JP2008271709A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換装置の周波数変化率監視において、周波数の一時的不安定による誤動作および周波数変化率許容範囲の厳密な設定による不要動作を防止する。
【解決手段】直流電源２からの直流電力を商用電源周波数の交流電力に変換して電力系統５に電磁スイッチ４を介して供給するインバータ３を備えた電力変換装置において、系統周波数およびその変化率が夫々の許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が夫々の許容継続時間を超えたか否かを監視し、超えたときに異常と判定して、電磁スイッチ４を開放させかつインバータ３を停止させる異常監視回路１１を設け、前記系統周波数が前記周波数許容範囲よりも狭い範囲の周波数所定許容範囲にあるときには、前記周波数変化率の監視を停止させる周波数正常判定回路１２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は直流電源からの直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する電力変換装置に関する。

従来の電力変換装置は、太陽電池、燃料電池等の直流電源からの直流電力をインバータにより所定の定格電圧および商用電源周波数の交流電力に変換して電力系統に供給するようになっており、具体的には、インバータの交流出力端子をスイッチを介して電力系統に接続して連系運転を行なうようになっている。なお、電力系統とスイッチとの共通接続点に交流の負荷機器が接続される。

このような、電力変換装置の連系運転の場合、電力系統の異常判定が重要になり、一般的には、電力系統の電圧、周波数、周波数変化率等を夫々の許容範囲および許容継続時間に基づいて監視し、許容範囲を逸脱（下限値未満または上限値超）した時間が許容継続時間を超えたときに異常と判定して、前記スイッチを開放（系統離脱）させるとともにインバータの運転を停止させるようになっている。

この場合、周波数変化率の監視は、電力系統の異常判定を確実に実行するために行なわれるものであり、例えば、周波数変化率許容範囲として±０．３％Ｈｚ／ｓ、周波数変化率許容継続時間として０．３ｓのように、精度の高い厳密な設定値に決めることがある。

ここで、５０Ｈｚ地域では、±０．３％Ｈｚ／ｓ、０．３ｓは、±０．１５Ｈｚ／ｓ、１５サイクルに相当する。従って、周波数変化率の監視については、１５サイクルの判定が必要であり、かなり高速の判定処理が必要になる。通常は、１サイクル毎に周波数を検知して１サイクル前の周波数との差分を周波数変化率をして計測するようになっている。つまり、この計測した周波数変化率は、１サイクル（５０Ｈｚ地域では２０ｍｓ）当たりの周波数変化率に相当する。

また、上述した周波数変化率許容範囲たる±０．３％Ｈｚ／ｓを、１サイクル当たりに換算すると、５０Ｈｚ地域では、±０．３％Ｈｚ／ｓは、±０．１５Ｈｚ／ｓに相当し、±０．１５Ｈｚ／ｓは、±０．００３Ｈｚ／サイクルに相当し、周波数変化率としては、
±０．００３Ｈｚ以内であるか否かを判定する必要がある。±０．００３Ｈｚは、５０Ｈｚ地域では、±０．００６％Ｈｚに相当するので、周波数に関しても検知精度、安定性のより高いものが要求される。

電力系統の周波数は、通常は、電力系統の電圧（系統電圧）を検知してその１サイクルの周期をカウンタで計測することに基づいて検知されるようになっており、カウンタのクロック信号に水晶発振器等の高精度の発振器を用いることにより、周波数の検知精度を確保することができる。

しかしながら、系統周波数の安定性を考えてみると、周波数検知の元信号たる系統電圧は、正弦波状瞬時波形のアナログ信号で、通常の電力系統の負荷変動、負荷機器の急峻なオンオフの影響、インバータのスイッチングによるノイズの影響などにより、必ずしも安定とはとはいえない。そして、系統周波数が一時的にも不安定になった場合、周波数監視では、異常と判定しなくても、周波数変化率監視では、異常と判定して系統離脱する誤動作を主ずることがある。

更に、周波数変化率許容範囲を±０．１５Ｈｚ／ｓのように厳密な設定値にした場合、５０Ｈｚ地域において、例えば系統周波数が４９．９Ｈｚから５０．１Ｈｚに変化したとすると、負荷機器としては問題にならない周波数範囲ではあるが、周波数変化率としては、＋０．２Ｈｚ／ｓとなり、周波数変化率監視では、異常と判断して系統離脱する不要動作を生ずる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、周波数変化率監視において、周波数の一時的不安定による誤動作および周波数変化率許容範囲の厳密な設定による不要動作を防止することができる電力変換装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の電力変換装置は、直流電源と、この直流電源より供給される直流電力を商用電源周波数の交流電力に変換するインバータとを備え、前記インバータを開閉制御可能なスイッチ手段を介して電力系統に接続して連系運転を行なうように構成された電力変換装置において、前記電力系統の交流電力の周波数を検知する周波数検知手段と、この周波数検知手段の検知周波数に基づいて周波数変化率を検知する周波数変化率検知手段と、周波数許容範囲および周波数許容継続時間と周波数変化率許容範囲および周波数変化率許容継続時間とが設定され、これらを監視して、前記周波数検知手段の検知周波数が前記周波数許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が前記周波許容継続時間を超えたときに、または、前記周波数変化率検知手段の検知周波数変化率が前記周波数変化率許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が前記周波数変化率許容継続時間を超えたときに、異常判定信号を出力して前記スイッチ手段を開放させるとともに前記インバータを停止させる異常判定手段と、前記周波数許容範囲内にあってこれより狭い範囲の周波数所定許容範囲が設定され、前記周波数検知手段の検知周波数が前記周波数所定許容範囲以内にあるときには、ブロック信号を出力して前記異常判定手段に与える周波数正常判定手段とを具備し、前記異常判定手段は、前記周波数正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、前記周波数変化率許容範囲および周波数変化率許容継続時間の監視を停止するように構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、異常判定手段は、前記周波数正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周波数変化率許容範囲および周波数変化率許容継続時間の監視を停止する。電力系統が正常である場合には、系統周波数は定格周波数近傍にて推移していると考えられので、周波数検知手段の検知周波数が周波数許容範囲内にあってこれより狭い範囲の周波数所定許容範囲以内であるときに、周波数変化率許容範囲および周波数変化率許容継続時間の監視を停止すれば、周波数変化率の異常判定は行なわれず、誤動作および不要動作を防止することができる。

また、本発明は、直流電源と、この直流電源より供給される直流電力を商用電源周波数の交流電力に変換するインバータとを備え、前記インバータを開閉制御可能なスイッチ手段を介して電力系統に接続して連系運転を行なうように構成された電力変換装置において、前記電力系統の交流電力の周期を検知する周期検知手段と、この周期検知手段の検知周期に基づいて周期変化率を検知する周期変化率検知手段と、周期許容範囲および周期許容継続時間と周期変化率許容範囲および周期変化率許容継続時間とが設定され、これらを監視して、前記周期検知手段の検知周期が前記周期許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が前記周期許容継続時間を超えたときに、または、前記周期変化率検知手段の検知周期変化率が前記周期変化率許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が前記周期変化率許容継続時間を超えたときに、異常判定信号を出力して前記スイッチ手段を開放させるとともに前記インバータを停止させる異常判定手段と、前記周期許容範囲内にあってこれより狭い範囲の周期所定許容範囲が設定され、前記周期検知手段の検知周期が前記周期所定許容範囲以内にあるときには、ブロック信号を出力して前記異常判定手段に与える周期正常判定手段とを具備し、前記異常判定手段は、前記周期正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、前記周期変化率許容範囲および周期変化率許容継続時間の監視を停止するように構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、周期は周波数と逆数関係にあるので、周期を検知することによっても請求項１と同様の作用効果を得ることができる。

本発明の電力変換装置によれば、周波数変化率監視において、周波数の一時的不安定による誤動作および周波数変化率許容範囲の厳密な設定による不要動作を防止することができる。

（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例について図１ないし図３を参照して説明する。
図１に示すように、本実施例の電力変換装置１は、例えば、太陽電池或いは燃料電池で構成される直流電源２を備えており、この直流電源２の出力端子は、４つのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）をブリッジ接続して構成された単相のインバータ３の直流入力端子に接続されている。そして、インバータ３の交流出力端子は、スイッチ手段たる電磁スイッチ４を介して電力系統５に接続されており、電力系統５と電磁スイッチ４との共通接続点に単相の負荷機器６が接続されている。

電圧検知手段としての系統電圧検知回路７は、入力端子が電力系統５に接続されていて、その電力系統５の電圧（系統電圧）を検知して検知電圧（信号）Ｖａｃを出力端子から出力するようになっている。

制御手段たる制御装置８は、マイクロコンピュータを主体としてソフトウエアで構成されるものであるが、ここでは説明の便宜上、機能別のブロック線図としてハードウエアで示されている。すなわち、制御装置８は、周波数検知手段としての周波数検知回路９と、周波数変化率検知手段としての周波数変化率検出回路１０と、異常判定手段としての異常判定回路１１と、周波数正常判定手段としての周波数正常判定回路１２とを備えている。

周波数検知回路９は、図２に示すように、ゼロクロス検知回路１３、カウンタ１４および逆数演算回路１５を有する。ゼロクロス検知回路１３は、その入力端子が系統電圧検知回路７の出力端子に接続されて検知電圧Ｖａｃが与えられるようになっており、その検知電圧Ｖａｃのゼロクロスタイミングを検知し、矩形波（信号）Ｖａｃｚを周期検知用のカウンタ１４に出力する。カウンタ１４は、与えられた矩形波Ｖａｃｚの例えば立上がりエッジの出力間隔を、クロック信号ＣＫをカウントすることにより検知し、以て、検知電圧Ｖａｃの周期を検知してその検知周期（信号）Ｔを逆数演算回路１５に出力する。なお、カウンタ１４には、水晶発振器等の高精度の発振器（図示せず）からクロック信号ＣＫが与えられるようになっている。逆数演算回路１５は、与えられた検知周期Ｔの逆数すなわち１／Ｔの演算を行なって周波数を検知し、検知周波数（信号）Ｆを異常判定回路１１に出力する。

周波数変化率検知回路１０は、減算器１６および１サイクルディレイ回路１７を有する。加算器１６の正（＋）入力端子および１サイクルディレイ回路１７の入力端子には、逆数演算回路１５から検知周波数Ｆが現在周波数Ｆ（ｎ）として与えられるようになっており、従って、減算器１６の負（―）入力端子には、１サイクルディレイ回路１７からの１サイクル遅延された、すあわち、１サイクル前の周波数Ｆ（ｎ−１）が与えられる。この結果、減算器１６は、
ΔＦ＝Ｆ（ｎ）−Ｆ（ｎ−１）
のように減算を行なって検知周波数変化率（信号）ΔＦとして異常判定回路１１に出力する。

異常判定回路１１は、電圧異常判定部１８、周波数異常判定部１９、周波数変化率異常判定部２０および出力回路２１を有する。
電圧異常判定部１８は、系統電圧検知回路７の検知電圧Ｖａｃが与えられる電圧判定回路１８ａと継続時間カウンタ１８ｂとを有する。電圧判定回路１８ａは、電圧許容範囲の下限値ＬＶと上限値ＵＶが設定されていて、検知電圧Ｖがこの電圧許容範囲以内（ＬＶ≦Ｖ≦ＵＶ）か否かを監視するようになっており、具体的には、検知電圧Ｖが電圧許容範囲を逸脱（下限値ＬＶ未満或いは上限値ＵＶ超）したときには、逸脱信号ＮＶを継続時間カウンタ１８ｂに出力する。継続時間カウンタ１８ｂは、電圧許容継続時間Ｔ０が設定されていて、与えられる逸脱信号ＮＶの出力継続時間をカウントしてそのカウント時間が上記電圧許容継続時間Ｔ０を超えたか否かを監視し、そして、超えたときには、電圧異常と判定して出力回路２１に電圧異常信号ＰＶを出力する。

周波数異常判定部１９は、周波数検知回路９の検知周波数Ｆが与えられる周波数判定回路１９ａと継続時間カウンタ１９ｂとを有する。周波数判定回路１９ａは、周波数許容範囲の下限値ＬＦ１と上限値ＵＦ１が設定されていて、検知周波数Ｆがこの周波数許容範囲以内（ＬＦ１≦Ｆ≦ＵＦ１）か否かを監視するようになっており、具体的には、検知周波数Ｆが周波数許容範囲を逸脱（下限値ＬＦ１未満或いは上限値ＵＦ１超）したときには、逸脱信号ＮＦを継続時間カウンタ１９ｂに出力する。継続時間カウンタ１９ｂは、周波数許容継続時間Ｔ１が設定されていて、与えられる逸脱信号ＮＦの出力継続時間をカウントしてそのカウント時間が上記周波数許容継続時間Ｔ１を超えたか否かを監視し、そして、超えたときには、周波数異常と判定して出力回路２１に周波数異常信号ＰＦを出力する。なお、本実施例において、５０Ｈｚ地域では、例えば、下限値ＬＦ１は４９Ｈｚ、上限値ＵＦ１は５１Ｈｚ、周波数許容継続時間Ｔ１は０．５ｓに設定されている。

周波数変化率異常判定部２０は、周波数変化率検知回路１０の検知周波数変化率ΔＦが与えられる周波数変化率判定回路２０ａと継続時間カウンタ２０ｂとを有する。周波数変化率判定回路２０ａは、周波数変化率許容範囲の下限値ＬΔＦと上限値ＵΔＦが設定されていて、検知周波数変化率ΔＦがこの周波数変化率許容範囲以内（ＬΔＦ≦ΔＦ≦ＵΔＦ）か否かを監視するようになっており、具体的には、検知周波数変化率ΔＦが周波数変化率許容範囲を逸脱（下限値ＬΔＦ未満或いは上限値ＵΔＦ超）したときには、逸脱信号ＮΔＦを継続時間カウンタ２０ｂに出力する。継続時間カウンタ２０ｂは、周波数変化率許容継続時間Ｔ２が設定されていて、与えられる逸脱信号ＮΔＦの出力継続時間をカウントしてそのカウント時間が上記周波数変化率許容継続時間Ｔ２を超えたか否かを監視し、そして、超えたときには、周波数変化率異常と判定して出力回路２１に周波数変化率異常信号ＰΔＦを出力する。なお、本実施例において、５０Ｈｚ地域では、例えば、下限値ＬΔＦおよび上限値ＵΔＦは±０．００３Ｈｚ／サイクル、周波数変化率許容継続時間Ｔ２は０．３ｓに設定されている。

出力回路２１は、インバータ３および電磁スイッチ４の駆動回路に相当するもので、電圧異常判定部１８、周波数異常判定部１９或いは周波数変化率判定部２０から電圧異常信号ＰＶ、周波数異常信号ＰＦ或いは周波数変化率異常信号ＰΔＦが与えられると、異常判定信号ＰＳを出力してインバータ３および電磁スイッチ４に与えるものであり、具体的には、電磁スイッチ４を開放させ、インバータ３の運転を停止させる。

さて、周波数正常判定回路１２は、周波数所定許容範囲の下限値ＬＦ２および上限値ＵＦ２が設定されていて、周波数検知回路９から入力される検知周波数Ｆが上記周波数所定許容範囲以内（ＬＦ２≦Ｆ≦ＵＦ２）か否かを判定する。この周波数所定許容範囲（ＬＦ２、ＵＦ２）は、周波数異常判定部１９における周波数許容範囲（ＬＦ１、ＵＦ１）内にあってこれより狭い範囲に設定されており、本実施例において、５０Ｈｚ地域では、例えば、下限値ＬＦ２は４９．２Ｈｚ、上限値ＵＦ２は５０．８Ｈｚに設定されている。そして、周波数正常判定回路１２は、検知周波数Ｆが上記周波数所定許容範囲以内（ＬＦ２≦Ｆ≦ＵＦ２）と判定したときには、ブロック信号ＢＬＫを出力して周波数変化率異常判定部２０に与えるようになっている。

次に、本実施例の作用につき説明する。
電力系統５の正常時には、制御装置８は、電磁スイッチ４を閉成させるとともに、インバータ３を制御して、直流電源２の直流電力を定格電源電圧および商用電源周波数の交流電力に変換して電磁スイッチ４を介して電力系統５に供給するように連系運転を実行させる。

異常判定回路１１は、電圧異常判定部１８と周波数異常判定部１９と周波数変化率異常判定部２０とによって、電圧許容範囲（ＬＶ、ＵＶ）および電圧許容継続時間Ｔ０と周波数許容範囲（ＬＦ１、ＵＦ１）および周波数許容継続時間Ｔ１と周波数変化率許容範囲（ＬΔＦ、ＵΔＦ）および周波数変化率許容継続時間Ｔ２とを監視して、検知電圧Ｖが電圧許容範囲（ＬＶ、ＵＶ）を逸脱しかつその逸脱した時間が電圧許容継続時間Ｔ０を超えたと判定したとき、検知周波数Ｆが周波数許容範囲（ＬＦ１、ＵＦ１）を逸脱しかつその逸脱した時間が周波許容継続時間Ｔ１を超えたと判定したとき、または、検知周波数変化率ΔＦが周波数変化率許容範囲（ＬΔＦ、ＵΔＦ）を逸脱しかつその逸脱した時間が周波数変化率許容継続時間Ｔ２を超えたと判定したときに、異常判定信号ＰＳを出力して電磁スイッチ４を開放させるとともにインバータ３を停止させる。

一方、周波数正常判定回路１２は、検知周波数Ｆが周波数所定許容範囲（ＬＦ２、ＵＦ２）以内にある判定したときには、ブロック信号ＢＬＫを出力して周波数変化率異常判定部２０に与える。これにより、周波数変化率異常判定部２０は、周波数変化率許容範囲（ＬΔＦ、ＵΔＦ）および周波数変化率許容継続時間Ｔ２の監視を停止する。周波数変化率異常判定部２０は、具体的には、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、検知周波数変化率ΔＦが周波数変化率許容範囲（ＬΔＦ、ＵΔＦ）を逸脱しかつその逸脱した時間が周波数変化率許容継続時間Ｔ２を超えた否かの判定を中止して、実質的にその監視を停止するのである。

従って、例えば、５０Ｈｚ地域において、電力系統５の検知周波数Ｆが４９．９Ｈｚから５０．１Ｈｚに変化したとすると、周波数変化率ΔＦが＋０，２Ｈｚ／ｓであるので、従来であれば、周波数変化率異常判定部（２０）が周波数変化率異常を判定する。しかしながら、本実施例においては、検知周波数Ｆが周波数４９．９Ｈｚから５０．１Ｈｚに変化したとしても、これらの周波数４９．９Ｈｚおよび５０．１Ｈｚは、周波数正常判定回路１２に設定された周波数所定許容範囲（ＬＦ２＝４９．２Ｈｚ、ＵＦ２＝５０．８Ｈｚ）以内にあるので、周波数正常判定回路１２がブロック信号ＢＬＫを出力して周波数変化率異常判定部２０に与えるので、周波数変化率異常判定部２０による周波数変化率異常の判定は行なわれない。

なお、検知周波数Ｆが周波数所定許容範囲（ＬＦ２＝４９．２Ｈｚ、ＵＦ２＝５０．８Ｈｚ）を逸脱（ＬＦ２＝４９．２Ｈｚ未満或いはＵＦ２＝５０．８Ｈｚ超）したときには、周波数正常判定回路１２はブロック信号ＢＬＫの出力を停止するので、周波数変化率異常判定部２０は周波数変化率異常の監視、判定を再開する。

このように本実施例によれば、検知周波数Fが周波数正常判定回路１２に設定された周波数所定許容範囲（ＬＦ２＝４９．２Ｈｚ、ＵＦ２＝５０．８Ｈｚ）以内にあるときには、周波数正常判定回路１２がブロック信号ＢＬＫを出力して周波数変化率異常判定部２０に与えることにより、周波数変化率異常判定部２０による周波数変化率異常の判定は行なわれないようにした。通常、電力系統５が正常である場合には、系統周波数は定格周波数近傍にて推移していると考えられ、従って、検知周波数Ｆが周波数正常判定回路１２に設定された周波数所定許容範囲（ＬＦ２＝４９．２Ｈｚ、ＵＦ２＝５０．８Ｈｚ）以内にあるときに、周波数変化率異常判定部２０による周波数変化率異常の判定は行なわれないようにしても問題はなく、これにより、周波数変化率異常判定部２０の系統周波数の一時的な不安定による誤動作および周波数変化率許容範囲（ＬΔＦ、ＵΔＦ）の厳密な設定による不要動作を防止することができる。従って、誤動作或いは不要動作によりインバータ３が電力系統５から離脱することを阻止でき、離脱により電力系統５が安定になることを防止できる。

なお、上記第１の実施例において、周波数正常判定回路１２に周波数許容継続時間Ｔ１
よりも小なる周波数正常許容継続時間を設定して、検知周波数Ｆが周波数所定許容範囲（ＬＦ２、ＵＦ２）を逸脱（ＬＦ２＝４９．２Ｈｚ未満或いはＵＦ２＝５０．８Ｈｚ超）しかつその逸脱した時間が周波数正常許容継続時間を超えたときに、ブロック信号ＢＬＫの出力を停止させるようにしてもよい。

（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例につき、図４を参照して説明するに、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して示す。

制御装置８に代わる制御手段たる制御装置２２は、マイクロコンピュータを主体としてソフトウエアで構成されるものであるが、ここでは説明の便宜上、機能別のブロック線図としてハードウエアで示されている。すなわち、制御装置２２は、周期検知手段としての周期検知回路２３と、周期変化率検知手段としての周期変化率検出回路２４と、異常判定手段としての異常判定回路２５と、周期正常判定手段としての周期正常判定回路２６とを備えている。

周期検知回路２３は、図２に示す周波数検知回路９と同様にして検知電圧Ｖａｃの周期を検知して検知周期（信号）Ｔを出力する。従って、周期検知回路２３は、周波数検知回路９とは異なり逆数演算回路１５は有しない。周期変化率検知回路２４は、周期検知回路２３の検知周期Ｔを入力して、周波数変化率検知回路１０と同様の原理で周期変化率を検知して検知周期変化率（信号）ΔＴとして出力する。

異常判定回路２５は、電圧異常判定部１８、周期異常判定部２７、周期変化率異常判定部２８および出力回路２１を有する。
周期異常判定部２７は、周期検知回路２３の検知周期Ｔが与えられる周期判定回路２７ａと継続時間カウンタ２７ｂとを有する。周期判定回路ｑ７ａは、周期許容範囲の下限値ＬＴ１と上限値ＵＴ１が設定されていて、検知周期Ｔがこの周期許容範囲以内（ＬＴ１≦Ｔ≦ＵＴ１）か否かを監視するようになっており、具体的には、検知周期Ｔが周期許容範囲を逸脱（下限値ＬＴ１未満或いは上限値ＵＴ１超）したときには、逸脱信号ＮＴを継続時間カウンタ２７ｂに出力する。継続時間カウンタ２７ｂは、周期許容継続時間Ｔ１が設定されていて、与えられる逸脱信号ＮＦの出力継続時間をカウントしてそのカウント時間が上記周期許容継続時間Ｔ１を超えたか否かを監視し、そして、超えたときには、周期異常と判定して出力回路２１に周期異常信号ＰＴを出力する。なお、本実施例において、５０Ｈｚ地域では、例えば、第１の実施例の下限値ＬＦ１が４９Ｈｚ、上限値ＵＦ１が５１Ｈｚに設定されていることに対応して、下限値ＬＴ１は１９．６０８（＝１／５１）ｍｓ、上限値ＵＴ１は２０．４０８（＝１／４９）ｍｓに設定され、周期許容継続時間Ｔ１は０．５ｓに設定されている。

周期変化率異常判定部２８は、周期変化率検知回路２４の検知周期変化率ΔＴが与えられる周期変化率判定回路２８ａと継続時間カウンタ２８ｂとを有する。周期変化率判定回路２８ａは、周期変化率許容範囲の下限値ＬΔＴと上限値ＵΔＴが設定されていて、検知周期変化率ΔＴがこの周期変化率許容範囲以内（ＬΔＴ≦ΔＴ≦ＵΔＴ）か否かを監視するようになっており、具体的には、検知周期変化率ΔＴが周期変化率許容範囲を逸脱（下限値ＬΔＴ未満或いは上限値ＵΔＴ超）したときには、逸脱信号ＮΔＴを継続時間カウンタ２８ｂに出力する。継続時間カウンタ２８ｂは、周期変化率許容継続時間Ｔ２が設定されていて、与えられる逸脱信号ＮΔＴの出力継続時間をカウントしてそのカウント時間が上記周期変化率許容継続時間Ｔ２を超えたか否かを監視し、そして、超えたときには、周期変化率異常と判定して出力回路２１に周期変化率異常信号ＰΔＴを出力する。なお、本実施例において、５０Ｈｚ地域では、例えば、第１の実施例の下限値ＬΔＦおよび上限値ＵΔＦが±０．００３Ｈｚ／サイクルに設定されていることに対応して、下限値ＬΔＴおよび上限値ＵΔＴは±１．２μｓ／サイクルに設定され、周期変化率許容継続時間Ｔ２は０．３ｓに設定されている。

出力回路２１は、電圧異常判定部１８、周期数異常判定部２７或いは周期変化率判定部２８から電圧異常信号ＰＶ、周期号ＰＴ或いは周期変化率異常信号ＰΔＴが与えられると、異常判定信号ＰＳを出力してインバータ３および電磁スイッチ４に与えるものであり、具体的には、電磁スイッチ４を開放させ、インバータ３の運転を停止させる。

さて、周期正常判定回路２６は、周期所定許容範囲の下限値ＬＴ２および上限値ＵＴ２が設定されていて、周期検知回路２３から入力される検知周期Ｔが上記周期所定許容範囲以内（ＬＴ２≦Ｔ≦ＵＴ２）か否かを判定する。この周期所定許容範囲（ＬＴ２、ＵＴ２）は、周期異常判定部２７における周期許容範囲（ＬＴ１、ＵＴ１）内にあってこれより狭い範囲に設定されている。なお、本実施例において、５０Ｈｚ地域では、例えば、第１の実施例の下限値ＬＦ２が４９．２Ｈｚ、上限値ＵＦが５０．８Ｈｚに設定されていることに対応して、下限値ＬＴ２は１９．６８５ｍｓ、上限値ＵＴ２は２０．３２５ｍｓに設定されている。そして、周期正常判定回路２６は、検知周期Ｔが上記周期所定許容範囲以内（ＬＴ２≦Ｔ≦ＵＴ２）と判定したときには、ブロック信号ＢＬＫを出力して周期変化率異常判定部２８に与えるようになっている。

しかして、図１を参照すると、電力系統５の正常時には、制御装置２２は、電磁スイッチ４を閉成させるとともに、インバータ３を制御して、直流電源２の直流電力を定格電源電圧および商用電源周波数の交流電力に変換して電磁スイッチ４を介して電力系統５に供給するように連系運転を実行させる。

異常判定回路２５は、電圧異常判定部１８と周期異常判定部２７と周期変化率異常判定部２８とによって、電圧許容範囲（ＬＶ、ＵＶ）および電圧許容継続時間Ｔ０と周期許容範囲（ＬＴ１、ＵＴ１）および周期許容継続時間Ｔ１と周期変化率許容範囲（ＬΔＴ、ＵΔＴ）および周期変化率許容継続時間Ｔ２とを監視して、検知電圧Ｖが電圧許容範囲（ＬＶ、ＵＶ）を逸脱しかつその逸脱した時間が電圧許容継続時間Ｔ０を超えたと判定したとき、検知周期Ｔが周期許容範囲（ＬＴ１、ＵＴ１）を逸脱しかつその逸脱した時間が周期許容継続時間Ｔ１を超えたと判定したとき、または、検知周期変化率ΔＴが周期変化率許容範囲（ＬΔＴ、ＵΔＴ）を逸脱しかつその逸脱した時間が周期変化率許容継続時間Ｔ２を超えたと判定したときに、異常判定信号ＰＳを出力して電磁スイッチ４を開放させるとともにインバータ３を停止させる。

一方、周期正常判定回路２６は、検知周期Ｔが周期所定許容範囲（ＬＴ２、ＵＴ２）以内にある判定したときには、ブロック信号ＢＬＫを出力して周期変化率異常判定部２８に与える。これにより、周期変化率異常判定部２８は、周期変化率許容範囲（ＬΔＴ、ＵΔＴ）および周期変化率許容継続時間Ｔ２の監視を停止する。周期変化率異常判定部２８は、具体的には、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、検知周期変化率ΔＦが周期変化率許容範囲（ＬΔＴ、ＵΔＴ）を逸脱しかつその逸脱した時間が周期変化率許容継続時間Ｔ２を超えた否かの判定を中止して、実質的にその監視を停止するのである。

検知周期Ｔと検知周波数Ｆをは逆数関係にあるので、上記第２の実施例によっても、第１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。
（第３ないし第６の実施例）
図３を参照するに、第１の実施例では、周波数変化率異常判定部２０は、具体的には、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、検知周波数変化率ΔＦが周波数変化率許容範囲（ＬΔＦ、ＵΔＦ）を逸脱しかつその逸脱した時間が周波数変化率許容継続時間Ｔ２を超えた否かの判定を中止して、実質的にその監視を停止するようにしたが、代わりに次のように構成してもよい。

（１）周波数変化率異常判定部２０は、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、周波数変化率検知回路１０の検知周波数変化率ΔＦを強制的に周波数変化率許容範囲（ＬΔＦ、ＵΔＦ）内の所定値、例えば、０％に固定することにより、その監視を停止する（第３の実施例）。

（２）周波数変化率異常判定部２０は、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、周波数変化率許容継続時間をカウントする継続時間カウンタ２０ｂをクリアし、または、カウントを中止することにより監視を停止する（第４の実施例）。

（３）周波数変化率異常判定部２０は、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、周波数変化率検知回路１０の検知周波数変化率ΔＦを周波数変化率許容範囲（ＬΔＦ、ＵΔＦ）内と見做し、または、周波数変化率許容継続時間Ｔ２内と見做すことにより、その監視を停止する（第５の実施例）。

（４）周波数変化率異常判定部２０は、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、周波数変化率許容範囲（ＬΔＦ、ＵΔＦ）をこれよりも広い周波数変化率規定許容範囲に設定し、または、周波数変化率許容継続時間Ｔ２をこれよりも長い周波数変化率規定許容継続時間に設定することにより、その監視を停止する（第６の実施例）。

（第７ないし第１０の実施例）
図４を参照するに、第２の実施例では、周期変化率異常判定部２８は、具体的には、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、検知周期変化率ΔＴが周期変化率許容範囲（ＬΔＴ、ＵΔＴ）を逸脱しかつその逸脱した時間が周期変化率許容継続時間Ｔ２を超えた否かの判定を中止して、実質的にその監視を停止するようにしたが、代わりに次のように構成してもよい。

（１）周期変化率異常判定部２８は、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、周期変化率検知回路２６の検知周期変化率ΔＴを強制的に周期変化率許容範囲（ＬΔＴ、ＵΔＴ）内の所定値、例えば、０％に固定することにより、その監視を停止する（第７の実施例）。

（２）周期変化率異常判定部２８は、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、周期変化率許容継続時間をカウントする継続時間カウンタ２８ｂをクリアし、または、カウントを中止することにより、その監視を停止する（第８の実施例）。

（３）周期変化率異常判定部２８は、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、周期変化率検知回路２６の検知周期変化率ΔＴを周期変化率許容範囲（ＬΔＴ、ＵΔＴ）内と見做し、または、周期変化率許容継続時間Ｔ２内と見做すことにより、その監視を停止する（第９の実施例）。

（４）周期変化率異常判定部２８は、ブロック信号ＢＬＫが与えられると、周期変化率許容範囲（ＬΔＴ、ＵΔＴ）をこれよりも広い周期変化率規定許容範囲に設定し、または、周期変化率許容継続時間Ｔ２をこれよりも長い周期変化率規定許容継続時間に設定することにより、その監視を停止する（第１０の実施例）。

本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論である。

本発明の第１の実施例を示す電力変換装置の電気的構成のブロック線図 周波数検知回路および周波数変化率検知回路の具体的構成を示すブロック線図 異常判定回路の具体的構成を示すブロック線図 本発明の第２の実施例を示す図３相当図

符号の説明

図面中、１は電力変換装置、２は直流電源、３はインバータ、４は電磁スイッチ（スイッチ手段）、５は電力系統、７は系統電圧検知回路（電圧検知手段）、８は制御装置、９は周波数検知回路（周波数検知手段）、１０は周波数変化率検知回路（周波数変化率検知手段）、１１は異常判定回路（異常判定手段）、１２は周波数正常判定回路（周波数正常判定手段）、２２は制御装置、２３は周期検知回路（周期検知手段）、２４は周期変化率検知回路（周期変化率検知手段）、２５は異常判定回路（異常判定手段）、２６は周期正常判定回路（周期正常判定手段）を示す。

Claims (12)

1. 直流電源と、この直流電源より供給される直流電力を商用電源周波数の交流電力に変換するインバータとを備え、前記インバータを開閉制御可能なスイッチ手段を介して電力系統に接続して連系運転を行なうように構成された電力変換装置において、
   前記電力系統の交流電力の周波数を検知する周波数検知手段と、
   この周波数検知手段の検知周波数に基づいて周波数変化率を検知する周波数変化率検知手段と、
   周波数許容範囲および周波数許容継続時間と周波数変化率許容範囲および周波数変化率許容継続時間とが設定され、これらを監視して、前記周波数検知手段の検知周波数が前記周波数許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が前記周波許容継続時間を超えたときに、または、前記周波数変化率検知手段の検知周波数変化率が前記周波数変化率許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が前記周波数変化率許容継続時間を超えたときに、異常判定信号を出力して前記スイッチ手段を開放させるとともに前記インバータを停止させる異常判定手段と、
   前記周波数許容範囲内にあってこれより狭い範囲の周波数所定許容範囲が設定され、前記周波数検知手段の検知周波数が前記周波数所定許容範囲以内にあるときには、ブロック信号を出力して前記異常判定手段に与える周波数正常判定手段とを具備し、
   前記異常判定手段は、前記周波数正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、前記周波数変化率許容範囲および周波数変化率許容継続時間の監視を停止するように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
2. 直流電源と、この直流電源より供給される直流電力を商用電源周波数の交流電力に変換するインバータとを備え、前記インバータを開閉制御可能なスイッチ手段を介して電力系統に接続して連系運転を行なうように構成された電力変換装置において、
   前記電力系統の交流電力の周期を検知する周期検知手段と、
   この周期検知手段の検知周期に基づいて周期変化率を検知する周期変化率検知手段と、
   周期許容範囲および周期許容継続時間と周期変化率許容範囲および周期変化率許容継続時間とが設定され、これらを監視して、前記周期検知手段の検知周期が前記周期許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が前記周期許容継続時間を超えたときに、または、前記周期変化率検知手段の検知周期変化率が前記周期変化率許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が前記周期変化率許容継続時間を超えたときに、異常判定信号を出力して前記スイッチ手段を開放させるとともに前記インバータを停止させる異常判定手段と、
   前記周期許容範囲内にあってこれより狭い範囲の周期所定許容範囲が設定され、前記周期検知手段の検知周期が前記周期所定許容範囲以内にあるときには、ブロック信号を出力して前記異常判定手段に与える周期正常判定手段とを具備し、
   前記異常判定手段は、前記周期正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、前記周期変化率許容範囲および周期変化率許容継続時間の監視を停止するように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１記載の電力変換装置において、
   異常判定手段は、周波数正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周波数変化率検知手段の検知周波数変化率が前記周波数変化率許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が前記周波数変化率許容継続時間を超えたが否かの判定を中止することにより監視を停止することを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項２記載の電力変換装置において、
   異常判定手段は、前記周期正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周期変化率検知手段の検知周期変化率が周期変化率許容範囲を逸脱しかつその逸脱した時間が前記周期変化率許容継続時間を超えたか否かの判定を中止することにより監視を停止するように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項１記載の電力変換装置において、
   異常判定手段は、周波数正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周波数変化率検知手段の検知周波数変化率を強制的に周波数変化率許容範囲内の所定値に固定することにより監視を停止することを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項２記載の電力変換装置において、
   異常判定手段は、周期正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周期変化率検知手段の検知周期変化率を強制的に周期変化率許容範囲内の所定値に固定することにより監視を停止することを特徴とする電力変換装置。
7. 請求項１記載の電力変換装置において、
   異常判定手段は、周波数正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周波数変化率許容継続時間をカウントするカウンタをクリアし、または、カウントを中止することにより監視を停止することを特徴とする電力変換装置。
8. 請求項２記載の電力変換装置において、
   異常判定手段は、周期正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周期変化率許容継続時間をカウントするカウンタをクリアし、または、カウントを中止することにより監視を停止することを特徴とする電力変換装置。
9. 請求項１記載の電力変換装置において、
   異常判定手段は、周波数正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周波数変化率検知手段の検知周波数変化率を前記周波数変化率許容範囲内と見做し、または、周波数変化率許容継続時間内と見做すことにより監視を停止することを特徴とする電力変換装置。
10. 請求項２記載の電力変換装置において、
    異常判定手段は、周期正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周期変化率検知手段の検知周期変化率を周期変化率許容範囲内と見做し、または、周期変化率許容継続時間内と見做すことにより監視を停止することを特徴とする電力変換装置。
11. 請求項１記載の電力変換装置において、
    異常判定手段は、周波数正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周波数変化率許容範囲をこれよりも広い周波数変化率規定許容範囲に設定し、または、周波数変化率許容継続時間をこれよりも長い周波数変化率規定許容継続時間に設定することにより監視を停止することを特徴とする電力変換装置。
12. 請求項２記載の電力変換装置において、
    異常判定手段は、周期正常判定手段からブロック信号が与えられたときには、周期変化率許容範囲をこれよりも広い周期変化率規定許容範囲に設定し、または、周期変化率許容継続時間をこれよりも長い周期変化率規定許容継続時間に設定することにより監視を停止することを特徴とする電力変換装置。

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