JP2004140943A

JP2004140943A - パワーコンディショナ装置およびその起動方法

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Publication number: JP2004140943A
Application number: JP2002304406A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Inoue; 井上　健一; Nobuyuki Toyoura; 豊浦　信行; Seiji Oka; 岡　誠治; Masao Mabuchi; 馬渕　雅夫; Kotaro Nakamura; 中村　耕太郎; Yuji Tsurukawa; 鶴川　優治; Katsutaka Tanabe; 田邊　勝隆
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】ＰＷＭ（パルス幅変調）のデューティ比と周波数を同時に低い値から高い値に変化させ、交流電源が確実に起動する安定性に優れたパワーコンディショナ装置を提供する。
【解決手段】インバータ４から出力される交流電源ＶＡＣの電圧および周波数を時間経過に従い変化させて起動する起動手段９を備え、交流電力を電圧および周波数の増加に伴い、徐々に増加させることができ、負荷が重くても交流電源が確実に起動し、安定性の向上を実現する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は直流電源を交流電源に変換して負荷を駆動するパワーコンディショナ装置に係り、特に電圧（デューティ比）および周波数を時間的に変化させて掃引した起動信号を印加することにより、交流電源を起動するパワーコンディショナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術は、本願出願人が「特許文献１」に開示したように、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）を用いてパルス電圧を制御し、交流電源の起動時に、ポンプやモータ等の負荷に流れる過電流を抑制し、徐々に交流電源を起動（ソフトスタート）させるインバータ装置が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０１４８４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
「特許文献１」に開示された従来のインバータ装置は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）を用いてパルス電圧を制御（出力電流を制限）する構成のため、ポンプ等のような負荷が重い場合には、徐々に電圧を増加しても、周波数が一定であるために起動トルクが確保できないため、交流電源が定格値（例えば、１００Ｖ）まで上昇せず、起動させることができない場合がある。
【０００５】
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的はＰＷＭ（パルス幅変調）のデューティ比（電圧）と周波数を同時に低い値から高い値に変化させ、交流電源が確実に起動する安定性に優れたパワーコンディショナ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係るパワーコンディショナ装置は、発電システムが発電した直流電源を交流電源に変換して負荷を駆動するものであって、インバータから出力される交流電源の電圧および周波数を時間経過に従い変化させて起動する起動手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この発明に係るパワーコンディショナ装置は、インバータから出力される交流電源の電圧および周波数を時間経過に従い変化させて起動する起動手段を備えたので、交流電力を電圧および周波数の増加に伴い、徐々に増加させることができ、ポンプのような負荷の場合でも交流電源が確実に起動し、安定性の向上を実現することができる。
【０００８】
また、この発明に係る起動手段は、周波数を変更する周波数設定手段と、電圧を変化するデューティ比設定手段と、スイープ時間を設定する時間設定手段と、所定時間内に電圧および周波数をスイープした起動信号を出力する掃引手段と、起動手段全体の動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る起動手段は、周波数を変更する周波数設定手段と、電圧を変化するデューティ比設定手段と、スイープ時間を設定する時間設定手段と、所定時間内に電圧および周波数をスイープした起動信号を出力する掃引手段と、起動手段全体の動作を制御する制御手段とを備えたので、デューティ比および周波数を同時に低い値から高い値（定格値）まで所定時間内でスイープ（掃引）する起動信号でインバータを起動することができ、交流電源を定格値（定格電圧：１００Ｖ、定格周波数：５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に確実に起動することができる。
【００１０】
さらに、この発明に係る起動手段は、インバータが起動した時の電圧（デューティ比）および周波数のスイープパターンを記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る起動手段は、インバータが起動した時の電圧（デューティ比）および周波数のスイープパターンを記憶する記憶手段を備えたので、同じ負荷の場合には、記憶したスイープパターンで起動をかけることができ、交流電源を短時間で起動することができる。
【００１２】
また、この発明に係る掃引手段は、電圧（デューティ比）および周波数を所定時間内に定格値までスイープする起動信号を出力することを特徴とする。
【００１３】
さらに、この発明に係る掃引手段は、電圧（デューティ比）および周波数を定格値を超えて増加し、インバータが起動すると直ちに定格値に戻す起動信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る掃引手段は、電圧（デューティ比）および周波数を所定時間内に定格値までスイープする起動信号および電圧（デューティ比）および周波数を定格値を超えて増加し、インバータが起動すると直ちに定格値に戻す起動信号を出力するので、電圧（デューティ比）および周波数を所定時間内に定格値までスイープ（掃引）しても起動しない場合には、定格値を超えて増加してスイープさせ、インバータが起動すると直ちに定格値に戻す起動信号を出力するので、負荷が重い場合でも交流電源を安定して起動することができる。
【００１５】
また、この発明に係る発電システムが発電した直流電源は、燃料電池であることを特徴とする。
【００１６】
さらに、この発明に係る発電システムが発電した直流電源は、ガスコージェネレーションであることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る発電システムが発電した直流電源は、燃料電池またはガスコージェネレーションであるので、環境変化や経時変化の少ない安定した直流電源を供給することができ、パワーコンディショナ装置から安定した交流電源を発生することができる。
【００１８】
また、この発明に係るパワーコンディショナ装置の起動方法は、発電システムが発電した直流電源を交流電源に変換して負荷を駆動する起動方法であって、定格周波数、電圧を増加して起動するステップ（Ｓ１）と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ２）と、周波数および電圧を一定の割合で増加して起動するステップ（Ｓ３）と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ４）と、周波数および電圧をトルクバーストで増加して起動するステップ（Ｓ５）と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ５）と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ６）と、周波数および電圧の定格値を超えて起動するステップ（Ｓ７）と、定格値を超えた周波数および電圧で起動したか否かを判定するステップ（Ｓ８）と、定格周波数および定格電圧で継続して駆動するステップ（Ｓ９）とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明に係るパワーコンディショナ装置の起動方法は、定格周波数、電圧を増加して起動するステップ（Ｓ１）と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ２）と、周波数および電圧を一定の割合で増加して起動するステップ（Ｓ３）と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ４）と、周波数および電圧をトルクバーストで増加して起動するステップ（Ｓ５）と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ６）と、周波数および電圧の定格値を超えて起動するステップ（Ｓ７）と、定格値を超えた周波数および電圧で起動したか否かを判定するステップ（Ｓ８）と、定格周波数および定格電圧で継続して駆動するステップ（Ｓ９）とを備えたので、周波数一定で電圧を可変して起動するＶＶＣＦ制御、周波数および電圧を共に可変して起動するＶＶＶＦ制御、モータ等の負荷の場合に低速領域で周波数変化に対して電圧を増加させるトルクブースト量を増加するＶＶＶＦトルクバースト制御、周波数および電圧を定格値を超える制御の起動をかけて、ポンプのような負荷の場合でも交流電源を確実に起動させることができ、安定性の向上を実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係るパワーコンディショナ装置の一実施の形態要部ブロック構成図である。図１において、パワーコンディショナ装置１は、直流フィルタ２、コンバータ３、インバータ４、交流フィルタ５、電流トランス６、電流検出器７、電圧検出器８、起動手段９を備え、入力端子Ａ１，Ａ２に二次電池２０の直流電源ＶＤＣを印加して出力端子Ｂ１，Ｂ２から負荷２１に交流電源ＶＡＣを供給する。
【００２１】
二次電池２０から入力端子Ａ１，Ａ２に印加される直流電源ＶＤＣは、直流フィルタ２でフィルタリングを施され、コンバータ３で昇圧された直流電源がインバータ４に供給される。
【００２２】
コンバータ３から供給される直流電源は、インバータ４で周波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ、電圧１００Ｖの交流電源に変換され、交流フィルタ５でフィルタリングを施され、出力端子Ｂ１，Ｂ２から安定した交流電源ＶＡＣが負荷２１に供給される。
【００２３】
電流トランス６は、インバータ４から流れる交流電流を非接触で検出し、電流検出器７に供給する。電流検出器７は、電流トランス６から供給される交流電流を直流の検出電流ＩＤに変換し、検出電流ＩＤを起動手段９に提供する。電圧検出器８は、出力端子Ｂ１，Ｂ２の交流電圧ＶＡＣを検出して直流の検出電圧ＶＤに変換し、検出電圧ＶＤを起動手段９に提供する。
【００２４】
起動手段９は、マイクロプロセッサとソフトウェア、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）とファームウェア等を基本に構成し、起動時に起動信号Ｓｋをインバータ４に供給し、インバータ４が確実に起動し、安定した交流電源ＶＡＣを負荷２１に供給するように制御する。
【００２５】
また、起動手段９は、電流検出器７から提供される検出電流ＩＤおよび電圧検出器８から提供される検出電圧ＶＤに基づいてインバータ４からの交流電源ＶＡＣが過電流、過電圧または定格電圧に到達しない等の正常に起動しない場合、インバータ４から出力される交流電源の電圧および周波数を時間経過に従い変化させて起動する起動信号Ｓｋを発生してインバータ４を起動する。
【００２６】
このように、この発明に係るパワーコンディショナ装置１は、インバータ４から出力される交流電源ＶＡＣの電圧および周波数を時間経過に従い変化させて起動する起動手段９を備えたので、交流電力を電圧および周波数の増加に伴い、徐々に増加させることができ、負荷２１が重くても交流電源ＶＡＣが確実に起動し、安定性の向上を実現することができる。
【００２７】
図２はこの発明に係る起動手段の一実施の形態要部機能ブロック構成図である。図２において、起動手段９は、制御手段１０、周波数設定手段１１、デューティ比設定手段１２、時間設定手段１３、掃引手段１４、記憶手段１５、入力手段１６を備える。
【００２８】
制御手段１０は、記憶手段１５に格納された定格デューティ比（定格電圧に相当）および定格周波数を呼出して制御情報Ｓｃを掃引手段１４に供給し、掃引手段１４から定格デューティ比および定格周波数の起動信号Ｓｋを発生させ、起動信号Ｓｋでインバータ４を起動するように制御する。
【００２９】
また、制御手段１０は、入力手段１６から供給されるキー情報Ｊｋに基づいて周波数設定手段１１、デューティ比設定手段１２および時間設定手段１３の駆動を制御し、周波数設定手段１１から提供される周波数情報Ｓｆ、デューティ比設定手段１２から提供されるデューティ情報Ｓｄおよび時間設定手段１３から提供される時間情報Ｓｔに基づいて設定周波数範囲および設定デューティ比範囲を設定時間でスイープさせるスイープパターンを生成し、生成したスイープパターンを記憶手段１５に格納する。
【００３０】
さらに、制御手段１０は、電流検出器７から提供される検出電流ＩＤと記憶手段１５に予め記憶した基準電流ＩＫを比較し、検出電流ＩＤが基準電流ＩＫを超える（ＩＤ＞ＩＫ）、つまり過電流が流れた場合、または電圧検出器８から提供される検出電圧ＶＤと記憶手段１５に予め記憶した基準電圧ＶＫ（例えば、定格電圧１００Ｖよりも僅かに大きな値）を比較し、検出電圧ＶＤが基準電圧ＶＫを超える（ＶＤ＞ＶＫ）、つまり過電圧になった場合には、記憶手段１５に格納された電圧および周波数のスイープパターンを呼出し、このスイープパターンの制御情報Ｓｃを掃引手段１４に供給し、掃引手段１４から低周波数および低デューティ比から定格周波数および定格デューティ比まで所定のスイープ時間で変化する起動信号Ｓｋを発生させ、起動信号Ｓｋでインバータ４を起動するように制御する。
【００３１】
また、制御手段１０は、定格デューティ比および定格周波数の起動信号Ｓｋ、または低周波数および低デューティ比から定格周波数および定格デューティ比まで所定のスイープ時間で変化するスイープパターンの起動信号Ｓｋでもインバータ４が正常に起動しない場合には、記憶手段１５に格納された低周波数および低デューティ比から定格周波数および定格デューティ比を超える周波数およびデューティ比までの他のスイープ時間で変化するスイープパターンの起動信号Ｓｋでインバータ４を起動するよう制御し、インバータ４が起動した場合には、直ちに定格デューティ比および定格周波数に戻し、定格デューティ比および定格周波数の起動信号Ｓｋを継続して発生するように掃引手段１４を制御する。
【００３２】
さらに、制御手段１０は、あるスイープパターンの起動信号Ｓｋでインバータ４が正常に起動した場合、このスイープパターンを記憶手段１５に格納し、次回に同じ負荷２１が接続された場合に、このスイープパターンの起動信号Ｓｋでインバータ４を起動するよう制御し、インバータ４の起動をスムースに実行させる。
【００３３】
また、制御手段１０は、記憶手段１５に予め格納されたトルクブースト量を呼びだし、モータ等の負荷の場合に低速領域で周波数変化に対して電圧を増加させるトルクブースト量を増加するように制御し、トルクブースト量を付加したスイープパターンの起動信号Ｓｋでインバータ４を起動するよう制御する。
【００３４】
周波数設定手段１１は、制御手段１０からの指令に基づいて入力手段１６から供給されるキー情報Ｊｋで指定された周波数の間隔、周波数範囲（下限周波数、上限周波数）の周波数情報Ｓｆを生成し、周波数情報Ｓｆを制御手段１０に供給する。
【００３５】
デューティ比設定手段１２は、制御手段１０からの指令に基づいて入力手段１６から供給されるキー情報Ｊｋで指定されたパルスのデューティ比（オン時間）の間隔、デューティ比範囲（下限デューティ比、上限デューティ比）のデューティ情報Ｓｄを生成し、デューティ情報Ｓｄを制御手段１０に供給する。
【００３６】
時間設定手段１３は、制御手段１０からの指令に基づいて入力手段１６から供給されるキー情報Ｊｋで指定されたスイープ時間（掃引時間間隔）の時間情報Ｓｔを生成し、時間情報Ｓｔを制御手段１０に供給する。
【００３７】
掃引手段１４は、信号生成機能、信号出力機能を備え、制御手段１０から供給される制御情報Ｓｃに基づいて起動信号Ｓｋを生成し、生成した起動信号Ｓｋをインバータ４に出力する。
【００３８】
また、掃引手段１４は、電圧（デューティ比）および周波数を所定時間内に定格値までスイープする起動信号を出力する。さらに、掃引手段１４は、電圧（デューティ比）および周波数を定格値を超えて増加し、インバータ４が起動すると直ちに定格値に戻した起動信号Ｓｋを出力する。
【００３９】
図３はこの発明に係る起動信号の一実施の形態波形イメージ図である。（ａ）図に周波数（周期Ｔ１〜ＴＮ）および電圧（パルス幅：Ｄ１〜ＤＮ）を低い値から定格値までスイープ時間Ｔｗ１でスイープする起動信号Ｓｋを示し、（ｂ）図に周波数（周期Ｔ１〜Ｔｏ）および電圧（パルス幅：Ｄ１〜Ｄｏ）を低い値から定格値を超えてスイープ時間Ｔｗｏでスイープする起動信号Ｓｋを示す。
【００４０】
（ａ）図の起動信号Ｓｋは、周波数（周期）および電圧（パルス幅＝デューティ比）を低い値から定格値まで次第に増加しながらスイープ時間Ｔｗ１でスイープ（掃引）したものである。
【００４１】
また、（ｂ）図の起動信号Ｓｋは、周波数（周期）および電圧（パルス幅＝デューティ比）を低い値から定格値を超えた高い値まで次第に増加しながらスイープ時間Ｔｗｏでスイープ（掃引）したものである。
【００４２】
本発明の起動手段９は、（ａ）図に示す起動信号Ｓｋでインバータ４を起動できない場合には、制御手段１０の制御により掃引手段１４から自動的に（ｂ）図の起動信号Ｓｋに切り替えてインバータ４を起動することができる。そして、インバータ４が正常に起動すると、起動信号Ｓｋを定格の周波数（周期ＴＮ）および電圧（デューティ比＝パルス幅ＤＮ）に戻し、定格の起動信号Ｓｋで継続してインバータ４を駆動する。
【００４３】
なお、本実施の形態では、周波数（周期）および電圧（パルス幅＝デューティ比）を低い値から高い値にスイープする起動信号Ｓｋとしたが、負荷２１の状態により、周波数（周期）を高い値から低い値、電圧（パルス幅＝デューティ比）を低い値から高い値に変化するスイープパターン、（ａ）図および（ｂ）図の周波数（周期）および電圧（パルス幅＝デューティ比）のそれぞれを複数回ずつ繰り返してスイープ時間Ｔｗ１，Ｔｗｏを長い時間に設定することもできる。
【００４４】
記憶手段１５は、ＲＯＭ等の固定メモリ、ＲＡＭ等の書換え可能なメモリで構成し、基準電流ＩＫおよび基準電圧ＶＫを記憶する。また、記憶手段１５は、入力手段１６から設定され、制御手段１０から供給される設定周波数範囲および設定デューティ比範囲を設定時間でスイープさせる複数のスイープパターン、およびインバータ４が正常に起動した場合のスイープパターンを格納する。
【００４５】
入力手段１６は、起動設定のための複数のキーを備え、起動信号Ｓｋのスイープパターンを発生するためのキー情報Ｊｋを制御手段１０に供給する。
【００４６】
このように、この発明に係る起動手段９は、周波数を変更する周波数設定手段１１と、電圧を変化するデューティ比設定手段１２と、スイープ時間を設定する時間設定手段１３と、所定時間内に電圧および周波数をスイープした起動信号Ｓｋを出力する掃引手段１４と、起動手段９全体の動作を制御する制御手段１０とを備えたので、デューティ比および周波数を同時に低い値から高い値（定格値）まで所定時間内でスイープ（掃引）する起動信号Ｓｋでインバータ４を起動することができ、交流電源ＶＡＣを定格値（定格電圧：１００Ｖ、定格周波数：５０または６０Ｈｚ）に確実に起動することができる。
【００４７】
また、この発明に係る起動手段９は、インバータ４が起動した時の電圧（デューティ比）および周波数のスイープパターンを記憶する記憶手段１５を備えたので、同じ負荷２１の場合には、記憶したスイープパターンで起動をかけることができ、交流電源ＶＡＣを短時間で起動することができる。
【００４８】
さらに、この発明に係る掃引手段１４は、電圧（デューティ比）および周波数を所定時間内に定格値までスイープする起動信号Ｓｋおよび電圧（デューティ比）および周波数を定格値を超えて増加し、インバータが起動すると直ちに定格値に戻す起動信号Ｓｋを出力するので、電圧（デューティ比）および周波数を所定時間内に定格値までスイープ（掃引）しても起動しない場合には、定格値を超えて増加してスイープさせ、インバータ４が起動すると定格値に戻す起動信号Ｓｋを出力するので、負荷２１が重い場合でも交流電源ＶＡＣを安定して起動することができる。
【００４９】
図４はこの発明に係るパワーコンディショナ装置に適用される発電システムが発電した直流電源のイメージ図である。図４において、パワーコンディショナ装置１に適用される直流電源は、（ａ）図に示す燃料電池２２、（ｂ）図に示すガスコージェネレーション２３を採用する。
【００５０】
燃料電池２２およびガスコージェネレーション２３は、動作時には太陽電池などのように、天候や温度等の環境変化や経時変化の影響が少なく、常に安定した直流電源ＶＤＣをパワーコンディショナ装置１に供給することができるので、パワーコンディショナ装置１から安定した交流電源ＶＡＣを得ることができる。
【００５１】
このように、この発明に係る発電システムが発電した直流電源２０の直流電源ＶＤＣは、燃料電池２２またはガスコージェネレーション２３であるので、環境変化や経時変化の少ない安定した直流電源ＶＤＣを供給することができ、パワーコンディショナ装置１から安定した交流電源ＶＡＣを発生することができる。
【００５２】
次に、この発明に係るパワーコンディショナ装置の一起動方法について説明する。図５はこの発明に係るパワーコンディショナ装置の起動方法の一実施の形態要部動作フロー図である。動作フロー図は、図２を参照して説明する。
【００５３】
図５において、ステップＳ１で、定格周波数、電圧を増加して起動する。ステップＳ２では、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定し、起動した場合にはステップＳ９に移行する。一方、起動しない場合にはステップＳ３に移行する。なお、ステップＳ１およびステップＳ２は、周波数一定で電圧を可変して起動するＶＶＣＦ制御を適用する。
【００５４】
ステップＳ３で、周波数および電圧を一定の割合で増加して起動する。続いて、ステップＳ４では、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定し、起動した場合にはステップＳ９に移行する。一方、起動しない場合にはステップＳ５に移行する。なお、ステップＳ３およびステップＳ４は、周波数および電圧を共に可変して起動するＶＶＶＦ制御を適用する。
【００５５】
ステップＳ５で、周波数および電圧をトルクバーストで増加して起動する。続いてステップＳ６では、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定し、起動した場合にはステップＳ９に移行する。一方、起動しない場合にはステップＳ７に移行する。なお、ステップＳ５およびステップＳ６は、モータ等の負荷の場合に低速領域で周波数変化に対して電圧を増加させるトルクブースト量を増加するＶＶＶＦトルクバースト制御を適用する。
【００５６】
ステップＳ７で、周波数および電圧の定格値を超えて起動する。続いて、ステップＳ８では、定格値を超えた周波数および電圧で起動したか否かを判定し、起動した場合にはステップＳ９に移行する。一方、起動しない場合にはステップＳ１０に移行する。なお、ステップＳ７およびステップＳ８は、周波数および電圧を一時的に定格値を超える制御を適用する。
【００５７】
ステップＳ９では、インバータ（交流電源が）が確実に起動するので、定格周波数および定格電圧で継続して駆動する制御を実行する。
【００５８】
一方、ステップＳ１０では、周波数一定で電圧を可変して起動するＶＶＣＦ制御、周波数および電圧を共に可変して起動するＶＶＶＦ制御、モータ等の負荷の場合に低速領域で周波数変化に対して電圧を増加させるトルクブースト量を増加するＶＶＶＦトルクバースト制御、周波数および電圧を定格値を超える制御の起動をかけても起動しないので、起動を停止する制御を実行する。
【００５９】
このように、この発明に係るパワーコンディショナ装置の起動方法は、定格周波数、電圧を増加して起動するステップＳ１と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップＳ２と、周波数および電圧を一定の割合で増加して起動するステップＳ３と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップＳ４と、周波数および電圧をトルクバーストで増加して起動するステップＳ５と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップＳ６と、周波数および電圧の定格値を超えて起動するステップＳ７と、定格値を超えた周波数および電圧で起動したか否かを判定するステップＳ８と、定格周波数および定格電圧で継続して駆動するステップＳ９とを備えたので、周波数一定で電圧を可変して起動するＶＶＣＦ制御、周波数および電圧を共に可変して起動するＶＶＶＦ制御、モータ等の負荷の場合に低速領域で周波数変化に対して電圧を増加させるトルクブースト量を増加するＶＶＶＦトルクバースト制御、周波数および電圧の定格値を超える制御の起動をかけて、ポンプのような負荷の場合でも交流電源を確実に起動させることができ、安定性の向上を実現することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るパワーコンディショナ装置は、インバータから出力される交流電源の電圧および周波数を時間経過に従い変化させて起動する起動手段を備えたので、交流電力を電圧および周波数の増加に伴い、徐々に増加させることができ、ポンプのような負荷の場合でも交流電源が確実に起動し、安定性の向上を実現することができる。
【００６１】
また、この発明に係る起動手段は、周波数を変更する周波数設定手段と、電圧を変化するデューティ比設定手段と、スイープ時間を設定する時間設定手段と、所定時間内に電圧および周波数をスイープした起動信号を出力する掃引手段と、起動手段全体の動作を制御する制御手段とを備えたので、デューティ比および周波数を同時に低い値から高い値（定格値）まで所定時間内でスイープ（掃引）する起動信号でインバータを起動することができ、交流電源を定格値（定格電圧：１００Ｖ、定格周波数：５０または６０Ｈｚ）に確実に起動することができる。
【００６２】
さらに、この発明に係る起動手段は、インバータが起動した時の電圧（デューティ比）および周波数のスイープパターンを記憶する記憶手段を備えたので、同じ負荷の場合には、記憶したスイープパターンで起動をかけることができ、交流電源を短時間で起動することができる。
【００６３】
また、この発明に係る掃引手段は、電圧（デューティ比）および周波数を所定時間内に定格値までスイープする起動信号および電圧（デューティ比）および周波数を定格値を超えて増加し、インバータが起動すると直ちに定格値に戻す起動信号を出力するので、電圧（デューティ比）および周波数を所定時間内に定格値までスイープ（掃引）しても起動しない場合には、定格値を超えて増加してスイープさせ、インバータが起動すると直ちに定格値に戻す起動信号を出力するので、負荷が重い場合でも交流電源を安定して起動することができる。
【００６４】
さらに、この発明に係る発電システムが発電した直流電源は、燃料電池またはガスコージェネレーションであるので、環境変化や経時変化の少ない安定した直流電源を供給することができ、パワーコンディショナ装置から安定した交流電源を発生することができる。
【００６５】
また、この発明に係るパワーコンディショナ装置の起動方法は、定格周波数、電圧を増加して起動するステップ（Ｓ１）と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ２）と、周波数および電圧を一定の割合で増加して起動するステップ（Ｓ３）と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ４）と、周波数および電圧をトルクバーストで増加して起動するステップ（Ｓ５）と、定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ６）と、周波数および電圧の定格値を超えて起動するステップ（Ｓ７）と、定格値を超えた周波数および電圧で起動したか否かを判定するステップ（Ｓ８）と、定格周波数および定格電圧で継続して駆動するステップ（Ｓ９）とを備えたので、周波数一定で電圧を可変して起動するＶＶＣＦ制御、周波数および電圧を共に可変して起動するＶＶＶＦ制御、モータ等の負荷の場合に低速領域で周波数変化に対して電圧を増加させるトルクブースト量を増加するＶＶＶＦトルクバースト制御、周波数および電圧を定格値を超える制御の起動をかけて、ポンプのような負荷の場合でも交流電源を確実に起動させることができ、安定性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るパワーコンディショナ装置の一実施の形態要部ブロック構成図
【図２】この発明に係る起動手段の一実施の形態要部機能ブロック構成図
【図３】この発明に係る起動信号の一実施の形態波形イメージ図
【図４】この発明に係るパワーコンディショナ装置に適用される発電システムが発電した直流電源のイメージ図
【図５】この発明に係るパワーコンディショナ装置の起動方法の一実施の形態要部動作フロー図
【符号の説明】
１　パワーコンディショナ装置
２　直流フィルタ
３　コンバータ
４　インバータ
５　交流フィルタ
６　電流トランス
７　電流検出器
８　電圧検出器
９　起動手段
１０　制御手段
１１　周波数設定手段
１２　デューティ比設定手段
１３　時間設定手段
１４　掃引手段
１５　記憶手段
１６　入力手段
２０　二次電池
２１　負荷
２２　燃料電池
２３　ガスコージェネレーション
ＩＤ　　検出電流
ＶＤ　　検出電圧
Ｄｍ　記憶データ
Ｊｋ　キー情報
Ｓｃ　制御情報
Ｓｄ　デューティ情報
Ｓｆ　周波数情報
Ｓｋ　起動信号
Ｓｔ　時間情報
Ｔ１，Ｔｋ，ＴＮ，Ｔｏ　　周期
Ｄ１，Ｄｋ，ＤＮ，Ｄｏ　　パルス幅
Ｔｗ１，Ｔｗｏ　スイープ時間

Claims

発電システムが発電した直流電源を交流電源に変換して負荷を駆動するパワーコンディショナ装置であって、
インバータから出力される交流電源の電圧および周波数を時間経過に従い変化させて起動する起動手段を備えたことを特徴とするパワーコンディショナ装置。
前記起動手段は、周波数を変更する周波数設定手段と、電圧を変化するデューティ比設定手段と、スイープ時間を設定する時間設定手段と、所定時間内に電圧および周波数をスイープした起動信号を出力する掃引手段と、起動手段全体の動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ装置。
前記起動手段は、前記インバータが起動した時の電圧および周波数のスイープパターンを記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のパワーコンディショナ装置。
前記掃引手段は、電圧（デューティ比）および周波数を所定時間内に定格値までスイープする起動信号を出力することを特徴とする請求項２記載のパワーコンディショナ装置。
前記掃引手段は、電圧（デューティ比）および周波数を定格値を超えて増加し、前記インバータが起動すると直ちに定格値に戻す起動信号を出力することを特徴とする請求項２記載のパワーコンディショナ装置。
前記発電システムが発電した直流電源は、燃料電池であることを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ装置。
前記発電システムが発電した直流電源は、ガスコージェネレーションであることを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ装置。
発電システムが発電した直流電源を交流電源に変換して負荷を駆動するパワーコンディショナ装置の起動方法であって、
定格周波数、電圧を増加して起動するステップ（Ｓ１）と、
定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ２）と、
周波数および電圧を一定の割合で増加して起動するステップ（Ｓ３）と、
定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ４）と、
周波数および電圧をトルクバーストで増加して起動するステップ（Ｓ５）と、
定格周波数、定格電圧で、設定時間内に起動したか否かを判定するステップ（Ｓ６）と、
周波数および電圧の定格値を超えて起動するステップ（Ｓ７）と、
定格値を超えた周波数および電圧で起動したか否かを判定するステップ（Ｓ８）と、
定格周波数および定格電圧で継続して駆動するステップ（Ｓ９）と、
を備えたことを特徴とするパワーコンディショナ装置の起動方法。