JP2016073035A - 交流電源装置及びその瞬時電圧変動検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の交流電源装置では、系統電源信号の瞬時電圧変動を検出するまでに多くの時間を要する問題があった。【解決手段】本発明の交流電源装置は、直流電源信号から交流電源信号を生成し、交流電源信号を商用系統電源ＳＰＳからの電力が供給される系統配線に出力するインバータ１３と、電圧変動検出パルス信号Ｓ２を出力すると共に、系統配線に伝達される系統電源信号の実効値と予め定めた電圧変動検出閾値との大小関係が変化したことに応じて電圧変動検出パルス信号Ｓ２のデューティ比を第１のデューティ比と第２のデューティ比との間で切り換える瞬時電圧変動検出部３０と、インバータ１２を制御すると共に、電圧変動検出パルス信号Ｓ２のデューティ比の切り替わりに応じてインバータ１２に交流電源信号の出力電力を変化させる指示を行う制御部１１と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は交流電源装置及びその瞬時電圧変動検出方法に関し、特に商用系統電源との連系運転が可能な交流電源装置及びその瞬時電圧変動検出方法に関する。

近年、太陽電池パネル等を利用して発電した電力を交流電源として出力する交流電源装置の普及が進んでいる。このような交流電源装置は、発電所等から供給される商用系統電源と連系して家庭等で利用される電力の一部を賄う。しかしながら、商用系統電源では、瞬間的に電圧が低下することがある。このような瞬時電圧変動が生じた場合、交流電源装置においても出力電力を低下させなければならない。このような場合において、交流電源装置の出力電力を低下させない場合、交流電源装置から商用系統電源側に逆潮流が発生して商用系統電源側で系統の制御性が低下するためである。そこで、系統電源信号の電圧変動を検出する技術が特許文献１、２に開示されている。

特許文献１は、電力系統の瞬時電圧変動を高速で検出してインバータを停止させる大公用発電装置に関する。特許文献１では、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有し、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、系統の瞬時電圧変動を検出
する。また、特許文献１では、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、瞬時電圧変動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、復電したときインバータにゲート信号を送出して運転を再開する。

特許文献２は、周波数が急変又は長時間変化する場合でも誤動作することなく、ＦＲＴ（Fault Ride Through）機能を有する単独運転検出装置及び単独運転検出方法に関する。特許文献２では、インバータの出力電圧の周波数ｆが正帰還により変化を助長すると共に、周波数ｆの周波数変化率ｄｆ／ｄｔに応じてステップ状に変化する値が正帰還により変化を助長する方向に無効電力Ｑ或いは電流位相θを制御し、周波数変化率ｄｆ／ｄｔの値に応じてステップ状に変化する値に基づく値が単独運転検出レベルＫ以上であるときに異常であると判断し、交流電源系統及びインバータ出力の電圧位相に同期すると共に、所定の無効電力Ｑ或いは電流位相θに制御し、インバータが交流電力系統から切り離されたとき、周波数ｆとステップ状に変化する値とに基づいてインバータの無効電力Ｑが変化するよう駆動し、異常が検出されたときにインバータ２を停止させる。

特開２００３−１５３４３３号公報 特開２０１２−１２０２８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、系統電圧レベル低下検知手段がレベル低下を検知した後に当該レベル低下が生じている期間の長さを計測する必要があり、系統電源信号の電圧レベルが低下してから、電圧レベルが低下したことが検出されるまでの時間が長いという問題がある。また、特許文献２に開示された方法では、無効電力Ｑ或いは電流位相θを制御し、その後に、周波数変化率ｄｆ／ｄｔの値に応じてステップ状に変化する値に基づく値が単独運転検出レベルＫ以上であるときに異常であると判断する。そのため、特許文献２においても系統電源信号に変動が生じたことを検出するまでの時間が長い問題がある。つまり、特許文献１、２では、系統電源信号の電圧レベルの低下を検出するまでの時間を短くすることが出来ない問題がある。

本発明にかかる交流電源装置の一態様は、直流電源信号から交流電源信号を生成し、前記交流電源信号を商用系統電源からの電力が供給される系統配線に出力するインバータと、電圧変動検出パルス信号を出力すると共に、前記系統配線に伝達される系統電源信号の実効値と予め定めた電圧変動検出閾値との大小関係が変化したことに応じて電圧変動検出パルス信号のデューティ比を第１のデューティ比と第２のデューティ比との間で切り換える瞬時電圧変動検出部と、前記インバータを制御すると共に、前記電圧変動検出パルス信号のデューティ比の切り替わりに応じて前記インバータに前記交流電源信号の出力電力を変化させる指示を行う制御部と、を有する。

本発明にかかる瞬時電圧変動検出方法の一態様は、直流電源信号から交流電源信号を生成し、前記交流電源信号を商用系統電源からの電力が供給される系統配線に出力するインバータと、前記系統配線に伝達される系統電源信号の実効値と予め定めた電圧変動検出閾値との大小関係が切り替わったことを検出する瞬時電圧変動検出部と、前記インバータを制御する制御部と、を有する交流電源装置の瞬時電圧変動検出方法であって、前記瞬時電圧変動検出部において、電圧変動検出パルス信号を生成し、前記実効値と前記電圧変動検出閾値との大小関係が切り替わったことに応じて前記電圧変動検出パルス信号のデューティ比をを第１のデューティ比と第２のデューティ比との間で切り換え、前記制御部において、前記電圧変動検出パルス信号のデューティ比が切り替わったことを検出したことに応じて前記インバータに前記交流電源信号の出力電力を変化させる指示を行う。

本発明にかかる交流電源装置及びその瞬時電圧変動検出方法では、特に、系統配線に伝達される系統電源信号の実効値と予め定めた電圧変動検出閾値との大小関係が変化したことに応じて電圧変動検出パルス信号のデューティ比を第１のデューティ比と第２のデューティ比との間で切り換える。これにより、本発明にかかる交流電源装置及びその瞬時電圧変動検出方法では、即座に系統電源信号の電圧レベルの低下を検出して、インバータの出力電力を低下させることができる。

本発明によれば、系統電源信号の信号レベルの変動の検出を高速に行うことができる交流電源装置を提供することができる。

実施の形態１にかかる交流電源装置のブロック図である。 実施の形態１にかかる交流電源装置における瞬時電圧変動検出部及びパワーコンディショナのエネルギー管理部の詳細なブロック図である。 実施の形態１にかかる交流電源装置の動作を説明するタイミングチャートである。 実施の形態２にかかる交流電源装置のブロック図である。 実施の形態２にかかる交流電源装置における瞬時電圧変動検出部及びパワーコンディショナのエネルギー管理部の詳細なブロック図である。 実施の形態２にかかる交流電源装置の動作を説明するタイミングチャートである。 実施の形態３にかかる交流電源装置のブロック図である。 実施の形態３にかかる交流電源装置における瞬時電圧変動検出部及びパワーコンディショナのエネルギー管理部の詳細なブロック図である。

実施の形態１
以下では、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。実施の形態１にかかる交流電源装置１は、発電所等で発電された電力を需要者に供給する商用系統電源ＳＰＳと連系して動作する。そして、実施の形態１にかかる交流電源装置１は、商用系統電源ＳＰＳから供給される系統電源信号の電圧レベルが瞬間的な変動を示した場合に、即座にＰＶ用ＰＣＳ１０、或いは、ＢＡＴ用ＰＣＳ２０から出力する交流電源信号の電力（例えば、電圧レベル）を系統電源信号の電圧レベルに追従させるように制御を行う。以下では、特に、実施の形態１にかかる交流電源装置１における瞬時電圧変動検出方法及び瞬時電圧変動に対するＰＶ用ＰＣＳ１０及びＢＡＴ用ＰＣＳ２０の制御について説明する。なお、実施の形態１にかかる交流電源装置１は、以下で説明する瞬時電圧変動検出方法による動作以外にも商用系統電源ＳＰＳとの連系運転を行うための他の動作も行う。

実施の形態１にかかる交流電源装置１のブロック図を図１に示す。図１に示す例では、交流電源装置１の利用形態が分かるように、商用系統電源ＳＰＳ及び電力供給対象の負荷を示した。負荷は、例えば家庭で利用される電化製品等である。

図１に示すように、実施の形態１にかかる交流電源装置１は、ＰＶ用ＰＣＳ（Power Conditioner System）１０、ＢＡＴ用ＰＣＳ２０、瞬時電圧変動検出部３０、系統電源信号モニタ部３１を有する。なお、交流電源装置１は、ＢＡＴ用ＰＣＳ２０を必ずしも有していなくても良く、また、ＢＡＴ用ＰＣＳ２０以外の他のＰＣＳを有していても良い。

ＰＶ用ＰＣＳ１０は、制御部（例えば、エネルギー管理部１１）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、ＤＣ／ＡＣインバータ１３、瞬時電圧変動検出部１４を有する。エネルギー管理部１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置を備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、太陽電池パネルＰＶで発電された電力の直流電圧の電圧レベルを変換してＤＣ／ＡＣインバータ１３に出力する。ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２により与えられた直流電力を交流電力に変換して商用系統電源ＳＰＳからの電力が供給される系統配線に出力する。つまり、ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、直流電源信号から交流電源信号を生成し、生成した交流電電信号を商用系統電源ＳＰＳからの電力が供給される系統配線に出力する。瞬時電圧変動検出部１４の詳細は後述する。

ＢＡＴ用ＰＣＳ２０は、制御部（例えば、エネルギー管理部２１）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、ＤＣ／ＡＣインバータ２３、瞬時電圧変動検出部２４を有する。エネルギー管理部２１は、例えば、ＣＰＵ等の演算装置を備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、バッテリーＢＡＴに蓄積された電力の直流電圧の電圧レベルを変換してＤＣ／ＡＣインバータ２３に出力する。ＤＣ／ＡＣインバータ２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２により与えられた直流電力を交流電力に変換して商用系統電源ＳＰＳからの電力が供給される系統配線に出力する。つまり、ＤＣ／ＡＣインバータ２３は、直流電源信号から交流電源信号を生成し、生成した交流電電信号を商用系統電源ＳＰＳからの電力が供給される系統配線に出力する。

なお、ＢＡＴ用ＰＣＳ２０に対応した設けられるバッテリーＢＡＴには、ＰＶ用ＰＣＳ１０又は商用系統電源ＳＰＳから供給される電力に基づき充電が行われる。この充電動作の説明は省略する。

瞬時電圧変動検出部１４、２４は、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１、Ｓ２１をそれぞれ出力すると共に、系統配線に伝達される系統電源信号の実効値と予め定めた電圧変動検出閾値との大小関係が変化したことに応じて電圧変動検出パルス信号Ｓ１１、Ｓ２１のデューティ比を第１のデューティ比と第２のデューティ比との間で切り換える。系統電源信号の波形は、後述する系統電源信号モニタ部３１により取得される。また、瞬時電圧変動検出部１４、２４が出力する電圧変動検出パルス信号Ｓ１１、Ｓ２１は、系統電源信号が当該系統電源信号のコモン電圧を横切るゼロクロスタイミングに同期する信号である。この電圧変動検出パルス信号Ｓ１１、Ｓ２１に従って、エネルギー管理部１１、２１は、ＰＣＳが出力する交流電源信号の周波数を制御する。

続いて、実施の形態１にかかる交流電源装置１における瞬時電圧変動検出方法について説明する。まず、瞬時電圧変動が生じたときに電圧変動検出処理及び出力電力制御を行う部分の説明を行う。そこで、実施の形態１にかかる交流電源装置における瞬時電圧変動検出部１４、２４及びパワーコンディショナのエネルギー管理部１１、２１の詳細なブロック図を図２に示す。なお、瞬時電圧変動検出部１４と瞬時電圧変動検出部２４とは図１に示すものと同じ構成であり、エネルギー管理部１１とエネルギー管理部２１とは図１に示すものと同じ構成であるため、図２では、瞬時電圧変動検出部１４及びエネルギー管理部１１のみを示した。

図２に示すように、瞬時電圧変動検出部１４は、アナログデジタル変換器４１、実効値算出部４２、比較器（例えば、ヒステリシスコンパレータ４３）、ゼロクロス検出器４４、第１の信号発生器４５、第２の信号発生器４６、セレクタ４７を有する。

アナログデジタル変換器４１は、系統電源信号モニタ部３１でモニタされた系統電源信号にアナログデジタル変換処理を施し、デジタル値で表された系統電源信号を出力する。実効値算出部４２は、アナログデジタル変換器４１が出力した系統電源信号の値に基づき系統電源信号の実効値を算出する。この実効値は、例えば、アナログ値で示される電圧値でもよく、デジタル値で示される値であってもよい。実施の形態１では、実効値としてアナログ値で示される電圧値を用いる。ヒステリシスコンパレータ４３は、実効値算出部４２が出力する系統電源信号の実効値と、電圧変動検出閾値と、を比較する。ヒステリシスコンパレータ４３は、ヒステリシスを持って２つの値を比較する。そして、ヒステリシスコンパレータ４３は、実効値と電圧変動検出閾値との大小関係が切り替わったことに応じて出力の論理レベルを切り換える。

ゼロクロス検出器４４は、アナログデジタル変換器４１が出力する系統電源信号のゼロクロスタイミングを検出してゼロクロスタイミングに同期し、系統電源信号の実効値に関わらず一定のパルス幅を維持する同期パルス信号Ｓ２を出力する。

第１の信号発生器４５は、同期パルス信号Ｓ２のエッジに同期し、第１のデューティ比を有する第１のパルス信号を出力する。実施の形態１にかかる交流電源装置１では、第１のデューティ比として５０％を設定する。第２の信号発生器４６は、同期パルス信号のエッジに同期し、第２のデューティ比を有する第２のパルス信号を出力する。実施の形態１にかかる交流電源装置１では、第２のデューティ比として１０％を設定する。セレクタ４７は、ヒステリシスコンパレータ４３の出力に応じて第１のパルス信号と第２のパルス信号のいずれかを選択して電圧変動検出パルス信号Ｓ１１として出力する。

エネルギー管理部１１は、デューティ変化検出器５１、電圧変動判定器５２、ユニット内電力指令器５３を有する。デューティ変化検出器５１は、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比をモニタして、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比に応じて論理レベルが切り換えられるデューティ比検出信号を出力する。このデューティ比検出信号は、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比が第１のデューティ比（例えば、５０％）であればハイレベル、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比が第２のデューティ比（例えば、１０％）であればロウレベルとなる信号である。

電圧変動判定器５２は、デューティ比検出信号の論理レベルに応じて系統電源信号の電圧変動の有無を判定する。より具体的には、電圧変動判定器５２は、デューティ比検出信号の論理レベルがロウレベルである場合には、系統電源信号が電圧変化検出閾値よりも高い実効値の状態にあるとして変動判定信号の論理レベルをロウレベルとする。一方、電圧変動判定器５２は、デューティ比検出信号の論理レベルがハイレベルである場合には、系統電源信号が電圧変化検出閾値よりも低い実効値の状態にあるとして変動判定信号の論理レベルをハイレベルとする。

ユニット内電力指令器５３は、電圧変動判定器５２が出力する変動判定信号に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２及びＤＣ／ＡＣインバータ１３に与えるＰＷＭ信号或いは出力電力設定値（例えば、デジタル制御信号と設定電力の少なくとも一方を含む）を変化させる。より具体的には、ユニット内電力指令器５３は、変動判定信号がハイレベルである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２及びＤＣ／ＡＣインバータ１３に、出力電力が商用系統電源ＳＰＳから供給される系統電源信号に合うように指示を行う。一方、ユニット内電力指令器５３は、変動判定信号がロウレベルである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２及びＤＣ／ＡＣインバータ１３に、出力電力がその時点で把握している系統電源信号に関わらず一定の電力以下になるように指示を行う。

続いて、実施の形態１にかかる交流電源装置１の動作について説明する。ここでは、特に、交流電源装置１における瞬時電圧変動検出の動作について説明する。そこで、実施の形態１にかかる交流電源装置の動作を説明するタイミングチャートを図３に示す。なお、以下では、エネルギー管理部１１の動作について説明するが、エネルギー管理部２１においてもエネルギー管理部１１と同じ動作が行われる。また、図３では、系統電源信号のコモン電圧をＶｃｍとして示した。

図３に示すように、交流電源装置１では、ゼロクロス検出器４４が、系統電源信号のゼロクロスタイミングに立ち上がりエッジが同期する同期パルス信号Ｓ２を出力する。また、第１の信号発生器４５は、同期パルス信号Ｓ２の立ち上がりエッジに同期してデューティ比が５０％となる第１のパルス信号を出力する。第２の信号発生器４６は、同期パルス信号Ｓ２の立ち上がりエッジに同期してデューティ比が１０％となる第２のパルス信号を出力する。

そして、交流電源装置１では、交流電源信号の実効値が電圧変動検出閾値以上であるとヒステリシスコンパレータ４３が判定する期間（タイミングＴ０以前の期間）、ヒステリシスコンパレータ４３の出力が第１の論理レベル（例えば、ハイレベル）となるためセレクタ４７が第１のパルス信号を選択する。従って、このタイミングＴ０以前の期間においては、瞬時電圧変動検出部３０が電圧変動検出パルス信号Ｓ１１としてデューティ比が５０％となる第１のパルス信号を出力する。このとき、エネルギー管理部１１のデューティ変化検出器５１はロウレベルとなるデューティ変化検出信号を出力する。そして、このタイミングＴ０以前の期間においては、エネルギー管理部１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２及びＤＣ／ＡＣインバータ１３に系統電源信号の振幅或いは周期に追従した出力電力を出力するように指示を行う。なお、実効値算出部４２が計算する交流電源信号の実効値は、１周期前の交流電源信号の実効値となるため、実効値算出部４２が出力する実効値の変化は、実際の交流電源信号の振幅変化に対して１周期遅れる。

そして、タイミングＴ０において、系統電源信号の電圧レベルが低下して、実効値が電圧変動検出閾値よりも小さくなると、ヒステリシスコンパレータ４３の出力が第２の論理レベル（例えば、ロウレベル）となるためセレクタ４７が第２のパルス信号を選択する。従って、このタイミングＴ０からタイミングＴ１の期間においては、瞬時電圧変動検出部３０が電圧変動検出パルス信号Ｓ１１としてデューティ比が１０％となる第２のパルス信号を出力する。このとき、エネルギー管理部１１のデューティ変化検出器５１はハイレベルとなるデューティ変化検出信号を出力する。そして、このタイミングＴ０で電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比の切り替わりに応じて、エネルギー管理部１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２及びＤＣ／ＡＣインバータ１３にその時点でエネルギー管理部１１が把握している系統電源信号の振幅よりも交流電源信号の振幅が小さくなるように指示を行う。なお、タイミングＴ０からタイミングＴ１の期間においては、十分にＰＶ用ＰＣＳ１０が出力する交流電源信号の電力を低下させた後は、系統電源信号の振幅に合わせた交流電源信号の生成が行われる。

その後、タイミングＴ１で、系統電源信号の振幅が回復して、実効値が再び変動検出電圧閾値以上となると、ヒステリシスコンパレータ４３の出力が第１の論理レベル（例えば、ロウレベル）となるためセレクタ４７が第１のパルス信号を選択する。従って、このタイミングＴ１以降の期間においては、瞬時電圧変動検出部３０が電圧変動検出パルス信号Ｓ１１としてデューティ比が５０％となる第１のパルス信号を出力する。このとき、エネルギー管理部１１のデューティ変化検出器５１はロウレベルとなるデューティ変化検出信号を出力する。そして、このタイミングＴ１で電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比の切り替わりに応じて、エネルギー管理部１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２及びＤＣ／ＡＣインバータ１３にその時点でエネルギー管理部１１が把握している系統電源信号の振幅に追従するように指示を行う。なお、タイミングＴ１以降の期間においては、ＰＶ用ＰＣＳ１０が出力する交流電源信号の電圧を上昇させた後は、系統電源信号の振幅に合わせた交流電源信号の生成が行われる。

上記説明より、実施の形態１にかかる交流電源装置１では、瞬時電圧変動検出部１４が系統電源信号の実効値が変化したことを検出して、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比を第１のデューティ比から第２のデューティ比に切り換える。そして、実施の形態１にかかる交流電源装置１では、この電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比の切り替わりに基づき系統電源信号の電圧変動を検出する。このような処理を行うことにより、実施の形態１にかかる交流電源装置１では、系統電源信号の電圧を即座にエネルギー管理部１１、エネルギー管理部２１に伝達してＰＶ用ＰＣＳ１０及びＢＡＴ用ＰＣＳ２０の出力電力を低下させることができる。また、実施の形態１にかかる交流電源装置１では、系統電源信号の実効値が回復した場合には、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比が第２のデューティ比から第１のデューティ比に再度切り替わるため、系統電源信号の実効値が回復した際には迅速にＰＶ用ＰＣＳ１０及びＢＡＴ用ＰＣＳ２０の出力を回復させることができる。

また、実施の形態１にかかる交流電源装置１では、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１を瞬時電圧変動検出部１４からＰＶ用ＰＣＳ１０或いはＢＡＴ用ＰＣＳ２０に直接伝達する形式を採用する。系統電源信号の電圧変動の有無をＣＡＮ（Contoroller Area Network）等の汎用的な通信規格を用いた通信を用いてＰＣＳ内のエネルギー管理部に伝達することもできる。しかしながら、汎用的な通信規格では、情報伝達に際して様々な取り決めがあり、情報伝達を即座に開始することが出来ない問題がある。一方、実施の形態１にかかる交流電源装置１のように、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１を直接ＰＣＳ内のエネルギー管理部に伝達する形式とすることで、通信開始までの時間を削減することで、より迅速な系統電源信号の電圧変動の伝達を行うことができる。

特に、近年、系統保護のため、系統電源信号の電圧変動に対して交流電源装置側が反応するまでの時間の短縮化が求められているため、実施の形態１にかかる交流電源装置１のように、短時間で系統電源信号の電圧変動を検出できる効果は大きい。

実施の形態２
実施の形態２では、交流電源装置１の別の形態となる交流電源装置２について説明する。そこで、実施の形態２にかかる交流電源装置２のブロック図を図４に示す。なお、実施の形態２の説明において、実施の形態１で説明した構成要素については、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、実施の形態２にかかる交流電源装置２は、ＰＶ用ＰＣＳ１０、ＢＡＴ用ＰＣＳ２０に代えて、ＰＶ用ＰＣＳ１０ａ、ＢＡＴ用ＰＣＳ２０ａを有する。

ＰＶ用ＰＣＳ１０ａは、エネルギー管理部１１に代えてエネルギー管理部１１ａを有するものである。ＢＡＴ用ＰＣＳ２０ａは、エネルギー管理部２１に代えてエネルギー管理部２１ａを有するものである。実施の形態２では、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１、Ｓ２１により同期パルス信号Ｓ２に対応するパルス信号を生成する。そこで、図５に、実施の形態２にかかる交流電源装置における瞬時電圧変動検出部及びエネルギー管理部の詳細なブロック図を示す。なお、図５では、瞬時電圧変動検出部１４及びエネルギー管理部１１ａのみを示したが、瞬時電圧変動検出部２４及びエネルギー管理部２１ａも同様の構成を有する。

図５に示すように、エネルギー管理部１１ａは、エネルギー管理部１１にトリガ信号発生器５４を追加したものである。トリガ信号発生器５４は、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１に基づきインバータが出力する交流電源信号の周期の制御に用いられるトリガ信号を出力する。そして、ユニット内電力指令器５３は、トリガ信号発生器５４、６４が出力するトリガ信号を用いて交流電源信号の周期を制御する。

続いて、実施の形態２にかかる交流電源装置２の動作について説明する。そこで、図６に実施の形態２にかかる交流電源装置の動作を説明するタイミングチャートを示す。図６に示すタイミングチャートは、図３に示したタイミングチャートと同じ系統電源信号の変動が生じた場合の交流電源装置２の動作を示すものである。

図６に示すように、実施の形態２にかかる交流電源装置２においても、系統電源信号の変動に応じて、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比が切り換えられる。そして、実施の形態２にかかる交流電源装置２においても、実施の形態１にかかる交流電源装置１と同様に電圧変動検出パルス信号Ｓ１１のデューティ比に基づきＰＶ用ＰＣＳ１０及びＢＡＴ用ＰＣＳ２０の出力電力の制御が行われる。

このとき、実施の形態２にかかる交流電源装置２では、トリガ信号発生器５４が電圧変動検出パルス信号Ｓ１１から同期パルス信号Ｓ２に相当するトリガ信号を生成する。また、このトリガ信号は、パルス幅が一定、かつ、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１にエッジが同期したパルス信号である。図６のタイミングチャートに示すように、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１は、ゼロクロス検出器４４が出力する同期パルス信号Ｓ２にエッジが同期したものであるため、この電圧変動検出パルス信号Ｓ１１に基づきトリガ信号を生成することで、トリガ信号は同期パルス信号Ｓ２と同等のエッジを有するパルス信号となる。そして、このトリガ信号に基づきＰＶ用ＰＣＳ１０及びＢＡＴ用ＰＣＳ２０が出力する交流電源信号の周期を制御することで、実施の形態２にかかる交流電源装置２では、実施の形態１にかかる交流電源装置１と同等な交流電源信号の制御が可能となる。

上記説明より、実施の形態２にかかる交流電源装置２では、電圧変動検出パルス信号Ｓ１１により同期パルス信号Ｓ２を用いた交流電源信号の制御と同等の制御を行うことができる。

実施の形態３
実施の形態３では、交流電源装置１の別の形態となる交流電源装置３について説明する。そこで、実施の形態３にかかる交流電源装置３のブロック図を図７に示す。なお、実施の形態３の説明において、実施の形態１で説明した構成要素については、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、実施の形態２にかかる交流電源装置２は、ＰＶ用ＰＣＳ１０、ＢＡＴ用ＰＣＳ２０に代えて、ＰＶ用ＰＣＳ１０ｂ、ＢＡＴ用ＰＣＳ２０ｂを有する。

ＰＶ用ＰＣＳ１０ｂは、エネルギー管理部１１及び瞬時電圧変動検出部１４に代えてエネルギー管理部１１ｂ及び瞬時電圧変動検出部１４ｂを有するものである。ＢＡＴ用ＰＣＳ２０ｂは、エネルギー管理部２１、瞬時電圧変動検出部２４に代えてエネルギー管理部２１ｂ及び瞬時電圧変動検出部２４ｂを有するものである。

エネルギー管理部１１ｂ、２１ｂは、それぞれ瞬時電圧変動検出部１４ｂ、２４ｂから出力される同期パルス信号Ｓ２に基づき出力電力の周波数制御を行う。また、瞬時電圧変動検出部１４ｂ、２４ｂは、それぞれ内部のゼロクロス検出器が出力する同期パルス信号Ｓ２をエネルギー管理部に出力する。

そこで、図８に、実施の形態３にかかる交流電源装置３における瞬時電圧変動検出部及びエネルギー管理部の詳細なブロック図を示す。なお、図８では、瞬時電圧変動検出部１４ｂ及びエネルギー管理部１１ｂのみを示したが、瞬時電圧変動検出部２４ｂ及びエネルギー管理部２１ｂも同様の構成を有する。

図８に示すように、瞬時電圧変動検出部１４ｂは、ゼロクロス検出器４４が出力する同期パルス信号Ｓ２をエネルギー管理部１１ｂのユニット内電力指令器５３に出力する。

このような構成とすることで、実施の形態３にかかる交流電源装置３では、第１の信号発生器４５、第２の信号発生器４６及びセレクタ４７で発生する遅延の影響を受けることなく出力電力の周波数を制御することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１、２、３ 交流電源装置
１０、１０ａ、１０ｂ ＰＶ用ＰＣＳ
１１、１１ａ、１１ｂ エネルギー管理部
１２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３ ＤＣ／ＡＣインバータ
２０、２０ａ、２０ｂ ＢＡＴ用ＰＣＳ
２１、２１ａ、２１ｂ エネルギー管理部
２２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２３ ＤＣ／ＡＣインバータ
１４、２４、１４ｂ、２４ｂ 瞬時電圧変動検出部
３１ 系統電源信号モニタ部
４１ アナログデジタル変換器
４２ 実効値算出部
４３ ヒステリシスコンパレータ
４４ ゼロクロス検出器
４５ 第１の信号発生器
４６ 第２の信号発生器
４７ セレクタ
５１ デューティ変化検出器
５２ 電圧変動判定器
５３ ユニット内電力指令器
５４ トリガ信号発生器
Ｓ１ モニタ信号
Ｓ２ 同期パルス信号
Ｓ１１、Ｓ２１ 電圧変動検出パルス信号
ＰＶ 太陽電池パネル
ＢＡＴ バッテリー
ＳＰＳ 商用系統電源

Claims (9)

1. 直流電源信号から交流電源信号を生成し、前記交流電源信号を商用系統電源からの電力が供給される系統配線に出力するインバータと、
   電圧変動検出パルス信号を出力すると共に、前記系統配線に伝達される系統電源信号の実効値と予め定めた電圧変動検出閾値との大小関係が変化したことに応じて電圧変動検出パルス信号のデューティ比を第１のデューティ比と第２のデューティ比との間で切り換える瞬時電圧変動検出部と、
   前記インバータを制御すると共に、前記電圧変動検出パルス信号のデューティ比の切り替わりに応じて前記インバータに前記交流電源信号の出力電力を変化させる指示を行う制御部と、
   を有する交流電源装置。
2. 前記瞬時電圧変動検出部が出力する前記電圧変動検出パルス信号は、前記系統電源信号が当該系統電源信号のコモン電圧を横切るゼロクロスタイミングに同期したエッジを有する請求項１に記載の交流電源装置。
3. 前記瞬時電圧変動検出部は、
   前記系統電源信号の実効値を算出する実効値算出部と、
   ヒステリシスを持って前記実効値と電圧変動検出閾値とを比較する比較器と、
   前記ゼロクロスタイミングを検出して前記ゼロクロスタイミングに同期し、前記系統電源信号の実効値に関わらず一定のパルス幅を維持する同期パルス信号を出力するゼロクロス検出器と、
   前記同期パルス信号のエッジに同期し、前記第１のデューティ比を有する第１のパルス信号を出力する第１の信号発生器と、
   前記同期パルス信号のエッジに同期し、前記第２のデューティ比を有する第２のパルス信号を出力する第２の信号発生器と、
   前記比較器の出力に応じて前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号のいずれかを選択して前記電圧変動検出パルス信号として出力するセレクタと、を有する請求項２に記載の交流電源装置。
4. 前記瞬時電圧変動検出部は、前記系統電源信号が当該系統電源信号のコモン電圧を横切るゼロクロスタイミングに同期し、かつ、前記系統電源信号の実効値に関わらず一定のパルス幅を維持する同期パルス信号として出力し、
   前記制御部は、前記同期パルス信号に基づき前記インバータが出力する前記交流電源信号の周期を制御する請求項１に記載の交流電源装置。
5. 前記制御部は、前記電圧変動検出パルス信号に基づき前記インバータが出力する前記交流電源信号の周期を制御する請求項１に記載の交流電源装置。
6. 直流電源信号から交流電源信号を生成し、前記交流電源信号を商用系統電源からの電力が供給される系統配線に出力するインバータと、
   前記系統配線に伝達される系統電源信号の実効値と予め定めた電圧変動検出閾値との大小関係が切り替わったことを検出する瞬時電圧変動検出部と、
   前記インバータを制御する制御部と、を有する交流電源装置の瞬時電圧変動検出方法であって、
   前記瞬時電圧変動検出部において、
   電圧変動検出パルス信号を生成し、
   前記実効値と前記電圧変動検出閾値との大小関係が切り替わったことに応じて前記電圧変動検出パルス信号のデューティ比をを第１のデューティ比と第２のデューティ比との間で切り換え、
   前記制御部において、
   前記電圧変動検出パルス信号のデューティ比が切り替わったことを検出したことに応じて前記インバータに前記交流電源信号の出力電力を変化させる指示を行う瞬時電圧変動検出方法。
7. 前記電圧変動検出パルス信号のエッジを前記系統電源信号が当該系統電源信号のコモン電圧を横切るゼロクロスタイミングに同期して生成する請求項６に記載の瞬時電圧変動検出方法。
8. 前記瞬時電圧変動検出部において、前記系統電源信号が当該系統電源信号のコモン電圧を横切るゼロクロスタイミングに同期し、かつ、前記系統電源信号の実効値に関わらず一定のパルス幅を維持する同期パルス信号として出力し、
   前記制御部は、前記同期パルス信号に基づき前記インバータが出力する前記交流電源信号の周期を制御する請求項６に記載の瞬時電圧変動検出方法。
9. 前記制御部は、前記電圧変動検出パルス信号に基づき前記インバータが出力する前記交流電源信号の周期を制御する請求項６に記載の瞬時電圧変動検出方法。

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