検出する
系統電圧波形検出手段と、検出した系統電圧波形の値が
零となるポイントを検出し電圧が負から正になるゼロボ
ルト点を検出するゼロボルト点検出手段と、前記ゼロボ
ルト点検出手段の出力により系統電圧周期を測定するた
めの第１のタイマ手段と、前記第１のタイマ手段が系統
電圧周期を測定した回数を数える第１のカウンタと、前
記第１のタイマ手段で測定された系統電圧周期を判定し
所定間隔のみを有効とするための測定間隔判定手段と、
測定間隔判定手段により認められた周期測定回数を数え
る第２のカウンタと、前記第１のタイマ手段が検出する
前記系統電圧周期を分割しデジタル出力される出力電流
波形の分割時間単位を演算する除算手段と、演算された
前記分割単位時間をカウントし前記分割単位毎に割り込
みを発生させる第２のタイマ手段と、前記第２のタイマ
手段から前記分割単位時間毎に発生される割り込みをプ
ログラム処理ブロック最小単位時間として前記解列リレ
ー駆動部の動作指令や前記系統インバータの制御および
出力電流参照波形出力を行う中央処理装置を有する系統
連系インバータ。
【請求項２】系統電圧波形検出手段に生じるノイズを
除去するためのバンドパスフィルタを有する請求項１記
載の系統連系インバータ。
【請求項３】系統電圧周期を測定し所定時間を超えた
時に前記中央処理装置に対し前記第１のカウンタおよび
第２のカウンタをクリアし系統電圧周期測定のやり直し
を指示する第３のタイマ手段を有する請求項１記載の系
統連系インバータ。
【請求項４】第１のカウンタが最大値に達した回数を
数える第３のカウンタを有する請求項１記載の系統連系
インバータ。