JP2003153433A - 電力系統の瞬時電圧低下検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力系統の瞬時電圧低下を高速で検出してイ
ンバータを停止させることができる太陽光発電装置を提
供する。 【解決手段】 系統電圧が所定の電圧レベル以下となっ
たことを検知する系統電圧レベル低下検知手段と、該検
知手段の検知持続時間を測定する検知持続時間測定手段
とを具備し、系統電圧レベル低下検知手段がレベル低下
を検知し、かつ検知持続時間測定手段による測定時間が
所定時間以上であったとき、系統の瞬時電圧低下を検出
することを特徴とし、検知持続時間測定手段は電圧ゼロ
クロスポイント付近で無効にする。また、インバータの
ゲート信号を遮断するゲートブロック手段を具備し、瞬
時電圧低下が起こったときインバータのゲート信号を遮
断することにより出力を停止して装置を過電流から保護
し、復電したとき前記インバータにゲート信号を送出し
て運転を再開する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統と連系
運転を行う太陽光発電装置における電力系統の瞬時電圧
低下を検出する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池による太陽光発電は、他の自然
エネルギー利用の発電方式と異なり、建築物の屋根や壁
面に容易に設置することができ、騒音その他の公害の心
配もないため、無公害発電システムとして期待されるよ
うになってきている。近年、電力系統と連系運転を行う
ことが可能となり、一般家庭で太陽光発電を行うときは
系統連系用インバータによって商用交流電源と系統連系
を行うのが一般的になっている。太陽光発電装置が電力
系統と連系運転を行っているとき、接続された負荷の短
絡、その他の原因によって電力系統に短時間の急激な電
圧低下が発生することがある。この瞬時電圧低下によっ
て太陽光発電装置のインバータは出力電流が増加して過
電流となるので、インバータの出力点で過電流を検出し
てゲートブロックによりインバータを停止して装置を保
護している。

【０００３】図３は、接続された負荷の短絡、その他の
原因によって電力系統に瞬時電圧低下があったとき、イ
ンバータの出力点で過電流を検出してインバータを停止
させる機能を有する太陽光発電装置の構成を示すブロッ
ク図である。この図において、インバータ２は電流セン
サ３によって検出された出力電流が所定電流になるよう
にインバータゲート制御手段１３が生成するゲート信号
にしたがって制御される。電力系統の瞬時電圧低下があ
ったとき、瞬時電圧低下に伴って発生する過電流を過電
流検出手段１５によって検出し、この検出信号によって
ゲートブロック手段１４を動作させ、インバータゲート
制御手段１３の信号をブロックすることによって装置を
保護している。

【０００４】図４は、瞬時電圧の低下が起きたときの各
部の波形の時間関係を示した図である。図４（ａ）の系
統電圧が時刻ｔ０で電圧がゼロに落ちると、Ｉ０であっ
た（ｂ）の装置出力電流はｔ１１において過電流検出レ
ベルＩ１１まで増加する。その後若干の時間遅れをも
ち、時刻ｔ１２において図３の過電流検知手段１５によ
って過電流が検知され,（ｃ）のゲートブロック処理が
有効となる。その後更にＴ１２だけ遅れて時刻ｔ１３に
おいて（ｄ）のゲート制御信号がオフになる。このとき
の装置出力電流はＩ１３まで増加した後、ゲート制御信
号のオフによって減衰してゼロとなる。前記遅れ時間Ｔ
１２は、インバータ制御は通常キャリア周波数で行われ
るため、最小でキャリア周期である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の電流検
出による方法では、電圧が低下するときの位相角如何に
より過電流検出からインバータ停止までの時間遅れによ
って電流がさらに増大するので、太陽光発電装置を構成
する部品の過電流耐量を大きくとる必要があり、コスト
アップになるという課題があった。

【０００６】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、電力系統の瞬時電圧低下を高速で検出してインバ
ータを停止させることができる電力系統の瞬時電圧低下
検出装置、および太陽光発電装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、電力系統と連系運転を行う太陽光発電装置に用いら
れる瞬時電圧低下検出装置において、系統電圧が所定の
電圧レベル以下となったことを検知する系統電圧レベル
低下検知手段と、該検知手段の検知持続時間を測定する
検知持続時間測定手段と、を具備し、前記系統電圧レベ
ル低下検知手段がレベル低下を検知し、かつ、前記検知
持続時間測定手段による測定時間が所定時間以上であっ
たとき、前記電力系統の瞬時電圧低下を検出することを
特徴とする電力系統の瞬時電圧低下検出装置を提供す
る。

【０００８】この発明によれば、系統電圧の瞬時値が所
定の電圧レベル以下となったことを検出するとともに、
この検出結果の持続時間を計測して所定の時間以上継続
したときに系統電圧の瞬時低下を検出するので、瞬時電
圧低下に伴って起こる出力の過電流を検出する方法と比
較して高速な検出が可能となり、太陽光発電装置内部の
部品の過電流耐量を必要以上に大きくする必要がない。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
電力系統の瞬時電圧低下検出装置において、前記系統電
圧レベル低下検出手段及び前記検知持続時間測定手段
を、系統電圧のゼロクロスポイント付近において無効に
することを特徴とする。

【００１０】この発明によれば、瞬時電圧低下の検出条
件として交流電圧のゼロクロスポイント付近の低い電圧
で誤検出しないように検出電圧値および持続時間を設定
することによって通常の電圧では検出せず、瞬時電圧低
下が起こったときのみ検出することができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載の電力系統の瞬時電圧低下検出装置において、太
陽電池出力を交流電力に逆変換するインバータのゲート
信号を遮断するゲートブロック手段を具備し、前記瞬時
電圧低下が起こったとき前記ゲートブロック手段によっ
て前記インバータのゲート信号を遮断することにより出
力を停止して前記太陽光発電装置を瞬時電圧低下による
過電流から保護し、前記瞬時電圧低下から復電したとき
前記ゲートブロック手段を解除することにより前記イン
バータにゲート信号を送出して運転を再開することを特
徴とする。

【００１２】この発明によれば、系統の瞬時電圧低下が
起こったとき、インバータのゲート電流を遮断するゲー
トブロック手段によってインバータの動作を停止させ、
瞬時電圧低下による過電流から太陽光発電装置を保護
し、復電したときゲートブロック手段の解除によって装
置の運転を再開することができる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれか記載の電力系統の瞬時電圧低下検出装置を
具備することを特徴とする太陽光発電装置を提供する。

【００１４】この発明によれば、上述のような電力系統
の瞬時電圧低下検出装置を備えることにより、電力系統
の瞬時電圧低下を高速で検出してインバータを停止させ
ることができ、安全でかつ安定した太陽光発電が可能と
なる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一
実施の形態による電力系統の瞬時電圧低下検出装置を有
する太陽光発電装置の構成を示すブロック図である。こ
の図において、符号１は太陽電池出力であり、太陽電池
パネル、接続箱および昇圧チョッパ等を含み、直流電力
を出力する。インバータ２は、太陽電池出力１の直流電
力を交流電力に逆変換した後、正弦化フィルタ４によっ
て波形歪を除去し、負荷６の接続された電力系統５と連
系運転を行う。インバータ２は、電力系統５と連系を行
うために出力電流を制御する必要があり、電流センサ３
の電流信号をインバータゲート制御手段１３に取り込ん
で所定の電流になるようにインバータ２を制御する。

【００１６】つぎに、このような構成により連系運転を
行っている電力系統５の電圧が負荷６の短絡、その他の
原因によって瞬時低下を起こしたときの検出方式につい
て説明する。系統電圧低下検知手段１１は、系統電圧の
瞬時値が所定の電圧レベル以下となったとき、これを高
速に検知する。

【００１７】系統電圧低下検知手段１１の検知出力信号
は、検知持続時間測定手段１２に入力され、電圧低下の
持続する時間を測定して、所定の時間以上持続したと
き、出力信号をゲートブロック手段１４に送り、インバ
ータ制御手段１３が送出しているインバータ２のゲート
制御信号をブロックしてインバータ２を停止させ、装置
を過電流から保護する。系統電圧は５０Ｈｚまたは６０
Ｈｚの周波数の交流電圧なので、ゼロクロス点前後にお
いて、前記所定の電圧レベル以下の電圧となり電圧低下
の検知を半サイクル毎に繰り返すことになるが、ゼロク
ロスポイント付近では検知持続時間測定手段を無効とす
るので、通常の正常な電圧では誤検出せず、瞬時電圧低
下が起こったときのみ検出する。

【００１８】図２は、系統電圧の低下が起きたときの各
部の波形の時間関係を示した図である。図２（ａ）の系
統電圧が時刻ｔ０のときに瞬時電圧低下が発生すると、
図１の系統電圧低下検知手段１１が直ちに電圧低下を検
知し、検知信号を検知持続時間測定手段１２に送出す
る。検知持続時間測定手段１２の測定結果が所定の時間
Ｔ０以上持続すると、時刻ｔ１においてゲートブロック
手段１４によってゲートブロックを有効にする。なお、
ゼロクロスポイント付近においては検知持続時間測定手
段は無効とするため、系統電圧が所定の電圧レベル以下
が所定の時間Ｔ０以上持続しても、ゲートブロックは有
効とならない。

【００１９】インバータゲート制御手段１３はキャリア
周波数で行われるため、ゲートブロックを有効とした
後、最小キャリア周期だけ遅れた時刻ｔ２においてイン
バータゲート制御手段１４の信号がオフとなり、インバ
ータ２が停止して装置を過電流から保護する。図２
（ｂ）の装置出力電流は、電圧低下が起きたときの時刻
ｔ０においてＩ０であったものが、時刻ｔ２においてＩ
２まで増加するが、ゲート制御信号がオフになることに
よってインバータ２は動作を停止し、電流は減少して時
刻ｔ３においてゼロになる。図２には示していないが、
系統電圧が回復するとゲートブロック手段１４がオフと
なり、インバータゲート制御手段１３の制御信号がイン
バータ２に与えられて動作を開始する。

【００２０】以上、本発明の一実施の形態の動作を図面
を参照して詳述してきたが、本発明はこの実施の形態に
限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計変更等があっても本発明に含まれる。電圧低下の
検知レベルは、常時のゼロクロス点付近で電圧異常を検
出しない条件、たとえば、電圧低下の検知レベルを定格
の５％、持続期間が５°の電気角とするものであっても
よい。

【００２１】

【発明の効果】これまでに説明したように、本発明によ
れば以下に示す効果が得られる。請求項１の発明によれ
ば、系統電圧が所定の電圧レベル以下となったことを検
出するとともに、この検出結果の持続時間を計測して所
定の時間以上継続したときに系統電圧の瞬時低下を検出
するので、瞬時電圧低下に伴って起こる出力の過電流を
検出する方法と比較して高速な検出が可能となり、太陽
光発電装置内部の部品の過電流耐量を必要以上に大きく
する必要がない。

【００２２】請求項２の発明によれば、瞬時電圧低下の
検出条件として交流電圧のゼロクロスポイント付近の低
い電圧で誤検出しないように検出電圧値および持続時間
を設定することによって通常の電圧では検出せず、瞬時
電圧低下が起こったときのみ検出することができる。

【００２３】請求項３の発明によれば、系統の瞬時電圧
低下が起こったとき、インバータのゲート電流を遮断す
るゲートブロック手段によってインバータの動作を停止
させ、瞬時電圧低下による過電流から太陽光発電装置を
保護し、復電したときゲートブロック手段の解除によっ
て装置の運転を再開することができる。

【００２４】請求項４の発明によれば、電力系統の瞬時
電圧低下を高速で検出してインバータを停止させること
ができ、安全でかつ安定した太陽光発電が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態による電力系統の瞬時
電圧低下検出装置を有する太陽光発電装置の構成を示す
ブロック図。

【図２】 図１の各部の波形の時間関係を示した図。

【図３】 従来の技術による電力系統の瞬時電圧低下に
よる過電流検出機能を有する太陽光発電装置の構成を示
すブロック図。

【図４】 図３の各部の波形の時間関係を示した図。

【符号の説明】

１…太陽電池出力 ２…インバータ ３…電流センサ ４…正弦化フィルタ ５…電力系統 ６…負荷 １１…系統電圧低下検知手段 １２…検知持続時間測定手段 １３…インバータゲート制御手段 １４…ゲートブロック手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G053 AA12 BA04 CA02 EA03 EB01 FA01 5H007 AA12 BB07 CB02 DA04 DB01 DC05 FA02 FA14 FA19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統と連系運転を行う太陽光発電装
   置に用いられる瞬時電圧低下検出装置において、 系統電圧が所定の電圧レベル以下となったことを検知す
   る系統電圧レベル低下検知手段と、 該検知手段の検知持続時間を測定する検知持続時間測定
   手段と、を具備し、 前記系統電圧レベル低下検知手段がレベル低下を検知
   し、かつ、前記検知持続時間測定手段による測定時間が
   所定時間以上であったとき、前記電力系統の瞬時電圧低
   下を検出することを特徴とする電力系統の瞬時電圧低下
   検出装置。
2. 【請求項２】 前記系統電圧レベル低下検出手段及び前
   記検知持続時間測定手段を、系統電圧のゼロクロスポイ
   ント付近において無効にすることを特徴とする請求項１
   記載の電力系統の瞬時電圧低下検出装置。
3. 【請求項３】 太陽電池出力を交流電力に逆変換するイ
   ンバータのゲート信号を遮断するゲートブロック手段を
   具備し、 前記瞬時電圧低下が起こったとき前記ゲートブロック手
   段によって前記インバータのゲート信号を遮断すること
   により出力を停止して前記太陽光発電装置を瞬時電圧低
   下による過電流から保護し、 前記瞬時電圧低下から復電したとき前記ゲートブロック
   手段を解除することにより前記インバータにゲート信号
   を送出して運転を再開することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の電力系統の瞬時電圧低下検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか記載の電力
   系統の瞬時電圧低下検出装置を具備することを特徴とす
   る太陽光発電装置。