JP3107687B2 - 系統連系型逆変換装置 - Google Patents

系統連系型逆変換装置

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JP3107687B2
JP3107687B2 JP05244698A JP24469893A JP3107687B2 JP 3107687 B2 JP3107687 B2 JP 3107687B2 JP 05244698 A JP05244698 A JP 05244698A JP 24469893 A JP24469893 A JP 24469893A JP 3107687 B2 JP3107687 B2 JP 3107687B2
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    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、太陽電池等の直流電
源から受けた直流電力を単相2線式の逆変換回路で交流
に変換して、単相3線式の商用電力系統と連系して負荷
に交流電力を供給する系統連系型逆変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の系統連系型逆変換装置5
2は、図2に示すように、入力側に太陽電池51が接続
され、出力側に相間200Vの単相3線式電路の商用電
力系統およびトランス53および負荷54が接続され
る。そして、上記逆変換装置52は、上記太陽電池51
から受けた直流電力を交流電力に変換して、この交流電
力をトランス53を介して負荷54に供給する。
【0003】ところで、上記単相3線式電路に、単相2
線式の逆変換装置52を接続するとき、図2に示すよう
に、負荷54の不平衡状態によっては、中性線電流(1
00A)が相電流(70Aおよび30A)を超える場合が
考えられ、中性線電流が過電流の許容値を超えることが
想定される。
【0004】そこで、従来は、配電線および負荷54を
保護するために、上記逆変換装置52とは別に、遮断器
および過電圧保護リレーを設けていた。即ち、3極に過
電流引外し素子を有する遮断器を上記商用電力系統の単
相3線式電路の受電点に設けて上記電路に過電流が流れ
たときに上記遮断器が開放されるようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例
では、負荷の不平衡によって単相3線式電路の中性線に
流れる電流が許容電流を越える毎に、上記遮断器が開放
されるので、負荷に安定に電力を供給できないという問
題がある。
【0006】また、商用電力系統解列時つまり商用電力
系統切り離し時には、逆変換装置52を停止させる対策
(単独運転防止対策)が講じられているが、逆変換装置5
2が、商用系統電源の解列を検出してから停止するまで
の間に、負荷按分によって、軽負荷側に過電圧が加わっ
て、負荷を損傷することがあるという問題もある。
【0007】そこで、本発明の目的は、連系する単相3
線式電路の中性線に流れる電流が許容値を超えないよう
に制御して配電線を保護できると共に、商用電源系統解
列時に負荷按分によって軽負荷側に生じる過電圧から負
荷を保護することができる系統連系型逆変換装置を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の系統連系型逆変換装置は、直流電力を交流
電力に変換して単相2線式出力端子から交流電力を出力
する逆変換回路を備え、この逆変換回路が商用電力系統
の単相3線式電路の中性線を除く他の2つの線路に接続
されて商用電力系統と連系運転すると共に、所定の負荷
に交流電力を供給する系統連系型逆変換装置において、
上記単相3線式電路の中性線に接続されて、上記中性線
に流れる電流を検出する中性線電流検出手段と、上記負
荷に接続された単相3線式電路の線間電圧を検出する線
間電圧検出手段と、上記中性線電流検出手段から、上記
中性線に流れる電流値を表す電流値信号を受けて、上記
電流値が所定の許容値を越えないように、上記逆変換回
路の交流出力を制御する出力制御手段と、上記線間電圧
検出手段から、上記線間電圧を表す線間電圧値信号を受
けて、上記線間の電圧が所定の許容値を越えたときに、
上記逆変換回路から上記負荷への電力供給を停止させる
電力供給停止手段とを備えたことを特徴としている。
【0009】
【作用】上記系統連系型逆変換装置は、出力制御手段が
中性線電流検出手段から、上記中性線に流れる電流値を
表す電流値信号を受けて、上記電流値が所定の許容値を
越えないように、上記逆変換回路の交流出力を制御す
る。したがって、この発明によれば、上記中性線を流れ
る電流が上記許容値を超えることが未然に防げる。した
がって、この発明によれば、負荷に安定に交流電力を供
給でき、かつ、配電線を保護することができる。
【0010】また、上記商用電力系統が解列した場合
に、上記負荷の両端の電圧が負荷按分によって、軽負荷
側に過電圧が発生したときには、電力供給停止手段が、
上記線間電圧検出手段から、上記電路の線間電圧を表す
線間電圧値信号を受けて、上記逆変換回路から上記負荷
への電力供給を速やかに停止させる。従って、商用電力
系統解列時に軽負荷側に生じる過電圧から上記負荷を保
護することができる。
【0011】
【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。
【0012】図1に、本発明の系統連系型逆変換装置の
実施例を示す。図1に示すように、この実施例の逆変換
装置2は、入力側に太陽電池1が接続されており、出力
側に負荷3が接続されている。また、この負荷3には柱
上トランスTRを含む単相3線式の商用電源系統4が接
続されている。上記逆変換装置2は、太陽電池1から入
力された直流電力を交流電力に変換して、この交流電力
を上記負荷3および単相3線式の商用電力系統4に供給
するようになっている。
【0013】上記逆変換装置2は、インバータ回路7
と、交流フィルタ8を備えている。この交流フィルタ8
は、インバータ回路7で発生した高周波スイッチングノ
イズを取り除き、出力波形を正弦波に近づける役目をす
る。上記インバータ回路7と太陽電池1との間には、逆
流防止ダイオード5が直列に接続され、直流コンデンサ
6が並列に接続されている。上記逆流防止ダイオード5
は、太陽電池1へ電流が逆流することを防止し、上記直
流コンデンサ6は、インバータ回路7への入力電力の変
動を抑える役目をする。さらに、インバータ回路7と太
陽電池1との間には、直流入力電流検出器(DC‐CT)10
が接続されている。
【0014】一方、上記交流フィルタ8と負荷3との間
には、連系リレー9と、交流出力電流検出器11を設け
ている。連系リレー9は、商用電源系統4との連系運転
および連系運転の切り離しを行う。また、出力端子T3
とT4の間には、交流出力電圧検出器(PT)14が接続さ
れている。
【0015】さらに、この実施例は、負荷3と柱上トラ
ンスTRとを結ぶ中性線28に設けられ、上記中性線2
8に流れる電流を検出する中性線電流検出器(CT)12を
有する。また、上記負荷3と柱上トランスTRとを結ぶ
線路には、この線路の線間電圧VL2,VL1を検出する線
間電圧検出器15および16を設けている。
【0016】上記逆変換装置2の出力は、スイッチング
素子駆動回路13からインバータ回路7のスイッチング
素子に送られるスイッチングパターン信号(PWM信号)
によって制御される。このPWM信号は、PWM制御回
路20で作られる。
【0017】上記PWM制御回路20は、三角波信号発
生回路21から受けた搬送波と、誤差増幅回路22から
受けた誤差信号とから上記PWM信号を作る。上記誤差
信号は、インバータ出力電流Iacを正弦波とするための
信号である。上記誤差信号は、実際に逆変換装置2から
出力している電流波形と、正弦波パターン信号生成回路
23からの正弦波パターン信号とから作られる。
【0018】上記正弦波パターン信号の振幅は逆変換装
置2の出力電流を決定する。また、上記正弦波パターン
信号の振幅は、太陽電池出力電流(Id)と電圧(Vd)との積
が最大になるように、最大電力制御回路24によって調
整される。
【0019】また、中性線過電流保護回路26は、上記
中性線電流検出器12を介して、単相3線式の商用電源
系統4が含む中性線に流れる電流を検出し、上記中性線
28に流れる電流が予め設定した中性線過電流設定値を
超えないように上記正弦波パターン信号の振幅を抑え
る。
【0020】また、力率1制御回路25は、逆変換装置
2の出力電圧Vacの位相に、出力電流Iacの位相を合わ
せて、力率を1に近づける回路である。
【0021】さらに、シーケンス保護回路27は、上記
線間電圧検出器15と16から線間電圧VL1とVL2を検
出する。そして、上記シーケンス保護回路27は、上記
線間電圧が予め設定した許容電圧範囲を逸脱したか否か
を判定して、上記線間電圧が上記許容電圧範囲を逸脱し
たときに、上記連系リレー9をオフにして連系を切り離
し、負荷3を保護する。
【0022】上記構成において、太陽電池1が出力する
直流電力は、逆変換回路2のインバータ回路7によっ
て、交流電力に変換され、この交流電力は交流フィルタ
8を経由して負荷3に供給される。
【0023】また、上記中性線過電流保護回路26は、
上記中性線電流検出器12から上記中性線28に流れる
電流値を表す信号を受けて、正弦波パターン生成回路2
3が発生する正弦波パターン信号の振幅を制御して、逆
変換装置2の出力電流を制御し、上記中性線28を流れ
る電流が上記中性線過電流設定値を越えないようにす
る。このように、この実施例の逆変換装置2によれば、
中性線電流が上記設定値を越えないように交流出力電流
を制御できるため、負荷不平衡時に逆変換装置2を停止
させることなく、配電線を保護することができる。
【0024】また、上記シーケンス保護回路27は、上
記線間電圧検出器16および15から線間電圧VL1およ
びVL2を表す信号を受けて、上記線間電圧VL1またはV
L2が予め設定した許容電圧範囲を逸脱したか否かを判定
する。そして、上記シーケンス保護回路27は、上記線
間電圧VL1またはVL2が上記許容電圧範囲を逸脱したと
判断したときに、上記連系リレー9をオフにする。する
と、逆変換装置2から負荷3への交流電力の供給が速や
かに停止される。従って、たとえば、商用電力系統が解
列した時に、負荷3が含む負荷の両端電圧が負荷按分に
よって軽負荷側の負荷の両端に、上記許容電圧範囲を越
える過電圧が加わることを防止して、負荷3を過電圧か
ら保護することができる。
【0025】尚、この発明の系統連系型逆変換装置は、
高周波リンク方式であってもよく、トランスレス方式で
あってもよい。
【0026】
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の系
統連系型逆変換装置は、単相3線式電路の中性線に接続
されて、上記中性線に流れる電流を検出する中性線電流
検出手段と、負荷に接続された単相3線式電路の線間電
圧を検出する線間電圧検出手段と、中性線電流検出手段
から、上記中性線に流れる電流値を表す電流値信号を受
けて、上記電流値が所定の許容値を越えないように、逆
変換回路の交流出力を制御する出力制御手段と、上記線
間電圧検出手段から、上記電路の線間電圧を表す線間電
圧値信号を受けて、上記線間の電圧が所定の許容値を越
えたときに、上記逆変換回路から上記負荷への電力供給
を停止させる電力供給停止手段とを備えたものである。
【0027】従って、この発明によれば、出力制御手段
が中性線電流検出手段から、上記中性線に流れる電流値
を表す電流値信号を受けて、上記電流値が所定の許容値
を越えないように、上記逆変換回路の交流出力を制御す
ることができる。つまり、この発明によれば、上記中性
線を流れる電流が上記許容値を超えることを未然に防止
できる。したがって、この発明によれば、負荷に安定に
交流電力を供給でき、かつ、配電線を保護することがで
きる。
【0028】また、この発明によれば、上記商用電力系
統が解列した場合に、負荷按分によって、上記負荷の軽
負荷側に、過電圧が発生したときには、電力供給停止手
段が、線間電圧検出手段から、上記電路の線間電圧を表
す線間電圧値信号を受けて、上記逆変換回路から上記負
荷への電力供給を速やかに停止させる。したがって、こ
の発明によれば、商用電力系統解列時に軽負荷側に生じ
る過電圧を直ちに低下させて、過電圧から負荷を保護す
ることができる。
【0029】このように、この発明によれば、負荷不平
衡の場合に生じる恐れのある中性線過電流の発生を防い
で、配電線を保護でき、さらに、商用電力系統解列時に
負荷に発生する過電圧から負荷を保護することができ
る。したがって、この発明によれば、系統連系システム
の信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の系統連系型逆変換装置の実施例の
ブロック図である。
【図2】 商用電力系統と逆変換装置との間の負荷の不
平衡状態における電流分布を示す図である。
【符号の説明】
1…太陽電池、2…逆変換装置、3…負荷、4…商用電
力系統、5…逆流防止ダイオード、6…直流コンデン
サ、7…インバータ回路、8…交流フィルタ、9…連系
リレー、10…直流電流検出器、11,12…交流電流
検出器、13…ゲートドライブ回路、14,15,16
…交流電圧検出器、20…PWM制御回路、21…三角
波発生回路、22…誤差増幅回路、23…正弦波パター
ン生成回路、24…最大電力制御回路、25…力率1制
御回路、26…中性線過電流保護回路、27…シーケン
ス保護回路、28…中性線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H02M 7/48 H01L 31/04 K (56)参考文献 特開 平6−327258(JP,A) 特開 平6−38383(JP,A) 特開 平2−13230(JP,A) 特開 昭52−12444(JP,A) 特開 昭59−198878(JP,A) 特許2951141(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 3/38 H02J 3/26 H02J 3/46 H02M 7/48

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電力を交流電力に変換して単相2線
    式出力端子から交流電力を出力する逆変換回路を備え、
    この逆変換回路が商用電力系統の単相3線式電路の中性
    線を除く他の2つの線路に接続されて商用電力系統と連
    系運転すると共に、所定の負荷に交流電力を供給する系
    統連系型逆変換装置において、 上記単相3線式電路の中性線に接続されて、上記中性線
    に流れる電流を検出する中性線電流検出手段と、 上記負荷に接続された単相3線式電路の線間電圧を検出
    する線間電圧検出手段と、 上記中性線電流検出手段から、上記中性線に流れる電流
    値を表す電流値信号を受けて、上記電流値が所定の許容
    値を越えないように、上記逆変換回路の交流出力を制御
    する出力制御手段と、 上記線間電圧検出手段から、上記線間電圧を表す線間電
    圧値信号を受けて、上記線間の電圧が所定の許容値を越
    えたときに、上記逆変換回路から上記負荷への電力供給
    を停止させる電力供給停止手段とを備えたことを特徴と
    する系統連系型逆変換装置。
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