JP2001224183A - 直流電力制限機能付き連系インバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１，２の直流源の電力を所定範囲内に制限
すべくインバータが交流系統と授受する有効電力を調整
して直流源に過充放電を生じさせることなく電力授受を
継続させ得る直流電力制限機能付き連系インバータを提
供する。 【解決手段】 インバータ損失算出回路６１０でインバ
ータの有効電力Ｐｓｙｓと無効電力Ｑｓｙｓからインバ
ータ損失信号Ｐｌｏｓｓを算出し、インバータ損失信号
Ｐｌｏｓｓ、有効電力基準信号Ｐｒｅｆ、太陽電池３の
電力Ｐｐｖから二次電池２への要求電力Ｐｂｒを算出
し、要求電力値から二次電池２の制限電力値を越えて要
求される電力値を有効電力基準抑制信号Ｐｂｍとして算
出し、有効電力基準信号から有効電力基準抑制信号を減
算して補正有効電力基準信号Ｐｒｅｆ１を算出し、イン
バータ有効電力が補正有効電力基準信号に等しくなり、
無効電力が無効電力基準信号Ｑｒｅｆに等しくなるよう
にインバータを制御し、二次電池２の電力を制限電力値
以内に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流系統と連系し
て交流系統と直流源の間で電力の授受を行う連系インバ
ータに関し、更に詳しくは、２系統の直流源を連系イン
バータの直流回路で接続して交流系統と電力の授受を行
う場合に直流源に過充電または過放電を生じさせること
なく安定な電力授受を継続させ得る直流電力制限機能付
き連系インバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】連系インバータは、太陽電池や二次電池
などの直流源や整流器などで構成される直流電源の電力
を負荷に供給したり、または直流源と交流系統との間で
電力の授受を行うために使用されている。

【０００３】この種の従来の連系インバータは、図７に
示すように、連系インバータユニット１の一方の端部で
ある直流回路側に第１系統の直流電圧源である二次電池
２および第２系統の直流源である例えば太陽電池３が直
流線路を介して接続され、他方の端部である交流回路側
に交流系統４が交流線路を介して接続されている。ま
た、連系インバータユニット１と交流系統４の間の交流
回路には計器用変流器（ＣＴ）５５２および計器用変圧
器（ＰＴ）５５１を介してインバータ制御装置５が接続
され、計器用変流器（ＣＴ）５５２によって検出した交
流電流および計器用変圧器（ＰＴ）５５１で検出した連
系点交流電圧がインバータ制御装置５に供給されてい
る。

【０００４】連系インバータユニット１は、インバータ
１０、直流コンデンサ１１および連系インピーダンス１
２から構成されている電圧源型インバータであり、二次
電池２および太陽電池３と交流系統４との間の電力の授
受を行うようになっている。なお、第１の直流源である
二次電池２は充電と放電を繰り返し行い、第２の直流源
である太陽電池３は日射量と直流回路電圧に依存した直
流電力を発生する。

【０００５】インバータ制御装置５では、上述したよう
に計器用変圧器（ＰＴ）５５１で検出した連系点交流電
圧および計器用変流器（ＣＴ）５５２で検出した交流電
流が有効／無効電力検出回路５１０の無効電力検出回路
５１１および有効電力検出回路５１２に供給され、無効
電力検出回路５１１は無効電力検出信号Ｑを電力制御回
路５２０に供給し、有効電力検出回路５１２は有効電力
検出信号Ｐを電力制御回路５２０に供給する。

【０００６】電力制御回路５２０は、無効電力検出信号
Ｑ、すなわち無効電力信号Ｑｓｙｓおよび有効電力検出
信号Ｐ、すなわち有効電力信号Ｐｓｙｓに加えて、有効
電力基準発生回路５０１から所定の有効電力基準信号Ｐ
ｒｅｆおよび無効電力基準信号発生回路５０２から所定
の無効電力基準信号Ｑｒｅｆを入力され、これにより有
効電力誤差検出器５２１で有効電力基準信号Ｐｒｅｆと
有効電力信号Ｐｓｙｓの有効電力誤差信号を算出し、ま
た無効電力誤差検出器５２２で無効電力基準信号Ｑｒｅ
ｆと無効電力信号Ｑｓｙｓの無効電力誤差信号を算出す
る。

【０００７】有効電力誤差信号および無効電力誤差信号
は、それぞれ有効電力誤差増幅器５２３および無効電力
誤差増幅器５２４で誤差増幅され、インバータ有効電圧
信号およびインバータ無効電圧信号としてゲート制御回
路５３０に供給される。

【０００８】ゲート制御回路５３０は、インバータ有効
電圧信号とインバータ無効電圧信号に加えて計器用変圧
器（ＰＴ）５５１からの連系点交流電圧に基づきゲート
信号を算出し、このゲート信号をインバータ１０に供給
し、これによりインバータ１０と交流系統４との連系点
における有効電力Ｐｓｙｓおよび無効電力Ｑｓｙｓを調
整制御する。このようにして、連系インバータユニット
１は、第１の直流源である二次電池２および第２の直流
源である太陽電池３と交流系統４との間で授受される電
力を調整する。

【０００９】なお、上述した従来の連系インバータの動
作は、例えば文献：Shun-ichi Hiroseet al."Applicati
on of a digital instantaneous current control for
staticinduction thyristor converters in the utilit
y line",PCIM Proceeding,pp.343-349,Dec.8,1989 in J
apanに記載され、またゲート制御回路５３０の動作は、
例えば文献：電気学会 半導体電力変換方式調査専門委
員会編「半導体電力変換回路」、頁１０８から頁１１
２、頁２１６から頁２２０、社団法人 電気学会、１９
８７年３月３１日にＰＷＭ制御および系統連系用インバ
ータとして記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の連系イ
ンバータにおいては、連系インバータユニット１から交
流系統４に向かって二次電池２および太陽電池３の両方
から有効電力基準信号Ｐｒｅｆに従った有効電力が出力
されている状態において、太陽の日射量が低下して、太
陽電池３の出力電力が低下すると、二次電池２が定格を
越えて電力を放電することになる。この結果、二次電池
２の保護機能が働くため、連系インバータユニット１の
運転を停止して交流系統４への有効電力の出力を停止せ
ざるを得なくなるという問題がある。

【００１１】また、交流系統４から連系インバータユニ
ット１に向かって有効電力基準信号Ｐｒｅｆに基づく有
効電力が供給される受電状態では、二次電池２は連系イ
ンバータユニット１からの電力と太陽電池３からの電力
で充電されることになるが、ここで太陽の日射量が増加
すると、二次電池２の最大充電電力を越えて充電が行わ
れることになる。この結果、二次電池２を故障させるこ
とになるという問題がある。

【００１２】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、２系統のうちの１系統の直流
源の電力を所定範囲内に制限するように連系インバータ
ユニットが交流系統と授受する有効電力を調整して直流
源に過充電または過放電を生じさせることなく電力授受
を継続させ得る直流電力制限機能付き連系インバータを
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、直流回路で接続された第
１および第２の２系統の直流源の電力を交流電力に変換
したり、または交流電力を直流電力に変換し、交流系統
と直流源の間で電力の授受を行う連系インバータであっ
て、有効電力基準信号および無効電力基準信号を発生す
る有効／無効電力基準信号発生手段と、インバータから
出力される有効電力および無効電力を検出する電力検出
回路と、インバータの有効電力および無効電力からイン
バータ損失信号を算出するインバータ損失信号算出回路
と、第２の直流源の電力を算出する第２直流源電力算出
手段と、有効電力基準信号、インバータ損失信号および
第２の直流源の電力値から第１の直流源への要求電力値
を算出する第１直流源要求電力算出回路と、第１直流源
への要求電力値から第１の直流源の制限電力値を越えて
要求される電力値を有効電力基準抑制信号として算出す
る有効電力抑制値算出回路と、有効電力基準信号から有
効電力基準抑制信号を減算して補正有効電力基準信号を
算出する補正有効電力基準信号算出回路と、前記電力検
出回路で検出した有効電力が補正有効電力基準信号に等
しくなり、電力検出回路で検出した無効電力が無効電力
基準信号に等しくなるようにインバータを制御し、第１
の直流源の電力を制限電力値以内に入るように制御する
電力制御回路とを有することを要旨とする。

【００１４】請求項１記載の本発明にあっては、インバ
ータの有効電力および無効電力から算出したインバータ
損失信号、有効電力基準信号および第２の直流源の電力
値から第１の直流源への要求電力値を算出し、この第１
直流源への要求電力値から第１の直流源の制限電力値を
越えて要求される電力値を有効電力基準抑制信号として
算出し、有効電力基準信号から有効電力基準抑制信号を
減算して補正有効電力基準信号を算出し、インバータの
有効電力が補正有効電力基準信号に等しくなり、無効電
力が無効電力基準信号に等しくなるようにインバータを
制御し、第１の直流源の電力を制限電力値以内に入るよ
うに制御するため、例えば第２の直流源が太陽電池で構
成されていて、インバータから交流系統に向かって両直
流源から有効電力を出力している場合に太陽の日射量が
低下して太陽電池の出力電力が低減し、これにより第１
の直流源が定格を越えて放電するような状況になったと
しても、インバータが交流系統と授受する有効電力を調
整し、第１の直流源の放電電力をその制限電力値以内に
抑制して、第１の直流源の過放電を防止し、これにより
インバータの運転を停止させることなく継続させること
ができ、また逆に太陽の日射量が増加し、これにより第
１の直流源の最大充電電力を越えて充電が行われるよう
な状況になったとしても、インバータが交流系統と授受
する有効電力を調整し、第１の直流源の充電電力をその
制限電力値以内に抑制して、第１の直流源の過充電を防
止し、これによりインバータの運転を停止させることな
く継続させることができる。

【００１５】また、請求項２記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記インバータ損失算出回路が、
有効電力を二乗する第１の乗算器と、無効電力を二乗す
る第２の乗算器と、第１の乗算器の出力と第２の乗算器
の出力を加算する第１の加算器と、第１の加算器の出力
に第１の所定の定数を乗算する第３の乗算器と、第３の
乗算器の出力に第２の所定の定数を加算してインバータ
損失信号Ｐｌｏｓｓを出力する加算器とを有することを
要旨とする。

【００１６】更に、請求項３記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記インバータ損失算出回路が、
補正有効電力基準信号を二乗する第１の乗算器と、無効
電力基準信号を二乗する第２の乗算器と、第１の乗算器
の出力と第２の乗算器の出力を加算する第１の加算器
と、第１の加算器の出力に第１の所定の定数を乗算する
第３の乗算器と、第３の乗算器の出力に第２の所定の定
数を加算してインバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを出力する
加算器とを有することを要旨とする。

【００１７】請求項３記載の本発明にあっては、補正有
効電力基準信号の二乗値と無効電力基準信号の二乗値を
加算し、この和に第１の所定の定数を乗算してから第２
の所定の定数を加算してインバータ損失信号Ｐｌｏｓｓ
を出力するため、有効電力と無効電力を使用した場合の
検出遅れによるインバータ損失の算出の遅れを防止し、
高速かつ安定な第１の直流源の電力制限を行うことがで
きる。

【００１８】請求項４記載の本発明は、請求項１記載の
発明において、前記第２の直流源電力算出回路が、第１
の直流源に流れる直流電流に直流回路の電圧を乗算して
第１の直流源の電力を検出する第１直流源電力検出回路
と、インバータに流れる直流電流に直列回路の電圧を乗
算してインバータの直流電力を検出するインバータ直流
電力検出回路と、インバータの直流電力から第１の直流
源の電力を減算して第２の直流源の電力を出力する減算
回路とを有することを要旨とする。

【００１９】請求項４記載の本発明にあっては、第１の
直流源の直流電流と電圧から第１の直流源の電力を検出
し、インバータの直流電流と直列回路の電圧からインバ
ータの直流電力を検出し、インバータの直流電力から第
１の直流源の電力を減算して第２の直流源の電力を出力
するため、第２の直流源が複数の電源で構成されている
場合でも、個々の電源の電力を検出することなく、第２
の直流源を構成する複数の電源の電力を一括して検出す
ることができ、効率的かつ経済的である。

【００２０】また、請求項５記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記第２の直流源電力算出回路
が、第２の直流源に流れる直流電流に直流回路の電圧を
乗算して第２の直流源の電力を検出する第２直流源電力
検出回路を有することを要旨とする。

【００２１】更に、請求項６記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記第１直流源要求電力算出回路
が、有効電力基準信号からインバータ損失信号を減算し
て損失補正有効電力基準信号を出力する第１の減算回路
と、損失補正有効電力基準信号から第２の直流源の電力
値を減算して第１の直流源への要求電力値を算出する第
２の減算器とを有することを要旨とする。

【００２２】請求項７記載の本発明は、請求項１記載の
発明において、前記有効電力抑制値算出回路が、第１直
流源への要求電力信号から第１の直流源の所定の放電電
力上限信号を減算して放電電力抑制信号を出力する放電
電力抑制回路と、第１直流源への要求電力信号から第１
の直流源の所定の充電電力上限信号を減算して充電電力
抑制信号を出力する充電電力抑制回路と、放電電力抑制
信号と充電電力抑制信号を加算して有効電力基準抑制信
号を出力する加算器とを有することを要旨とする。

【００２３】また、請求項８記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記補正有効電力基準信号算出回
路が、有効電力基準信号から有効電力基準抑制信号を減
算して補正有効電力基準信号を算出する減算器を有する
ことを要旨とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係わ
る直流電力制限機能付き連系インバータの構成を示す回
路図である。同図に示す本実施形態の直流電力制限機能
付き連系インバータは、図７に示した従来の連系インバ
ータに対して太陽電池電力Ｐｐｖを算出する第２直流源
電力算出回路６２０、インバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを
算出するインバータ損失算出回路６１０、第１直流源要
求電力信号Ｐｂｒを算出する第１直流源要求電力算出回
路６３０、有効電力基準抑制信号Ｐｂｍを算出する有効
電力抑制値算出回路６４０、補正有効電力基準信号Ｐｒ
ｅｆ１を算出する補正有効電力基準信号算出回路６５０
を追加し、これにより第１の直流源である二次電池２の
電力を所定範囲内に制限するように連系インバータユニ
ット１が交流系統と授受する有効電力を調整して二次電
池２に過充電または過放電を生じさせることなく電力授
受を継続させ得るように構成したものであり、その他の
構成および作用は図７の連系インバータと同じである。

【００２５】次に、図１に示す直流電力制限機能付き連
系インバータの詳細な構成および作用を説明する前に、
図８を参照して、本発明の概要についてまず説明する。
図８に示すように、第１の直流源である二次電池２の電
力をＰｂ、第２の直流源である太陽電池３の電力をＰｐ
ｖ、連系インバータユニット１の直流電力をＰｄ、連系
インバータユニット１の交流系統４に向かう連系点有効
電力をＰｓｙｓ、連系インバータユニット１の損失をＰ
ｌｏｓｓとすると、次式（１）のように二次電池２の電
力Ｐｂを算出することができる。

【００２６】

【数１】 Ｐｂ＝（Ｐｓｙｓ＋Ｐｌｏｓｓ）−Ｐｐｖ …（１） なお、電力の極性は、二次電池２から連系インバータユ
ニット１に向かう方向、太陽電池３から連系インバータ
ユニット１に向かう方向、および連系インバータユニッ
ト１から交流系統４に向かう方向をそれぞれ正の値とし
ている。

【００２７】また、連系インバータユニット１は、連系
点有効電力Ｐｓｙｓを有効電力基準信号Ｐｒｅｆに等し
くするように制御を行うため、二次電池電力Ｐｂは、次
に示す式（２）でも算出することができる。

【００２８】

【数２】 Ｐｂ＝（Ｐｒｅｆ＋Ｐｌｏｓｓ）−Ｐｐｖ …（２） この式（２）のインバータ損失信号Ｐｌｏｓｓは、次式
（３）から算出することができる。

【００２９】

【数３】 Ｐｌｏｓｓ＝α＊（Ｐｓｙｓ² ＋Ｑｓｙｓ² ）＋β …（３） ここで、Ｐｓｙｓは連系インバータユニット１の連系点
の有効電力（ｋＷ）、Ｑｓｙｓは連系インバータユニッ
ト１の連系点の無効電力（ｋＶａｒ）、αは電流損失相
当係数、βは無負荷損相当値である。例えば、２００ｋ
ＶＡインバータでは、インバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを
ｋＷ単位で表すと、α＝０．０００３であり、β＝２ｋ
Ｗ程度である。

【００３０】本発明の直流電力制限機能付き連系インバ
ータでは、上述したようにインバータ損失信号Ｐｌｏｓ
ｓが算出されると、所定の有効電力基準信号Ｐｒｅｆか
らインバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを減算して損失補正有
効電力基準信号を算出し、この損失補正有効電力基準信
号から太陽電池３の直流電力Ｐｐｖを減算し、第１の直
流源である二次電池２に要求される第１直流源要求電力
信号Ｐｂｒを算出する。それから、この第１直流源要求
電力信号Ｐｂｒが二次電池２の充電上限電力または放電
上限電力を越えた値を有効電力基準抑制信号Ｐｂｍとし
て算出し、この有効電力基準抑制信号Ｐｂｍを有効電力
基準信号Ｐｒｅｆから減算して補正有効電力基準信号Ｐ
ｒｅｆ１を算出し、この補正有効電力基準信号Ｐｒｅｆ
１を有効電力基準信号Ｐｒｅｆの代わりに使用して連系
インバータユニット１の有効電力を制御し、これにより
二次電池２の直流電力が二次電池２の充電上限電力およ
び放電上限電力の範囲内に制限されるようにしているも
のである。

【００３１】次に、上述した本発明の直流電力制限機能
付き連系インバータの概要を参考としながら、図１に示
す直流電力制限機能付き連系インバータについて更に詳
細に説明する。

【００３２】まず、図１の構成において新たに追加され
た構成部分について説明する。第２直流源電力算出回路
６２０は、電力検出器６２２を有し、この電力検出器６
２２で太陽電池３の出力ラインに連結された直流電流検
出用ホールＣＴ６２１で検出した太陽電池３の直流電流
Ｉｐｖと直流電圧Ｅｄを乗算して太陽電池電力Ｐｐｖを
検出し、この検出された太陽電池電力Ｐｐｖは第１直流
源要求電力算出回路６３０に入力されている。

【００３３】インバータ損失算出回路６１０は、上述し
た式（３）に示す数式を実行してインバータ損失信号Ｐ
ｌｏｓｓを算出する回路であるが、このインバータ損失
算出回路６１０は、図２に詳細に示すように、無効電力
検出回路５１１からの無効電力信号Ｑｓｙｓおよび有効
電力検出回路５１２からの有効電力信号Ｐｓｙｓを入力
され、これらの各信号をそれぞれ乗算器６１１および乗
算器６１２で自乗し、これらの出力である無効電力自乗
信号および有効電力自乗信号を加算器６１３で加算して
皮相電力自乗信号を算出する。この皮相電力自乗信号は
乗算器６１４で電流損相当係数αを掛けられ、電流損相
当信号を生成する。この電流損相当信号は加算器６１６
に入力されて、設定器６１５からの無負荷損相当信号β
を加算され、インバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを出力す
る。このように算出されたインバータ損失信号Ｐｌｏｓ
ｓは、第１直流源要求電力算出回路６３０に入力され
る。

【００３４】次に、第１直流源要求電力算出回路６３０
は、図３に詳細に示すように、インバータ損失算出回路
６１０からのインバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを入力さ
れ、このインバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを減算器６３１
において有効電力基準信号Ｐｒｅｆから減算して、損失
補正有効電力基準信号を算出する。この損失補正有効電
力基準信号は、減算器６３２において第２の直流源であ
る太陽電池３の直流電力Ｐｐｖを減算され、第１の直流
源である二次電池２に要求される第１直流源要求電力信
号Ｐｂｒを算出し、この第１直流源要求電力信号Ｐｂｒ
を有効電力抑制値算出回路６４０に供給する。

【００３５】次に、有効電力抑制値算出回路６４０は、
図４に詳細に示すように、第１直流源要求電力算出回路
６３０からの第１直流源要求電力信号Ｐｂｒが充電電力
抑制回路６４２の減算器６４２１および放電電力抑制回
路６４４の減算器６４４１に入力される。充電電力抑制
回路６４２の減算器６４２１は、充電電力上限値設定器
６４１からの充電電力上限値信号を第１直流源要求電力
信号Ｐｂｒから減算し、充電上限逸脱信号を算出し、こ
の信号を信号制限回路６４２２に供給する。信号制限回
路６４２２は、充電上限逸脱信号を入力されると、この
信号から充電電力抑制信号を出力する。また、放電電力
抑制回路６４４の減算器６４４１は、放電電力上限値設
定器６４３からの放電電力上限値信号を第１直流源要求
電力信号Ｐｂｒから減算し、放電上限逸脱信号を算出
し、この信号を信号制限回路６４４２に供給する。信号
制限回路６４４２は、放電上限逸脱信号を入力される
と、この信号から放電電力抑制信号を出力する。

【００３６】信号制限回路６４２２からの充電電力抑制
信号および信号制限回路６４４２からの放電電力抑制信
号は、加算器６４５において加算され、有効電力基準抑
制信号Ｐｂｍが出力され、この有効電力基準抑制信号Ｐ
ｂｍは補正有効電力基準信号算出回路６５０に入力され
る。

【００３７】補正有効電力基準信号算出回路６５０は、
有効電力基準発生回路５０１からの有効電力基準信号Ｐ
ｒｅｆから有効電力基準抑制信号Ｐｂｍを減算し、補正
有効電力基準信号Ｐｒｅｆ１を算出し、この補正有効電
力基準信号Ｐｒｅｆ１をインバータ制御装置５に入力す
るように構成されている。

【００３８】次に、以上のように構成される直流電力制
限機能付き連系インバータの作用について説明する。

【００３９】まず、インバータ損失算出回路６１０は、
上述したように無効電力検出回路５１１からの無効電力
信号Ｑｓｙｓおよび有効電力検出回路５１２からの有効
電力信号Ｐｓｙｓを入力されると、式（３）に示す演算
を図２に示す回路で上述したように行って、インバータ
損失信号Ｐｌｏｓｓを算出し、このインバータ損失信号
Ｐｌｏｓｓを第１直流源要求電力算出回路６３０に入力
する。

【００４０】第１直流源要求電力算出回路６３０は、第
２直流源電力算出回路６２０からの太陽電池電力Ｐｐ
ｖ、インバータ損失信号Ｐｌｏｓｓ、および有効電力基
準発生回路５０１からの有効電力基準信号Ｐｒｅｆを入
力されると、図３で説明したように、有効電力基準信号
Ｐｒｅｆからインバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを減算し
て、損失補正有効電力基準信号を算出し、この損失補正
有効電力基準信号から太陽電池３の直流電力Ｐｐｖを減
算し、二次電池２に要求される第１直流源要求電力信号
Ｐｂｒを算出し、この第１直流源要求電力信号Ｐｂｒを
有効電力抑制値算出回路６４０に供給する。

【００４１】有効電力抑制値算出回路６４０は、第１直
流源要求電力算出回路６３０から第１直流源要求電力信
号Ｐｂｒを入力されると、図４で説明したように、充電
電力上限値設定器６４１からの充電電力上限値信号およ
び放電電力上限値設定器６４３からの放電電力上限値信
号のそれぞれを第１直流源要求電力信号Ｐｂｒから減算
し、充電上限逸脱信号および放電上限逸脱信号をそれぞ
れ算出する。それから、信号制限回路６４２２および６
４２２において、充電上限逸脱信号および放電上限逸脱
信号から充電電力抑制信号および放電電力抑制信号を生
成して出力する。

【００４２】ここにおいて、有効電力信号、直流電力信
号および電力基準信号は充電を負の値とし、放電を正の
値としているので、充電上限逸脱信号のうち負の値が充
電電力上限値を越えて、第１の直流源である二次電池２
に要求された電力値となり、充電上限逸脱信号の負の値
が充電電力抑制信号として信号制限回路６４２２から出
力される。また、放電上限逸脱信号のうち正の値が放電
電力上限値を越えて、第１の直流源である二次電池２に
要求された電力値となり、放電上限逸脱信号の正の値が
放電電力抑制信号として信号制限回路６４２２から出力
される。

【００４３】次に、信号制限回路６４２２および６４２
２からの充電電力抑制信号および放電電力抑制信号は、
加算器６４５で加算され、有効電力基準抑制信号Ｐｂｍ
が出力され、この有効電力基準抑制信号Ｐｂｍは補正有
効電力基準信号算出回路６５０に入力される。

【００４４】補正有効電力基準信号算出回路６５０は、
有効電力抑制値算出回路６４０から有効電力基準抑制信
号Ｐｂｍを入力されると、有効電力基準発生回路５０１
からの有効電力基準信号Ｐｒｅｆから有効電力基準抑制
信号Ｐｂｍを減算し、補正有効電力基準信号Ｐｒｅｆ１
を出力し、この信号をインバータ制御装置５に入力す
る。

【００４５】インバータ制御装置５は、補正有効電力基
準信号Ｐｒｅｆ１を入力されると、この補正有効電力基
準信号Ｐｒｅｆ１を従来用いられていた有効電力基準信
号Ｐｒｅｆの代わりに使用する。すなわち、図７に示し
た従来の連系インバータでは、有効電力基準発生回路５
０１から固定的に供給されていた有効電力基準信号Ｐｒ
ｅｆを使用していたが、本実施形態では上述したように
補正された補正有効電力基準信号Ｐｒｅｆ１を代わりに
使用し、これにより第２の直流源である太陽電池３から
の太陽電池電力Ｐｐｖと連系インバータユニット１を介
して交流系統４との間で授受される有効電力Ｐｓｙｓの
総和が第１の直流源である二次電池２の充電上限または
放電上限を越えるように有効電力基準信号Ｐｒｅｆが設
定された場合でも、インバータ１０と交流系統４の間で
授受される有効電力を第１の直流源である二次電池２の
充電上限または放電上限を越えないように連系インバー
タユニット１の運転を継続しているものである。

【００４６】上述したように、本実施形態では、連系イ
ンバータユニット１から交流系統４に向かって第１の直
流源である二次電池２および第２の直流源である太陽電
池３の両方から有効電力基準信号Ｐｒｅｆに基づく有効
電力を出力している状態において、太陽の日射量が低下
して、太陽電池３の出力電力が低下し、これにより二次
電池２が定格を越えて電力を放電することになったとし
ても、有効電力基準信号Ｐｒｅｆを有効電力基準抑制信
号Ｐｂｍで補正した補正有効電力基準信号Ｐｒｅｆ１を
インバータ制御装置５の有効電力基準信号とすることに
より、連系インバータユニット１が交流系統４と授受す
る有効電力Ｐｓｙｓを調整することができるので、放電
電力上限以内に二次電池２の放電電力を抑制し、連系イ
ンバータユニット１の運転を継続させることができる。

【００４７】また、本実施形態では、交流系統４から連
系インバータユニット１に向かって有効電力基準信号Ｐ
ｒｅｆに基づく有効電力を受電している状態において、
二次電池２は連系インバータユニット１からの電力と太
陽電池３からの電力で充電されるが、太陽の日射量が増
加することにより、二次電池２の最大充電電力を越えて
充電が行われる状況になったとしても、有効電力基準信
号Ｐｒｅｆを有効電力基準抑制信号Ｐｂｍで補正した補
正有効電力基準信号Ｐｒｅｆ１をインバータ制御装置５
の有効電力基準信号とすることにより、連系インバータ
ユニット１が交流系統４と授受する有効電力Ｐｓｙｓを
調整することができるので、二次電池２の充電電力を充
電電力上限以内に抑制し、連系インバータユニット１の
運転を継続させることができる。

【００４８】更に、本実施形態では、連系インバータユ
ニット１と交流系統４の連系点の有効電力Ｐｓｙｓと無
効電力Ｑｓｙｓに基づき連系インバータユニット１のイ
ンバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを常時算出するので、連系
インバータユニット１の有効電力を可変させる場合のみ
ならず、無効電力を可変させる場合でも、二次電池２に
要求する要求電力Ｐｂｒを適正に算出することができ、
インバータの損失の変化に伴う二次電池２の過充電や過
放電を生じさせないようにすることができる。

【００４９】次に、図５を参照して、本発明の他の実施
形態に係わる直流電力制限機能付き連系インバータにつ
いて説明する。

【００５０】図５に示す直流電力制限機能付き連系イン
バータは、図１に示した実施形態において直流電流検出
用ホールＣＴ６２１からの太陽電池３の直流電流Ｉｐｖ
に基づき太陽電池電力Ｐｐｖを検出する第２の直流源電
力算出回路６２０の代わりに、二次電池直流電流検出用
ＣＴ６２３で検出した二次電池直流電流Ｉｂおよびイン
バータ直流電流検出用ホールＣＴ６２４で検出したイン
バータ直流電流Ｉｉに基づき太陽電池電力Ｐｐｖを算出
する第２直流源電力算出回路６２８を用いた点が異なる
のみであり、その他の構成および作用は図１の実施形態
と同じである。従って、図５に示す連系インバータにお
いて図１と同じ構成要素には同じ符号が付されている。

【００５１】更に詳しくは、第２直流源電力算出回路６
２８は、二次電池２の出力ラインに連結されている二次
電池直流電流検出用ＣＴ６２３によって検出された二次
電池２に流れる直流電流Ｉｂおよび連系インバータユニ
ット１の直流回路に連結されたインバータ直流電流検出
用ホールＣＴ６２４によって検出された連系インバータ
ユニット１に流れるインバータ直流電流Ｉｉを供給され
ている。第２直流源電力算出回路６２８は、二次電池直
流電流検出用ＣＴ６２３からの二次電池直流電流Ｉｂを
電力検出器６２５において直流回路の直流電圧Ｅｄと乗
算して、二次電池２の直流電力Ｐｂを検出し、またイン
バータ直流電流検出用ホールＣＴ６２４からのインバー
タ直流電流Ｉｉを電力検出器６２６において直流電圧Ｅ
ｄと乗算して、連系インバータユニット１のインバータ
直流電力Ｐｉを検出する。

【００５２】電力検出器６２５からの二次電池電力Ｐｂ
および電力検出器６２６からのインバータ直流電力Ｐｉ
は、減算器６２７に入力され、ここでインバータ直流電
力Ｐｉから二次電池電力Ｐｂを次に示す式（４）に示す
ように減算し、太陽電池３の直流電力Ｐｐｖを算出し、
この太陽電池電力Ｐｐｖが第１直流源要求電力算出回路
６３０に入力される。

【００５３】 Ｐｐｖ＝Ｐｉ−Ｐｂ …（４） 本実施形態における以降の回路動作は、図１に示す実施
形態の回路動作と同じである。すなわち、インバータ損
失算出回路６１０でインバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを算
出し、それから第１直流源要求電力算出回路６３０でイ
ンバータ損失信号Ｐｌｏｓｓ、太陽電池電力Ｐｐｖ、有
効電力基準信号Ｐｒｅｆから第１直流源要求電力信号Ｐ
ｂｒを算出し、次に有効電力抑制値算出回路６４０で有
効電力基準抑制信号Ｐｂｍを算出する。この有効電力基
準抑制信号Ｐｂｍは補正有効電力基準信号算出回路６５
０に入力され、ここで有効電力基準信号Ｐｒｅｆから有
効電力基準抑制信号Ｐｂｍが減算され、補正有効電力基
準信号Ｐｒｅｆ１が算出される。

【００５４】この補正有効電力基準信号Ｐｒｅｆ１は、
インバータ制御装置５に入力され、従来用いられていた
有効電力基準信号Ｐｒｅｆの代わりに使用する。この結
果、太陽電池電力Ｐｐｖと連系インバータユニット１を
介して交流系統４との間で授受される有効電力Ｐｓｙｓ
の総和が二次電池２の充電上限または放電上限を越える
ように有効電力基準信号Ｐｒｅｆが設定された場合で
も、インバータ１０と交流系統４の間で授受される有効
電力を二次電池２の充電上限または放電上限を越えない
ように連系インバータユニット１の運転を継続すること
ができる。

【００５５】上述したように、本実施形態では、太陽電
池３に流れる直流電流Ｉｐｖを検出することなく、太陽
電池電力Ｐｐｖを算出しているので、太陽電池３などを
構成している第２の直流源が複数の電源で構成されてい
る場合でも、第２の直流源を構成している個々の電源の
電力を検出することなく、第２の直流源を構成している
複数の電源の電力を一括して検出することができ、効率
的かつ経済的である。

【００５６】次に、図６を参照して、本発明の別の実施
形態に係わる直流電力制限機能付き連系インバータにつ
いて説明する。

【００５７】図６に示す直流電力制限機能付き連系イン
バータは、図１に示した実施形態においてインバータ損
失算出回路６１０に入力される無効電力信号Ｑｓｙｓお
よび有効電力信号Ｐｓｙｓの代わりに補正有効電力基準
信号算出回路６５０からの補正有効電力基準信号Ｐｒｅ
ｆ１および有効電力基準発生回路５０１からの無効電力
基準信号Ｑｒｅｆを使用した点が異なるものであり、そ
の他の構成および作用は図１の実施形態と同じであり、
同じ構成要素には同じ符号を付している。

【００５８】このように本実施形態では、補正有効電力
基準信号Ｐｒｅｆ１および無効電力基準信号Ｑｒｅｆが
それぞれ有効電力信号Ｐｓｙｓおよび無効電力信号Ｑｓ
ｙｓの代わりにインバータ損失算出回路６１０に入力さ
れ、インバータ損失算出回路６１０においてインバータ
損失信号Ｐｌｏｓｓを算出している。すなわち、インバ
ータ損失算出回路６１０では、補正有効電力基準信号Ｐ
ｒｅｆ１および無効電力基準信号Ｑｒｅｆをそれぞれ乗
算器６１１および乗算器６１２で自乗し、これらの出力
を加算器６１３で加算し、この出力に対して乗算器６１
４で電流損相当係数αを掛け、電流損相当信号を生成す
る。この電流損相当信号は加算器６１６で設定器６１５
からの無負荷損相当信号βを加算され、インバータ損失
信号Ｐｌｏｓｓが出力される。このように算出されたイ
ンバータ損失信号Ｐｌｏｓｓは、第１直流源要求電力算
出回路６３０に入力される。本実施形態における以降の
回路動作は、図１に示す実施形態の回路動作と同じであ
る。

【００５９】本実施形態では、インバータ損失信号Ｐｌ
ｏｓｓの算出に補正有効電力基準信号Ｐｒｅｆ１および
無効電力基準信号Ｑｒｅｆを使用するので、有効電力お
よび無効電力の検出遅れによるインバータ損失信号Ｐｌ
ｏｓｓの算出の遅れを防止することができ、高速で安定
な二次電池の電力制限を行うことができる。

【００６０】なお、上述した各実施形態では、インバー
タ損失算出回路６１０、第１直流源要求電力算出回路６
３０、有効電力抑制値算出回路６４０、補正有効電力基
準信号算出回路６５０などを電子回路で実現している
が、この代わりにマイクロコンピュータなどを用いて、
ソフトウェアで実現してもよいものである。

【００６１】また、上記各実施形態では、第１の直流源
として二次電池２を使用し、第２の直流源として太陽電
池３を使用した場合について説明したが、第１の直流源
および第２の直流源として例えば燃料電池や整流器電源
などを用いてもよいものである。

【００６２】更に、上記実施形態において、図２に示す
インバータ損失算出回路６１０は、有効電力信号Ｐｓｙ
ｓおよび無効電力信号Ｑｓｙｓの両方を使用している
が、連系インバータユニット１が無効電力を変化させな
い場合には、有効電力信号のみを使用して、インバータ
損失信号Ｐｌｏｓｓを算出することも可能である。

【００６３】また更に、上記実施形態において、図４に
示す有効電力抑制値算出回路６４０は、充電電力上限値
設定器６４１および放電電力上限値設定器６４３の出力
を一定値に固定したものとして処理しているが、これら
の出力を第１の直流源である二次電池２の充電状況と放
電状況に応じて変化させてもよいものである。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インバータの有効電力および無効電力からインバータ損
失信号を算出し、インバータ損失信号、有効電力基準信
号および第２の直流源の電力値から第１の直流源への要
求電力値を算出し、この第１直流源への要求電力値から
第１の直流源の制限電力値を越えて要求される電力値を
有効電力基準抑制信号として算出し、有効電力基準信号
から有効電力基準抑制信号を減算して補正有効電力基準
信号を算出し、インバータの有効電力が補正有効電力基
準信号に等しくなり、無効電力が無効電力基準信号に等
しくなるようにインバータを制御し、第１の直流源の電
力を制限電力値以内に入るように制御するので、第１の
直流源が定格を越えて充放電するような状況になったと
しても、インバータが交流系統と授受する有効電力を調
整し、第１の直流源の充放電電力をその制限電力値以内
に抑制して、第１の直流源の過充放電を防止し、これに
よりインバータの運転を停止させることなく継続させる
ことができる。

【００６５】また、本発明によれば、補正有効電力基準
信号と無効電力基準信号のそれぞれの二乗値を加算し、
この和に定数を乗算し、更に定数を加算してインバータ
損失信号Ｐｌｏｓｓを出力するので、有効電力と無効電
力を使用した場合の検出遅れによるインバータ損失の算
出の遅れを防止し、高速かつ安定な第１の直流源の電力
制限を行うことができる。

【００６６】更に、本発明によれば、第１の直流源の電
力とインバータの直流電力を検出し、インバータの直流
電力から第１の直流源の電力を減算して第２の直流源の
電力を出力するので、第２の直流源が複数の電源で構成
されている場合でも、個々の電源の電力を検出すること
なく、第２の直流源を構成する複数の電源の電力を一括
して検出することができ、効率的かつ経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わる直流電力制限機能
付き連系インバータの構成を示す回路図である。

【図２】図１の連系インバータに使用されているインバ
ータ損失算出回路の詳細な構成を示す回路図である。

【図３】図１の連系インバータに使用されている第１直
流源要求電力算出回路の詳細な構成を示す回路図であ
る。

【図４】図１の連系インバータに使用されている有効電
力抑制値算出回路の詳細な構成を示す回路図である。

【図５】本発明の他の実施形態に係わる直流電力制限機
能付き連系インバータの構成を示す回路図である。

【図６】本発明の別の実施形態に係わる直流電力制限機
能付き連系インバータの構成を示す回路図である。

【図７】従来の連系インバータの構成を示す回路図であ
る。

【図８】本発明の直流電力制限機能付き連系インバータ
の概要を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 連系インバータユニット ２ 第１の直流源である二次電池 ３ 第２の直流源である太陽電池 ４ 交流系統 ５ インバータ制御装置 ５０１ 有効電力基準発生回路 ５０２ 無効電力基準信号発生回路 ５１０ 有効／無効電力検出回路 ５２０ 電力制御回路 ５３０ ゲート制御回路 ６１０ インバータ損失算出回路 ６２０ 第２直流源電力算出回路 ６３０ 第１直流源要求電力算出回路 ６４０ 有効電力抑制値算出回路 ６５０ 補正有効電力基準信号算出回路

フロントページの続き (72)発明者 兼島 安洋 沖縄県浦添市牧港５丁目２番１号 沖縄電 力株式会社内 (72)発明者 廣瀬 俊一 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 韮沢 仁 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5G066 HA19 HA30 HB06 HB09 5H007 AA17 BB07 CC01 DA04 DB02 DC00 DC02 DC03 DC05 EA02 FA00 FA12 FA17 FA18

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流回路で接続された第１および第２の
   ２系統の直流源の電力を交流電力に変換したり、または
   交流電力を直流電力に変換し、交流系統と直流源の間で
   電力の授受を行う連系インバータであって、 有効電力基準信号および無効電力基準信号を発生する有
   効／無効電力基準信号発生手段と、 インバータから出力される有効電力および無効電力を検
   出する電力検出回路と、 インバータの有効電力および無効電力からインバータ損
   失信号を算出するインバータ損失信号算出回路と、 第２の直流源の電力を算出する第２直流源電力算出手段
   と、 有効電力基準信号、インバータ損失信号および第２の直
   流源の電力値から第１の直流源への要求電力値を算出す
   る第１直流源要求電力算出回路と、 第１直流源への要求電力値から第１の直流源の制限電力
   値を越えて要求される電力値を有効電力基準抑制信号と
   して算出する有効電力抑制値算出回路と、 有効電力基準信号から有効電力基準抑制信号を減算して
   補正有効電力基準信号を算出する補正有効電力基準信号
   算出回路と、 前記電力検出回路で検出した有効電力が補正有効電力基
   準信号に等しくなり、電力検出回路で検出した無効電力
   が無効電力基準信号に等しくなるようにインバータを制
   御し、第１の直流源の電力を制限電力値以内に入るよう
   に制御する電力制御回路とを有することを特徴とする直
   流電力制限機能付き連系インバータ。
2. 【請求項２】 前記インバータ損失算出回路は、有効電
   力を二乗する第１の乗算器と、無効電力を二乗する第２
   の乗算器と、第１の乗算器の出力と第２の乗算器の出力
   を加算する第１の加算器と、第１の加算器の出力に第１
   の所定の定数を乗算する第３の乗算器と、第３の乗算器
   の出力に第２の所定の定数を加算してインバータ損失信
   号Ｐｌｏｓｓを出力する加算器とを有することを特徴と
   する請求項１記載の直流電力制限機能付き連系インバー
   タ。
3. 【請求項３】 前記インバータ損失算出回路は、補正有
   効電力基準信号を二乗する第１の乗算器と、無効電力基
   準信号を二乗する第２の乗算器と、第１の乗算器の出力
   と第２の乗算器の出力を加算する第１の加算器と、第１
   の加算器の出力に第１の所定の定数を乗算する第３の乗
   算器と、第３の乗算器の出力に第２の所定の定数を加算
   してインバータ損失信号Ｐｌｏｓｓを出力する加算器と
   を有することを特徴とする請求項１記載の直流電力制限
   機能付き連系インバータ。
4. 【請求項４】 前記第２の直流源電力算出回路は、第１
   の直流源に流れる直流電流に直流回路の電圧を乗算して
   第１の直流源の電力を検出する第１直流源電力検出回路
   と、インバータに流れる直流電流に直列回路の電圧を乗
   算してインバータの直流電力を検出するインバータ直流
   電力検出回路と、インバータの直流電力から第１の直流
   源の電力を減算して第２の直流源の電力を出力する減算
   回路とを有することを特徴とする請求項１記載の直流電
   力制限機能付き連系インバータ。
5. 【請求項５】 前記第２の直流源電力算出回路は、第２
   の直流源に流れる直流電流に直流回路の電圧を乗算して
   第２の直流源の電力を検出する第２直流源電力検出回路
   を有することを特徴とする請求項１記載の直流電力制限
   機能付き連系インバータ。
6. 【請求項６】 前記第１直流源要求電力算出回路は、有
   効電力基準信号からインバータ損失信号を減算して損失
   補正有効電力基準信号を出力する第１の減算回路と、損
   失補正有効電力基準信号から第２の直流源の電力値を減
   算して第１の直流源への要求電力値を算出する第２の減
   算器とを有することを特徴とする請求項１記載の直流電
   力制限機能付き連系インバータ。
7. 【請求項７】 前記有効電力抑制値算出回路は、第１直
   流源への要求電力信号から第１の直流源の所定の放電電
   力上限信号を減算して放電電力抑制信号を出力する放電
   電力抑制回路と、第１直流源への要求電力信号から第１
   の直流源の所定の充電電力上限信号を減算して充電電力
   抑制信号を出力する充電電力抑制回路と、放電電力抑制
   信号と充電電力抑制信号を加算して有効電力基準抑制信
   号を出力する加算器とを有することを特徴とする請求項
   １記載の直流電力制限機能付き連系インバータ。
8. 【請求項８】 前記補正有効電力基準信号算出回路は、
   有効電力基準信号から有効電力基準抑制信号を減算して
   補正有効電力基準信号を算出する減算器を有することを
   特徴とする請求項１記載の直流電力制限機能付き連系イ
   ンバータ。