JP3333415B2 - Power outage detection method in grid-connected inverter system - Google Patents

Power outage detection method in grid-connected inverter system

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JP3333415B2
JP3333415B2 JP02011897A JP2011897A JP3333415B2 JP 3333415 B2 JP3333415 B2 JP 3333415B2 JP 02011897 A JP02011897 A JP 02011897A JP 2011897 A JP2011897 A JP 2011897A JP 3333415 B2 JP3333415 B2 JP 3333415B2
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邦治 原
隆 藤田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電等によ
る発生電力を商用周波数の交流電力に変換し、商用電源
と連系運転を行うインバータ・システムにおける停電検
出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting a power failure in an inverter system for converting electric power generated by photovoltaic power generation or the like into AC power of a commercial frequency and performing an interconnection operation with a commercial power supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】太陽光発電による発生電力は直流であ
り、発電可能時間と発生電力は昼間時間帯における太陽
光の照射量によってきまる甚だ不安定な電力であるの
で、その利便性を高めるためにはインバータによって交
流電力に変換し、さらに、商用電源と連系して運転する
ことが望ましい。
2. Description of the Related Art The power generated by photovoltaic power generation is DC, and the power generation possible time and the generated power are extremely unstable power determined by the amount of sunlight irradiation during daytime. It is desirable that the inverter be converted to AC power by an inverter and further operated in connection with a commercial power supply.

【0003】図3は、従来方式の系統連系インバータ・
システムの1例を示すブロック図である。図3におい
て、太陽光発電等による直流電源104はインバータ1
01において交流電力に変換され、リアクタ106とコ
ンデンサ107より成る交流フィルタおよび系統連系点
に設けた遮断器109を介して商用交流電源113と共
に負荷112に電力を供給する。
FIG. 3 shows a conventional system interconnection inverter.
It is a block diagram showing an example of a system. In FIG. 3, a DC power supply 104 by photovoltaic power generation or the like is connected to an inverter 1.
At 01, the power is converted to AC power, and the power is supplied to a load 112 together with a commercial AC power supply 113 via an AC filter including a reactor 106 and a capacitor 107 and a circuit breaker 109 provided at a system interconnection point.

【0004】インバータ101の出力回路に設けてある
電流検出器108からの検出信号と、遮断器109の系
統側に設けてある電圧検出器110を介して信号処理回
路111に入力して信号処理された検出信号は、電流制
御回路103に入力して演算され、PWM制御回路10
2に入力してインバータ101を制御するPWM信号を
生成する。また、外乱信号発生源105からの外乱信号
はPWM制御回路102を介してインバータ101に入
力し、インバータ101からは基本波出力信号と外乱信
号とが重畳して送出される。
[0004] A detection signal from a current detector 108 provided in an output circuit of the inverter 101 and a signal processing circuit 111 are inputted to a signal processing circuit 111 via a voltage detector 110 provided on the system side of the circuit breaker 109 to be processed. The detected signal is input to the current control circuit 103 and calculated, and the PWM control circuit 10
2 to generate a PWM signal for controlling the inverter 101. The disturbance signal from the disturbance signal source 105 is input to the inverter 101 via the PWM control circuit 102, and the fundamental wave output signal and the disturbance signal are transmitted from the inverter 101 in a superimposed manner.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】商用交流電源113が
急に停電すると、インバータ・システムは単独で負荷に
電力供給を行うことになるが、太陽光発電等による発生
電力は負荷容量や負荷変動に対応させて制御することは
難しく、また、遮断器109を投入したままにしておく
と系統側にインバータ101の出力電圧が印加されるの
で、感電事故発生等の危険がある。従って、商用交流電
源113が停電した時は、電圧検出器110と信号処理
回路111を介して外乱を検出し、信号処理回路111
からの検出信号に基づいて遮断器109をオフとしてイ
ンバータ101を系統から解列すると共に、電流制御回
路103とPWM制御回路102を介してインバータ1
01を停止させていた。
When the commercial AC power supply 113 suddenly loses power, the inverter system alone supplies power to the load. However, the power generated by photovoltaic power generation or the like depends on the load capacity and load fluctuation. It is difficult to perform control in a corresponding manner, and if the circuit breaker 109 is left closed, the output voltage of the inverter 101 is applied to the system side, and there is a risk of occurrence of an electric shock accident or the like. Therefore, when the commercial AC power supply 113 fails, a disturbance is detected via the voltage detector 110 and the signal processing circuit 111, and the signal processing circuit 111
The circuit breaker 109 is turned off based on the detection signal from the inverter 101, the inverter 101 is disconnected from the system, and the inverter 1 is connected via the current control circuit 103 and the PWM control circuit 102.
01 had been stopped.

【0006】上述した信号処理回路111はアナログ方
式のバンドパスフィルタにより構成していたが、フィル
タ定数のバラツキが大きいので理想的フィルタを構成す
ることが難しく、調整が面倒であり、かつ、ノイズに弱
く、誤動差が発生していた。
Although the above-described signal processing circuit 111 is constituted by an analog band-pass filter, it is difficult to constitute an ideal filter due to large variations in filter constants, it is difficult to adjust, and noise is reduced. It was weak and a false difference occurred.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
技術の欠点を解消するためになされたものであって、イ
ンバータから出力される基本波出力電圧信号Vcosθと
PWM制御回路を介してインバータに入力する外乱信号
c cos nθとを系統側に設けた信号処理回路において
検出し、2組の検出信号に信号Vd cos nθを夫々乗算
させた演算値を1周期積分し、得られた演算値における
直流成分πVc d を求め、正常運転時における直流成
分を基準値としてメモリに格納しておき、この基準値レ
ベルより大きく、かつ、所定時間以上継続することを条
件として、系統停電を検出するようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and is directed to a fundamental wave output voltage signal Vcos .theta. Output from an inverter and an inverter through a PWM control circuit. a disturbance signal V c cos n.theta inputting detected in a signal processing circuit provided in the system side, the two sets of the calculated value of the signal V d cos n.theta were respectively multiplied by the detection signal by one cycle integration, resulting obtains the DC component πV c V d in the calculation values may be stored in the memory as a reference value the DC component at the time of normal operation, larger than the reference value level, and, on condition that the predetermined time or longer, mains failure Is detected.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図1に基づいて
説明する。図1は、商用交流電源13と連系運転を行う
インバータ・システムの構成を示すブロック図であっ
て、太陽光発電等からの発生電力は直流電源4としてイ
ンバータ1に供給される。インバータ1に入力した直流
電力は交流電力に変換され、リアクタ6とコンデンサ7
より成る交流フィルタと系統連系点に設けられた遮断器
器9を介して商用交流電源13と連系し、負荷12に交
流電力を供給する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an inverter system that performs an interconnection operation with a commercial AC power supply 13. Power generated from solar power generation or the like is supplied to the inverter 1 as a DC power supply 4. The DC power input to the inverter 1 is converted into AC power, and the reactor 6 and the capacitor 7
The AC power supply is connected to a commercial AC power supply 13 via a circuit breaker 9 provided at an interconnection point of the AC filter and a system interconnection point, and supplies AC power to a load 12.

【0009】外乱信号発生源5から出力される外乱信号
c cos nθは、PWM制御回路2を介してインバータ
1に入力するので、インバータ1からはインバータの基
本波出力電圧信号Vcosθと外乱信号Vc cos nθとが重
畳して出力される。遮断器9の系統側に設けてある電圧
検出器10において検出された信号は信号処理回路11
に入力して信号処理される。
[0009] disturbance signal V c cos n.theta output from the disturbance signal generating source 5, since the input to the inverter 1 through the PWM control circuit 2, the fundamental wave output voltage of the inverter from the inverter 1 signal Vcosθ and the disturbance signal V c cos nθ is superimposed and output. The signal detected by the voltage detector 10 provided on the system side of the circuit breaker 9 is transmitted to a signal processing circuit 11.
And the signal is processed.

【0010】次に、信号処理回路11における信号処理
方法を説明する。インバータ1からの出力電圧V0
(1)式によって表わされる。 V0 =Vcosθ+Vc cos nθ ・・・(1) (1)式にVd cos nθを乗じて得られる演算値をVa
とすると Va =VVd cosθ・cos nθ+Vc d cos2 nθ =VVd cosθ・cos nθ+1/2・Vc d (1+cos2nθ) =VVd cosθ・cos nθ+1/2・Vc d cos2nθ +1/2・Vc d ・・・(2) (2)式におけるVa を1周期積分して得られる演算値
をVaiとすると、(2)式の右辺における第3項に示す
直流成分のみを演算すればよく、
Next, a signal processing method in the signal processing circuit 11 will be described. Output voltage V 0 from inverter 1 is represented by equation (1). V 0 = Vcosθ + V c cos nθ ··· (1) (1) formula V d cos a calculation value obtained by multiplying the n.theta V a
When V a = VV d cosθ · cos nθ + V c V d cos 2 nθ = VV d cosθ · cos nθ + 1/2 · V c V d (1 + cos2nθ) = VV d cosθ · cos nθ + 1/2 · V c V d cos2nθ +1 / 2 · V c V d ··· (2) (2) When V ai calculated value obtained by one cycle integrates the V a in formula, the DC component shown in the third term in (2) of the right side You only need to calculate

【0011】[0011]

【数1】 (Equation 1)

【0012】即ち、信号処理回路11に入力した信号
を、上述したように処理することによって外乱の有無を
検出することが可能となる。
That is, by processing the signal input to the signal processing circuit 11 as described above, it is possible to detect the presence or absence of a disturbance.

【0013】正常運転時における(3)式に示す直流成
分を基準値としてメモリに格納しておき、この基準値に
基づいて系統電源の停電を監視する。図2に示すよう
に、交流フィルタを介してインバータ1を商用電源13
と連系運転を行っている場合において、インバータ電源
電圧をV1 、商用電源電圧をV2 、交流フィルタを含ん
だインバータ側のインピーダンスをZ1 、商用電源側の
インピーダンスをZ2 とすると、系統連系点における電
圧は(4)式によって表わせる。 V=(Z2 1 +Z1 2 )/(Z1 +Z2 ) ・・・(4) 一般に|Z1 |≫|Z2 |であるから、インバータ1が
商用電源と連系運転している場合にはV≒V2 となる。
また商用電源が停電となった時はV2 =0、Z2 =∞と
みなされるのでV≒V1となる。上述したように、商用
電源側のインピーダンスとインバータ側のインピーダン
スの関係から、インバータ1を商用電源13と連系運転
させている場合には、インバータ1の出力電圧に重畳さ
せた外乱成分は連系点において殆ど検出されないが、イ
ンバータ1が単独運転となると信号処理回路11におい
てインバータ側から送出した外乱信号の直流成分が検出
されるようになる。
The DC component shown in equation (3) during normal operation is stored in a memory as a reference value, and a power failure of the system power supply is monitored based on the reference value. As shown in FIG. 2, the inverter 1 is connected to a commercial power supply 13 via an AC filter.
If the inverter power supply voltage is V 1 , the commercial power supply voltage is V 2 , the impedance of the inverter including the AC filter is Z 1 , and the impedance of the commercial power supply is Z 2 , The voltage at the interconnection point can be expressed by equation (4). V = (Z 2 V 1 + Z 1 V 2 ) / (Z 1 + Z 2 ) (4) Generally, | Z 1 | ≫ | Z 2 | In this case, V ≒ V 2 .
Further, when the commercial power supply is interrupted, it is assumed that V 2 = 0 and Z 2 = ∞, so that V ≒ V 1 . As described above, when the inverter 1 is connected to the commercial power supply 13 from the relationship between the impedance on the commercial power supply side and the impedance on the inverter side, the disturbance component superimposed on the output voltage of the inverter 1 is connected. Although the signal is hardly detected at this point, when the inverter 1 is operated independently, the DC component of the disturbance signal sent from the inverter side is detected in the signal processing circuit 11.

【0014】以上の説明において、外乱信号はVc cos
nθとしてあるがnは任意の正の整数でよく、複数の外
乱信号を加えてもよい。この場合における信号処理も同
様に説明できるので省略する。
In the above description, the disturbance signal is V c cos
Although nθ is used, n may be any positive integer, and a plurality of disturbance signals may be added. Since the signal processing in this case can be similarly described, the description thereof is omitted.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による系統
運転インバータ・システムにおける停電検出方法におい
ては、PWM制御回路を介してインバータに入力させた
外乱信号を系統連系点の系統側に設けた信号処理回路に
おいて検出し、この信号処理回路に入力したインバータ
出力電圧信号Vcosθと外乱信号Vc cos nθにVd cos
nθを乗算したうえで信号処理してその直流成分πVc
d を求める。正常運転時の直流成分を基準値としてメ
モリに格納しておき、この基準値をベースにして系統運
転状態を監視できるので、停電検出感度が高まり、誤動
差は発生しない。また、正常運転時における外乱の検出
量をメモリに記憶させておくことにより無調整化が可能
となった。
As described above, in the method for detecting a power failure in the system operation inverter system according to the present invention, the disturbance signal input to the inverter via the PWM control circuit is provided on the system side of the system interconnection point. detecting the signal processing circuit, V d cos this signal processing circuit inverter output voltage signal inputted to Vcosθ disturbance signal V c cos n.theta
After multiplying nθ, the signal is processed and its DC component πV c
Find Vd. Since the DC component during normal operation is stored in the memory as a reference value, and the system operation state can be monitored based on the reference value, the power failure detection sensitivity is increased, and no malfunction error occurs. In addition, by storing the detected amount of disturbance during normal operation in the memory, it is possible to eliminate the need for adjustment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による系統連系インバータ・システムの
回路構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a system interconnection inverter system according to the present invention.

【図2】商用電源とインバータ側電源のインピーダンス
・マップ。
FIG. 2 is an impedance map of a commercial power supply and an inverter-side power supply.

【図3】従来の系統連系インバータ・システムのブロッ
ク図。
FIG. 3 is a block diagram of a conventional grid-connected inverter system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インバータ 2 PWM制御回路 3 電流制御回路 4 直流電源 5 外乱信号発生源 6 リアクタ 7 コンデンサ 8 電流検出器 9 遮断器 10 電圧検出器 11 信号処理回路 12 負荷 13 商用電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter 2 PWM control circuit 3 Current control circuit 4 DC power supply 5 Disturbance signal generation source 6 Reactor 7 Capacitor 8 Current detector 9 Circuit breaker 10 Voltage detector 11 Signal processing circuit 12 Load 13 Commercial power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 3/00 - 5/00 H02H 3/24 H02M 7/48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02J 3/00-5/00 H02H 3/24 H02M 7/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力した直流電力を交流変換するインバ
ータと、該インバータの出力端に設けた交流フィルタお
よび系統連系点に設けた遮断器を介して商用電源と連系
運転する系統連系インバータ・システムにおいて、 PWM制御回路を介して外乱信号をインバータに供給す
る外乱信号発生源と、系統連系点の系統側に設けた電圧
検出器を介してインバータ出力電圧信号及びこれに重畳
する外乱信号を検出する信号処理回路を設け、 インバータから出力される基本波出力電圧信号Vcosθ
とPWM制御回路を介して前記インバータ出力電圧信号
に重畳させた外乱信号Vc cos nθとを前記信号処理回
路において検出し、2組の検出信号に信号Vd cos nθ
を夫々乗算させた演算値を1周期積分し、得られた演算
値における直流成分πVc d を求め、正常運転時にお
ける前記直流成分を基準値としてメモリに格納してお
き、前記信号処理回路によって検出された直流成分が基
準値レベルより大きく、かつ、所定時間以上継続するこ
とを条件として系統停電を検出し、系統連系点に設けた
遮断器によりインバータ・システムを系統から解列する
と共に、インバータの制御方式を変更させるか、もしく
はインバータを停止させるようにすることを特徴とする
系統連系インバータ・システムにおける停電検出方法。
1. An inverter for converting input DC power into AC, and a grid-connected inverter that is connected to a commercial power supply via an AC filter provided at an output terminal of the inverter and a circuit breaker provided at a grid connection point. In the system, a disturbance signal source that supplies a disturbance signal to the inverter via a PWM control circuit, and an inverter output voltage signal and a disturbance signal superimposed on the inverter output voltage signal via a voltage detector provided on the system side of the system interconnection point Is provided, and a fundamental wave output voltage signal Vcosθ output from the inverter is provided.
And a disturbance signal V c cos nθ superimposed on the inverter output voltage signal via the PWM control circuit in the signal processing circuit, and two sets of detection signals are converted into a signal V d cos nθ.
Respectively multiplying by one cycle integral calculation value was obtains the DC component πV c V d in the obtained calculated value may be stored in the memory as a reference value the DC component in the normal operation, the signal processing circuit The system detects a power failure on condition that the DC component detected by the DC component is larger than the reference value level and continues for a predetermined time or more, and disconnects the inverter system from the system by a circuit breaker provided at a system interconnection point. A method of detecting a power failure in a system interconnection inverter system, wherein the control method of the inverter is changed or the inverter is stopped.
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