JP2002374682A - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置Info
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Abstract
ワーク上で自由にデータを表示・加工できるようなイン
バータ装置を提供する。 【解決手段】 直流電源から入力された直流電力を瞬時
直流電力演算部20で演算して瞬時メモリ24aに記憶
し、直流電力を変換した交流電力の瞬時値を瞬時交流電
力演算部21で演算して瞬時メモリ24aに記憶し、交
流電力の積算値を積算交流電力演算部22で演算して積
算メモリ24bに記憶し、マルチ回線ルータ19からの
送信要求に応じてデータ送信部26で瞬時メモリ24a
と積算メモリ24bおよび状態メモリ24cに記憶した
データを通信回線を介して送信する。
Description
関し、特に、太陽電池などの独立した直流電源が発生す
る直流電力を交流電力に変換し、家庭用,事務用の一般
交流負荷あるいは既存の商用電力系統に電力を供給する
インバータ装置に関する。
強度がある場合には直流電力を出力する。それは二次電
池などの他のエネルギー源を介在しなくても太陽電池の
みで直流電力を出力でき、有害な物質を排出しないた
め、シンプルでクリーンなエネルギー源として知られて
いる。
力に変換して一般交流負荷、あるいは既存の商用電力系
統に電力を供給するインバータ装置からの電力データを
表示する装置として、インバータ外部に電力計を含んだ
モニタシステムを設けた表示装置が、たとえば特開平1
0−201106号公報に記載されている。
を示す概略ブロック図である。図4において、インバー
タ101は、太陽電池102から出力された直流電力を
商用電力系統103と同一の位相および周波数50/6
0Hzを持つ交流電力に変換して商用電力系統103も
しくは家庭内電気負荷104に供給する。モニタシステ
ム105は電力計測部106と表示部107とから構成
され、さらにはRS232C通信回線によりパーソナル
コンピュータ108に出力できる。
力計測部106に有しており、電力計測部106ではイ
ンバータ101から出力された交流電力を分電盤109
を介して計測し、商用電力系統103からの買電電力お
よび売電電力を分電盤109を介して計測している。そ
して、計測されたその電力を表示部107に表示する。
手法では、建造物屋内にモニタシステム105を設置す
るためのスペースを専用に設ける必要がある。また、モ
ニタシステム105として専用の表示装置と複数の電力
計を設ける必要があり、システム全体のコストアップに
つながるおそれがある。さらに、表示装置に表示される
データは電力などに制限されており、またモニタシステ
ム単体ではデータを自由に加工したりすることができな
かった。さらに、パーソナルコンピュータをモニタシス
テムに接続するとデータの加工は可能となるが、モニタ
システムとパーソナルコンピュータとを結んでいるRS
C232C通信回線は最長でも10m程度であり、パー
ソナルコンピュータの設置場所はモニタシステムの近く
に限定されるという不便さがあった。
ンバータ装置と既設されている外部ネットワークとのデ
ータ送受信機能に関して、建造物の屋内に専用の設置ス
ペースを設けることなく、また専用の電力計および表示
装置を必要とせず、装置全体のコストダウンを図り、イ
ンバータから外部へ出力するデータは電力データに制限
されず、自由にデータ加工を行なうことができ、さらに
インバータが建造物の屋外に設置されてもデータの送受
信が可能なインバータ装置を提供することである。
力をスイッチング回路の開閉動作により交流電力に変換
し、負荷あるいは既存の商用電力系統に供給するインバ
ータ装置において、外部からの要求に応じて内部データ
を出力するデータ出力手段を備えたことを特徴とする。
インバータ内部データを出力できるため、外部ネットワ
ークで自由にインバータ内部のデータの表示や加工が可
能となる。また、外部に電力計などの専用装置を用いる
ことなくインバータ装置内部データを入手できるので、
装置全体のコストダウンを図ることができ、さらには建
造物の屋内に専用の設置スペースを設ける必要がないの
で、省スペース化を図ることができる。
力された直流電力の瞬時値を演算する第1の演算手段
と、直流電力を変換した交流電力の瞬時値を演算する第
2の演算手段と、交流電力の積算値を演算する第3の演
算手段と、インバータの状態を監視する監視手段と、デ
ータを記憶するデータ記憶手段と、外部からの送信要求
を受信する受信手段と、データを外部へ通信回線を介し
て送信する送信手段とを含む。
タ内部で演算した瞬時直流電力データや瞬時交流電力デ
ータや積算交流電力データおよびインバータの状態デー
タを出力できる。また、瞬時直流電力データと瞬時交流
電力データとを外部ネットワークに出力することでイン
バータの変換効率データを計算できる。
段によって得られた各データは同じデータ形式でかつ値
が0であるデータを1対にしてデータ記憶手段に記憶す
ることを特徴とする。
力に関してインバータ装置から出力された瞬時および積
算データ(売電力)の他に、商用電力系統から得られた
瞬時および積算データ(買電力)が入力されるため、双
方のデータフォーマットを統一させる必要があり、イン
バータ装置が出力する交流電力の瞬時および積算データ
に商用電力系統からのデータとしてデータ値0を1対に
することにより、外部ネットワークにおけるデータの利
便性を向上できる。
の積算値は外部ネットワークから任意の値を設定するこ
とが可能にされており、これによりインバータ装置を交
換した場合に外部ネットワークが記憶している交流電力
の積算値とインバータ装置が記憶している交流電力の積
算値が異なっても、自動的に外部ネットワークが記憶す
る交流電力の積算値に修正することができるので、デー
タの継続性を損なうことがない。
時と停止時とでは異なることを特徴としており、これに
よりインバータ運転時にはサンプリングごとにデータを
更新する必要があり、データ記憶に揮発性メモリを使用
することで、データを高速に書換えて記憶することがで
き、またインバータ停止時にはデータ保存に不揮発性メ
モリを使用することで、直流電源がなくなってもデータ
を消失することがない。
の間でやり取りするデータはRS485通信規格に基づ
くことを特徴とする。これにより、RS485規格に基
づいた通信回線は最長1km程度まで使用できるため、
インバータ装置を建造物の屋外に設置した場合にでも屋
内にある外部ネットワークに接続することができ、屋内
にインバータ装置を設置するスペースを設ける必要がな
く、美観を保つことができる。
特徴としており、これにより昼間時に日射強度がある限
り発電することができる。
ンバータ装置を示す回路図である。図1において、イン
バータ装置1は太陽電池2から出力された直流電力を商
用電力系統3と同一の位相および周波数50/60Hz
を持つ交流電力に変換し、分電盤27を介して商用電力
系統3および電気的負荷4に供給する。
と、直流コンデンサ6と、DCヒューズ7と、高周波イ
ンバータブリッジ8と、高周波トランス9と、ダイオー
ドブリッジ10と、フィルタ回路11と、低周波インバ
ータブリッジ12と、ACフィルタ13と、ACヒュー
ズ14、と連係リレー15と、インバータ入力電流検出
器16と、インバータ出力電流検出器17、と制御回路
18とを有している。
側から太陽電池2側に直流電流が逆流するのを防止す
る。直流コンデンサ6は太陽電池2から入力される直流
電力の変動を抑制する。DCヒューズ7は短絡時などに
直流コンデンサ6から定格以上の電流が流れた際に電力
を遮断してインバータ装置1を保護する。高周波インバ
ータブリッジ8はインバータ装置1に入力された直流電
力を高周波交流電圧(数十〜数百kHz)に変換する。
側)と商用電力系統3側(2次側)とを絶縁するもので
あり、ダイオードブリッジ10は高周波トランス9の2
次側に出力された高周波交流を整流する。フィルタ回路
11は互いに並列に接続されたDCリアクトル11aお
よびコンデンサ11bとによって構成されており、整流
波形に含まれる高周波成分の除去および平滑を行なう。
低周波インバータブリッジ12はフィルタ回路11の後
段に接続されて全波整流形状の直流を低周波(50/6
0〜数百Hz)で折返し制御を行ない、低周波の正弦波
交流を形成する。
とコンデンサ13bとから構成されて高調波成分の吸収
を行なっており、ACヒューズ14は短絡時などに商用
電力系統3から定格以上の電流が流れた際に電流を遮断
してインバータ装置1を保護している。連係リレー15
は商用電力系統3側との連係および切り離しを行なって
いる。インバータ入力電流検出器16は直流コンデンサ
6の前段でインバータ入力電流信号Iinを検出して制
御回路18に出力する。インバータ出力電流検出器17
は低周波インバータブリッジ12の後段でインバータ出
力電流信号Ioutを検出して制御回路18に出力す
る。
18aとインバータ内部データ制御系18bとから構成
されている。インバータブリッジ制御系18aは太陽電
池2からの入力電力に基づいてPWM変調制御を行なっ
て高周波インバータブリッジ8の4つのスイッチング素
子Q1〜Q4に制御信号を与え、これらのスイッチング
素子Q1〜Q4をオン/オフ制御する。インバータブリ
ッジ制御系18aは連係リレー15の前段から検出され
たインバータ出力電圧信号(交流電圧)Voutに基づ
いて、低周波インバータブリッジ12の4つのスイッチ
ング素子S1〜S4をオン/オフ制御する。インバータ
データ制御系18bはインバータ装置1の内部データD
outを外部ネットワーク上のマルチ回線ルータ19に
出力する。
り具体的なブロック図である。図2において、インバー
タデータ制御系18bは太陽電池2から入力された直流
電力を演算する瞬時直流電力演算部20と、直流電力を
変換した交流電力の瞬時値を演算する瞬時交流電力演算
部21と、交流電力の積算値を演算する積算交流電力演
算部22と、インバータの状態を監視する状態監視部2
3と、これら演算部や監視部からのデータを記憶するデ
ータ記憶部24と、マルチ回線ルータ19からの通信要
求を受信する送信要求受信部25と、インバータ装置1
の内部データをマルチ回線ルータ19へ通信回線を介し
て送信するデータ送信部26とを含む。
るためのフローチャートである。次に、上記構成のイン
バータ装置1の制御回路18におけるインバータデータ
制御系18bの動作について、図1〜図3を参照して説
明する。通常、1日の朝方時に日射強度がだんだんと強
くなり、図3に示すステップ(図示ではSPと略称す
る)SP1において、太陽電池2からの入力電圧Vin
がインバータ装置1の起動電圧Vstartを上回った
ことを判別すると、インバータ装置1は運転を開始する
が、ステップSP2において、運転を開始する直前にデ
ータ記憶部24内の保存メモリ24dに記憶されていた
各データを瞬時メモリ24a,積算メモリ24b,状態
メモリ24cに書込む。そして、ステップSP3におい
てインバータ装置1は運転を開始する。
タ装置1が運転を行なっている間は、ステップSP4に
おいて、サンプリングごとに瞬時直流電力演算部20に
直流コンデンサ6の両端から検出した直流電圧Vinと
インバータ入力電流検出器16から検出した直流電流I
inが入力されて瞬時直流電力データPinが演算さ
れ、ステップSP5において、データ記憶部24の瞬時
メモリ24aに記憶される。また、瞬時交流電力演算部
21にコンデンサ13bの両端から検出した交流電圧V
outとインバータ出力電流検出器17から検出した交
流電流Ioutが入力され、瞬時交流電力データPou
tが演算されてデータ記憶部24の瞬時メモリ24aに
記憶される。さらに、瞬時交流電力データPoutは積
算交流電力演算部22に入力され、ステップSP6にお
いて積算交流電力データΣPoutが演算され、ステッ
プSP7においてデータ記憶部24の積算メモリ24b
に記憶される。
などの状態を監視している状態監視部23は、ステップ
SP8において、インバータ装置1の状態に変化がある
か否かを判別し、DCヒューズ7,高周波インバータブ
リッジ8,高周波トランス9,低周波インバータブリッ
ジ12,ACヒューズ14の部品の中から状態信号が入
力されると、ステップSP9においてデータ記憶部24
の状態メモリ24cに記憶される。これらのメモリ24
a,24b,24cはたとえばRAMという揮発性メモ
リが使用される。
回線ルータ19からの送信要求Srを送信要求受信部2
5で受信しているか否かを確認する。もし、送信要求S
rがなければ、再び順次データおよび積算データの演算
を行ない、データ記憶部24にデータを記憶する。も
し、送信要求Srがあれば、ステップSP11において
まずその内容が積算交流電力データΣPoutの修正で
あるか否かを確認する。データ修正でなければ、ステッ
プSP14においてマルチ回線ルータ19からの送信要
求Srを受信した送信要求受信部25は直ちにデータ送
信部26にマルチ回線ルータ19へデータを送るように
指令する。
部24内の瞬時メモリ24a,積算メモリ24b,状態
メモリ24cに記憶している最新のデータをデータ送信
部26に送るように指令し、データ記憶部24から最新
のデータを受取る。そして、データ送信部26はステッ
プSP15において、マルチ回線ルータ19にインバー
タ内部データDoutを出力する。また、送信要求Sr
が積算交流電力データΣPoutの修正であれば、以下
のように処理が行なわれる。
ルータ19へ出力したデータのうち、積算交流電力デー
タΣPoutについてマルチ回線ルータ19が記憶して
いるデータ値と異なっている場合(たとえばインバータ
装置1を交換した場合に外部管理サーバであるマルチ回
線ルータ19が記憶している積算交流電力ΣPoutの
データ値とインバータ装置1が出力するデータ値が異な
る場合がある。)、ステップSP12およびSP13に
おいて、マルチ回線ルータ19からインバータ装置1に
積算交流電力データを修正して出力するように送信要求
Srが送られてくるが、ステップSP14において送信
要求Srを受信した送信要求受信部25は、直ちにデー
タ送信部26にマルチ回線ルータ19へ修正した積算交
流電力ΣPoutのデータを送るように指令する。
いて、データ記憶部24に記憶している最新の積算交流
電力データΣPoutをマルチ回線ルータ19が記憶し
ているデータ値に修正してデータ送信部26に送るよう
に指令し、データ記憶部24から修正したデータを受取
る。そして、データ送信部26はマルチ回線ルータ19
に修正したインバータ内部データDoutを出力する。
このように、マルチ回線ルータ19が記憶している交流
電力の積算値とインバータ装置1が記憶している交流電
力の積算値が異なっていても、自動的にマルチ回線ルー
タ19が記憶する交流電力の積算値に修正することがで
きるので、データの継続性を損なうことはない。
2からの入力電圧Vinがインバータ装置1の停止電圧
Vstopを下回っているか否かが確認される。下回ら
ない場合は、ステップSP4において再び瞬時データお
よび積算データの演算を行なう。もし、下回る場合、す
なわち夕方時などの日射強度がだんだんと少なくなり、
太陽電池2からの入力電圧Vinがインバータ装置1の
停止電圧を下回るとインバータ装置1は運転を停止する
が、停止する直前のステップSP17においてデータ記
憶部24内の瞬時メモリ24a,積算メモリ24b,状
態メモリ24cで更新されていた各データは保存メモリ
24dに書込まれて保存される。この保存メモリ24d
は、たとえばE2ROMという不揮発性メモリを用いる
ことによりインバータ装置1が停止し、電源が失われて
もデータは保存され続け、消失することはない。そし
て、各データが保存された後にステップSP18におい
てインバータ装置1は停止する。
いるため、マルチ回線ルータ19から送信要求Srが送
られてきてもインバータ装置1は送信することはない。
また、商用電力系統3が停電した場合は、インバータ装
置1は出力を停止し、商用電力系統3が復電するまで待
機状態に入る。このとき、マルチ回線ルータ19は停電
しているため、インバータ装置1に送信要求Srが送ら
れてくることはない。
タ19に出力する内部データに関して説明する。出力す
る内部データのうち、瞬時交流電力データPoutおよ
び積算交流電力データΣPoutに関しては、同じデー
タ形式でかつ値が0であるデータを対にしてデータ記憶
部24に記憶される。これはマルチ回線ルータ19では
インバータ装置1から入力される瞬時交流電力データP
outおよび積算交流電力データΣPoutの他に、分
電盤27から商用電力系統3へ売電される売電電力デー
タPsおよび商用電力系統3から買電する買電電力デー
タPbが入力されており、これら2種類の入力系統の異
なるデータをマルチ回線ルータ19で容易に管理するた
めにしたものであり、瞬時交流電力データおよび積算交
流電力データごとに分電盤27からのデータ形式である
「売電電力,買電電力」にインバータ装置1からのデー
タ形式を合わせる。
らは分電盤27および商用電力系統3へ向かって電力が
流れるので、流れる方向が同じ売電電力Psのデータ位
置にPoutを、流れる方向が反対の買電電力Pbのデ
ータ位置に0を入れて記憶する。すなわち、分電盤27
からマルチ回線ルータ19に入力される瞬時交流電力デ
ータ形式が「売電電力Ps,買電電力Pb」とすると、
インバータ装置1から出力される瞬時交流電力データ形
式は「Pout,0」となる。
分電盤27からマルチ回線ルータ19に入力される積算
交流電力データ形式が「売電電力ΣPs,買電電力ΣP
b」とすると、インバータ装置1から出力される積算交
流電力データ形式は、「ΣPout,0」となる。この
ように売電電力データの瞬時データと積算データ用とし
て、インバータ装置1から出力される瞬時交流電力デー
タと積算交流電力データには、それぞれ同じデータ形式
でかつ0であるデータを組合せる。これにより、マルチ
回線ルータ19でインバータ装置1から受取るデータと
分電盤27から受取るデータ形式が一致するので、デー
タの取扱がしやすくなる。
タ19との間のデータはRS485通信規格に基づいて
いるが、これはRS485規格が最長1km程度まで通
信可能なため、インバータ装置1が屋内設置可能な場合
においても、屋内に設置されるマルチ回線ルータ19に
接続可能である。
ータ19にインバータ装置1の内部データDoutを出
力することにより、外部ネットワーク上のシステム管理
コンピュータなどでデータを自由に加工して表示するこ
とができ、さらに外部ネットワーク上の分電盤27から
入力される商用電力系統3および電気的負荷4への売電
電力Ps,買電電力Pbとを併せて建造物内の電力管理
をすることができる。
タ装置内部で演算されたデータを外部ネットワークに出
力して省スペース化および低コスト化を図り、出力され
たデータは自由に加工することができ、さらにはインバ
ータが建造物の屋外に設置されても屋内の外部ネットワ
ークとデータの送受信が可能なインバータ装置を提供で
きる。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
ネットワークにインバータ内部データを出力することが
できるため、外部ネットワークで自由にインバータ内部
データの表示,加工が可能となる。また、インバータ装
置外部に電力計などの専用装置を用いることなく、イン
バータ内部データを入手できるので、建造物の屋内に専
用の設置スペースを設ける必要がない。さらに、専用装
置を必要としないので装置全体のコストダウンを図るこ
とができる。
時直流電力データと瞬時交流電力データと積算交流デー
タとインバータの状態データを出力可能なため、外部ネ
ットワークで自由にインバータ内部データの表示・加工
を行なうことができる。また、瞬時直流電力データを外
部ネットワークに出力することで、瞬時交流電力データ
と併せてインバータの変換効率データを求めることがで
きる。
関してインバータ装置から出力された瞬時および積算デ
ータ(売電力)の他に商用電力系統から得られた瞬時お
よび積算データ(買電力)が入力されるため、双方のデ
ータフォーマットを統一させる必要があり、インバータ
装置が出力する交流電力の瞬時および積算データに商用
電力系統からのデータとしてデータ値0を対にすること
により、外部ネットワークにおけるデータの利便性を向
上できる。
ークから任意の値を設定可能であるので、インバータ装
置を更改した場合に外部ネットワークが記憶している交
流電力の積算値とインバータ装置が記憶している交流電
力の積算値が異なっても、自動的に外部ネットワークが
記憶する交流電力の積算値に修正することができるの
で、データの継続性を損なうことがない。
に揮発性メモリを使用することで瞬時データを高速に書
換えて記憶することができ、インバータ停止時にはデー
タ保存に不揮発性メモリを使用することで、直流電源が
なくなってもデータを消失することがない。
線は最長1km程度まで使用できるため、インバータを
建造物の屋内に設置した場合でも屋内にある外部ネット
ワークに接続することができるので、屋内にインバータ
を設置するスペースを設ける必要がなく、美観を保つこ
とができる。
より、昼間時に日射強度がある限り交流電力を発電でき
る。
路図である。
的なブロック図である。
のフローチャートである。
ある。
統、4 電気的負荷、5逆流防止ダイオード、6 直流
コンデンサ、7 DCヒューズ、8 高周波インバータ
ブリッジ、9 高周波トランス、10 ダイオードブリ
ッジ、11 フィルタ回路、11a DCリアクトル、
11b コンデンサ、12 低周波インバータブリッ
ジ、13 ACフィルタ、13a ACリアクトル、1
3b コンデンサ、14 ACヒューズ、15 連係リ
レー、16 インバータ入力電流検出器、17 インバ
ータ出力電流検出器、18 制御回路、18a インバ
ータブリッジ制御系、18b インバータデータ制御
系、19 マルチ回線ルータ、20 瞬時直流電力演算
部、21 瞬時交流電力演算部、22 積算交流電力演
算部、23 状態監視部、24 データ記憶部、24a
瞬時メモリ、24b積算メモリ、24c 状態メモ
リ、24d 保存メモリ、25 送信要求受信部、26
データ送信部、27 分電盤。
Claims (7)
- 【請求項1】 直流電源の電力をスイッチング回路の開
閉動作により交流電力に変換し、負荷あるいは既存の商
用電力系統に供給するインバータ装置であって、 外部からの要求があったことに応じて内部データを出力
するデータ出力手段を備えたことを特徴とする、インバ
ータ装置。 - 【請求項2】 前記データ出力手段は、 前記直流電源から入力された直流電力の瞬時値を演算す
る第1の演算手段と、 前記直流電力を変換した交流電力の瞬時値を演算する第
2の演算手段と、 前記交流電力の積算値を演算する第3の演算手段と、 前記インバータの状態を監視する監視手段と、 前記第1,第2,第3の演算手段および監視手段によっ
て演算されたデータを記憶するデータ記憶手段と、 前記外部からの送信要求を受信する受信手段と、 前記データ記憶手段に記憶されているデータを外部へ通
信回線を介して送信する送信手段とを含むことを特徴と
する、請求項1に記載のインバータ装置。 - 【請求項3】 前記第2および第3の演算手段によって
演算された各データは同じデータ形式でかつ値が0であ
るデータを対にして前記記憶手段に記憶されることを特
徴とする、請求項1に記載のインバータ装置。 - 【請求項4】 前記第3の演算手段によって演算される
交流電力の積算値は外部から任意の値を設定可能である
ことを特徴とする、請求項2に記載のインバータ装置。 - 【請求項5】 前記データ記憶手段は前記インバータの
運転時と停止時とでは異なることを特徴とする、請求項
2に記載のインバータ装置。 - 【請求項6】 前記インバータが外部との間でやり取り
するデータはRS485通信規格に基づくことを特徴と
する、請求項2に記載のインバータ装置。 - 【請求項7】 前記直流電源は太陽電池であることを特
徴とする、請求項1または2に記載のインバータ装置。
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JP2001180043A JP3607881B2 (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | インバータ装置 |
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JP2001180043A Expired - Lifetime JP3607881B2 (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | インバータ装置 |
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