JP2503402B2 - 太陽光発電の連系装置 - Google Patents

太陽光発電の連系装置

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JP2503402B2
JP2503402B2 JP60271941A JP27194185A JP2503402B2 JP 2503402 B2 JP2503402 B2 JP 2503402B2 JP 60271941 A JP60271941 A JP 60271941A JP 27194185 A JP27194185 A JP 27194185A JP 2503402 B2 JP2503402 B2 JP 2503402B2
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順彦 篠崎
政春 江本
一夫 速水
典雄 須田
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、受電負荷に対して、太陽電池出力を商用周
波数の交流電力に変換するインバータの出力電力と、配
電系統の交流電力とを並列的に供給する太陽光発電の連
系装置に関するものである。
〔従来の技術〕
省エネルギーの観点から太陽エネルギーを有効利用す
る各種の技術が考えられているが、太陽電池出力は日照
の強さによつて大きく変動するため、従来は太陽電池出
力を蓄電池に一時蓄えておき、この蓄電池の出力を利用
する方法が多く採用されている。
ところが、このような方法を用いたものでは夜間は太
陽光がなくなるので、受電負荷に対する電力の安定供給
を図るために比較的大容量の蓄電池が必要となり、設備
費用や日照時間の不足による電力の安定供給という点で
問題がある。
そこで、太陽電池出力をインバータによつて商用周波
数の交流電力に変換し、このインバータの交流電力と、
配電系統からの交流電力とを受電負荷に供給し、両者の
連系によつて受電負荷への電力の安定供給を図る方法が
考えられている。
しかし、インバータ出力交流電力と配電系統の交流電
力とを単に受電負荷に供給した場合、受電負荷が必要と
する電力が小さくなつたときにインバータから配電系統
への電力の逆流が生じ、保安面および電力の売買の関係
から新たな問題が発生する。
そこで第4図に示すように、インバータ41から配電系
統42へ電力の逆流が生じた場合、逆流検出器43から遮断
器44へオフ信号を供給して該遮断器44をオフさせ、これ
によつて配電系統42を切離す方法が考えられている。し
かしこの方法では遮断器44のオフ後に負荷45の電力需要
が増大するか、または天候がくもつて太陽電池46の出力
が低下すると、負荷45の需要電力>インバータ41の出力
電力なる関係になり、負荷45に充分な電力供給が行なえ
なくなつてしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、そ
の目的は、配電系統に悪影響を与えることなく太陽光発
電と配電系統とを連系させ、受電負荷に安定した電力を
供給することができる太陽光発電の連系装置を提供する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段および作用〕
本発明は、太陽電池出力を交流電力に変換するインバ
ータの出力電力と、配電系統の交流電力とを連系させる
開閉装置を設けるとともに、受電負荷への供給電力の不
足および過剰の状態に応じてこの開閉装置をオンまたは
オフさせる不足電圧検出部および逆流検出回路等を設
け、且つ配電系統の停電時等に前記インバータを受電負
荷および配電系統から切離す切断スイツチを設けること
により、受電負荷に安定した電力を供給するように構成
したものである。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図であり、太陽
電池1の出力電圧はインバータ2によつて商用周波数の
交流電力に変換され、ブレーカNFB2および復電検出スイ
ツチ3の接点3a、さらに切替スイツチSW1を介して受電
負荷に供給される。一方、配電系統の交流電力はブレー
カNFB1、漏洩しゃ断器ELB、切替スイツチSW1および例え
ば半導体スイツチから成る開閉装置4を介して復電検出
スイツチ3の接点3aの出力側でインバータ2と並列運転
され、開閉装置4のオン・オフによつて太陽光発電と配
電系統との連系が図られる。
そこで、この開閉装置4を受電負荷への供給電力の不
足または過剰に応じてオン・オフさせるため、不足電圧
検出回路5および逆流検出回路6が設けられ、受電負荷
が必要とする電力PLとインバータ2の出力電力PSとの関
係がPL<PSとなつて配電系統側へインバータ2の電力が
逆流する状態が生じた時には、逆流検出回路6で検出さ
れて開閉装置4がオフとされる。逆に、PL>PSとなつて
インバータ2の出力電力が不足する状態が生じた時に
は、不足電圧検出回路5で検出され、該検出信号がアン
ド回路21の一方の入力端に供給される。このとき開閉装
置4の両端電圧VPとVLのベクトル差が所定値以内であれ
ば差電圧検出回路9からアンド回路21の他方の入力端に
信号が供給される。このようにインバータ2の出力電力
が不足しているとともに、そのときの電圧VPとVLのベク
トル差が所定範囲内にあるというアンド条件が成立した
ら、アンド回路21から開閉装置4へオン信号が供給さ
れ、該装置4はオンされる。これによつて商用電源とイ
ンバータとが並列運転され、商用側より不足電力が補償
されて、受電負荷の需要電力の変動に応じて太陽光発電
と配電系統とを適切に連系することができ、安定した電
力供給が継続される。ここで、開閉装置4をオンさせた
とき負荷電圧VLと系統電圧VPの差電圧が大きいと、第2
図の波形図に示す如く突入電流が流れてしまう。すなわ
ち第2図に示すように、系統電圧VPと負荷電圧VLの差電
圧が大きい時刻t1で開閉装置4をオンしたとすると、系
統電流Iは瞬間的に大電流となつてしまう。このように
突入電流が流れると、配電系統に悪影響を与えるばかり
でなく突入電流によつてインバータ2が損傷したり、イ
ンバータ2の保護装置(図示省略)が動作してしまい配
電系統との連系が正常に行なえなくなる等の事態が生じ
る。
しかし本発明の連系装置によれば、負荷電圧VLが不足
しているときであつて、しかも負荷電圧VLと系統電圧VP
の差電圧が所定範囲内であるときにのみ開閉装置4をオ
ンさせて配電系統とインバータ2を連系させるので、突
入電流は発生せず配電系統やインバータ2に悪影響を与
えない。
また、差電圧検出回路9を、負荷電圧VLと系統電圧VP
の差電圧が零のとき出力信号が生ずるようにしておき、
前記VLとVPの差が零であり且つ不足電力検出回路5が出
力信号を発しているときにのみ開閉装置4をオンさせる
ようにしても良い。すなわち第3図の波形図に示す如く
系統電圧VPと負荷電圧VLの差電圧が零となる時刻t2で開
閉装置4をオンすれば突入電流は発生しない。系統電圧
VPと負荷電圧VLはともに正弦波であり、差電圧が零にな
る点が半サイクル以内に必ず生ずるので、半サイクル以
内に配電系統とインバータ2を連系することができる。
一方、配電系統の停電時対策として復電検出回路7が
設けられ、配電系統の停電時には復電検出スイツチ3が
オフとされてインバータ2が受電負荷から切離され、太
陽光発電のみによる電力供給は停止される。この場合、
開閉装置4がオンしている状態(太陽光発電と配電系統
との連系状態)で配電系統が停電した時には、逆流検出
回路6によつて配電系統への電力の逆流が検出されて開
閉装置4がオフとされ、次いで復電検出回路7によつて
配電系統の停電が検出されてインバータ2が復電検出ス
イツチ3によつて受電負荷から切離される。
これによつて、太陽光発電の単独運転は停止され、日
射量不足等による不安定な電力供給の状態が生じること
は防止される。そして、一定時間経過の後に停電が復旧
すれば、復電検出スイツチ3がオンとなり、受電負荷の
需要電力PLとインバータ2の出力電力PSとの関係に応じ
て開閉装置4が前述したようにオン・オフされて安定的
な電力供給が再開される。
大略以上のようにして太陽光発電と配電系統との連系
動作が行なわれるが、連系動作異常時の対策として、高
調波検出回路8,差電圧検出回路9および非同期検出回路
10が設けられ、インバータ2の異常によつて配電系統側
への高調波電流が増加した場合には、このことが高調波
検出回路8によつて検出され、タイマ11のタイマ時間経
過後にタイマ11からオア回路22を介してオフ信号が供給
されるので、ブレーカNFB2がオフとされ、インバータ2
は切離される。
また、不足電圧検出回路5の出力と差電圧検出回路9
の出力によつてアンド回路21のアンド条件が成立し該ア
ンド回路21から開閉装置4へオン指令が発せられたにも
かかわらず、開閉装置4がオンしなかつたとする。この
場合アンド回路21の出力信号がタイマ13のタイマ時間継
続されたら、タイマ13からオア回路22を介してブレーカ
NFB2へオフ信号が供給されるので、ブレーカNFB2がオフ
となつてインバータ2は切離される。
また、逆流検出回路6によつて開閉装置4のオフ指令
が発せられたにもかかわらず、この開閉装置4がオフと
ならないときには、タイマ12のタイマ時間経過後にタイ
マ12からオア回路22を介してオフ信号が供給されるの
で、ブレーカNFB2がオフとされ、インバータ2は切離さ
れる。
上記のようなブレーカNFB2の強制的なオフ動作は連系
異常としてブレーカNFB2と連動するブザー14によつて警
報がうながされる。そしてこの場合には、切替スイツチ
SW1が異常時側へ切替えられ、受電負荷に対しては配電
系統から直接電力を供給する手段が講じられ、この間に
連系異常の復旧作業が実施される。
復旧作業の終了後は、インバータ2と配電系統とが同
期状態になつていることを非同期検出回路10の出力によ
つて点灯する発光ダイオード15の表示により確認した
後、ブレーカNFB2が再投入され、再び太陽光発電と配電
系統との連系運転が開始される。
なお、インバータ2は制御電源16からの同期信号によ
つて同期運転される。また、インバータ運転の同期外れ
や過電圧発生等の故障に対してはブレーカNFB2の過電流
保護機能でブレーカNFB2をオフさせてインバータ2を切
離す。
このように本実施例においては、受電負荷の需要電力
に応じて開閉装置4をオン,オフさせると共に、高調波
検出回路8などの安全回路系も組込んでいるため、太陽
光発電と配電系統の連系により受電負荷への電力供給を
安定的に、しかも安全に行うことができる。
尚、復電検出スイツチ3の常開接点3aは第1図の破線
Aで示す位置に設けても良い。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば次のような効果が得られ
る。
(1)受電負荷の不足電圧を検出したとき、開閉装置を
オンさせる不足電圧検出部を設けたので、負荷の需要電
力の変動に応じて配電系統と太陽光発電を連系させるこ
とができ、これによつて安定した電力供給が継続され
る。
(2)逆流検出回路の出力信号によつて、配電系統と受
電負荷とを接続する開閉装置をオフさせるので、インバ
ータ出力電力が配電系統側へ逆流することを確実に防止
でき、これによつて配電系統に悪影響を与えない。
(3)配電系統の停電時には、太陽光発電出力も受電負
荷側と切離されるため、安全に復旧作業が行なえると共
に、インバータ単独運転時にみられる受電点電圧変動等
による負荷への影響を未然に防止できる。
(4)負荷の需要電力の変動に応じて、配電系統と太陽
光発電を連系することができるので、高価な蓄電池を用
いなくても太陽光発電を有効に利用でき、且つ負荷には
安定した電力を供給することができる。
(5)連系装置の異常時に、インバータ側のブレーカを
強制的にオフし、配電系統より受電負荷へ電力を給電す
るようにしたので、安全性が高い。
(6)開閉装置をオンさせて配電系統と太陽光発電を連
系させる場合、負荷電圧と系統電圧の差が所定範囲内ま
たは零のときに行なうので、突入電流は発生せず配電系
統およびインバータに悪影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図および
第3図は電流,電圧波形図、第4図は従来の連系装置の
一例を示す回路図である。 1……太陽電池、2……インバータ、3……復電検出ス
イツチ、4……開閉装置、5……不足電圧検出回路、6
……逆流検出回路、7……復電検出回路、8……高調波
検出回路、9……差電圧検出回路、10……非同期検出回
路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】太陽電池出力を商用周波数の交流電力に変
    換するインバータの出力電力と、配電系統の交流電力と
    を連系させて受電負荷に供給する太陽光発電連系装置に
    おいて、前記インバータの出力電力に配電系統の交流電
    力を連系させる開閉装置と、受電負荷へのインバータに
    よる単独運転時に、受電負荷の不足電圧を検出して前記
    開閉装置をオンし、不足電圧を配電系統側で補償させる
    不足電圧検出部と、配電系統とインバータとの連系時に
    インバータより配電系統側への電力の逆流を検出して前
    記開閉装置をオフとする逆流検出回路と、配電系統の停
    電時に前記インバータを受電負荷および配電系統から切
    離す切断スイツチとを備えて成る太陽光発電の連系装
    置。
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JPS57132737A (en) * 1981-02-05 1982-08-17 Sanyo Electric Co Power source system by parallel operation
JPS60210168A (ja) * 1984-04-04 1985-10-22 Hitachi Ltd インバ−タの出力電力制御装置

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