JP3427965B2 - 分散電源用インバータ装置 - Google Patents
分散電源用インバータ装置Info
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- Y04S20/20—End-user application control systems
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- Inverter Devices (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は分散電源用インバー
タ装置に関し、詳しくは、太陽電池等を含む分散電源を
系統電源と連系させた太陽光発電システム等に使用され
る分散電源用インバータ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えば、太陽光発電システム等の系統連
系システムは、図６に示すように太陽電池等の直流電源
１からの直流電力を交流変換するインバータ装置２を具
備し、この種の分散電源用インバータ装置２を連系スイ
ッチ３を介して系統電源４と連系させた構成を有する。 【０００３】前記インバータ装置２は、電流制御モード
と電圧制御モードの両制御モードを有し、系統連系時に
電流制御モードで連系運転を行い、系統停電が発生した
場合に連系スイッチ３を遮断した後、前記電流制御モー
ドから電圧制御モードへ切り替えてその電圧制御モード
で自立運転を行いながら、直流電源１からの直流電力を
交流変換して自所内負荷５に供給することができるよう
にしている。 【０００４】この太陽光発電システムでは、前述したよ
うに系統停電が発生すると、系統連系時に電流制御モー
ドで連系運転していたインバータ装置２を、連系スイッ
チ３の遮断後、電流制御モードから電圧制御モードへ切
り替えてその電圧制御モードで自立運転するように制御
している。 【０００５】この自立運転中に自所内負荷５に変動が起
こると負荷電圧が変動するので、この負荷電圧の変動を
抑制するためにインバータ装置２をフィードバック制御
する必要がある。このフィードバック制御は、電圧制御
モードによる自立運転時、負荷電圧の変動を検出し、そ
の変動に応じてインバータ装置２の出力電圧を所定の許
容範囲内で一定に制御することにより行われ、アナログ
回路である乗算器等を用いた電圧波形フィードバック制
御方式が採用されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うにインバータ装置２では、電圧制御モードによる自立
運転時、負荷電圧の変動を検出し、その変動に応じてイ
ンバータ装置２の出力電圧を所定の許容範囲内で一定に
制御するようにしているが、アナログ回路を用いた電圧
波形フィードバック制御方式では、回路構成が複雑にな
るという問題があった。 【０００７】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、回路構成の簡
略化を図るためにデジタル的な方式でもって電圧フィー
ドバック制御を実現し得る分散電源用インバータ装置を
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
の技術的手段として、本発明は、電流制御モードと電圧
制御モードの両制御モードを有し、系統連系時に電流制
御モードで連系運転を行い、系統停電発生後に連系スイ
ッチを遮断した上で、前記電流制御モードから電圧制御
モードへ切り替えてその電圧制御モードで自立運転を行
いながら、直流電源からの直流電力を交流変換して負荷
及び系統に供給する分散電源用インバータ装置におい
て、負荷電流の検出に基づいてインバータ出力電圧が許
容範囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定
値を判定するデジタル的な方式を用いた第１の判定回路
と、負荷電圧の検出に基づいてインバータ出力電圧が許
容範囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定
値を判定するデジタル的な方式を用いた第２の判定回路
とを有し、前記第１の判定回路では、系統連系時、一定
のサンプリング間隔での負荷電流の検出により適正な出
力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定値のデー
タ更新を繰り返し、系統停電の発生時から連系スイッチ
の遮断まで前記出力電圧設定値のデータ更新繰り返しを
中止して系統停電前に更新された出力電圧設定値を保持
した保持状態をなすと共に、前記第２の判定回路では、
系統連系時及び系統停電後の連系スイッチの遮断時ま
で、一定のサンプリング間隔での負荷電圧の検出により
適正な出力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定
値のデータ更新を繰り返す待機状態をなし、電流制御モ
ードから電圧制御モードへの制御切り替え後、負荷電流
の検出による出力電圧設定値に基づく出力電圧指令を送
出する第１の判定回路から、負荷電圧の検出による出力
電圧設定値に基づく出力電圧指令を送出する第２の判定
回路へ切り替えるようにした電圧制御回路を具備したこ
とを特徴とする。 【０００９】本発明に係る分散電源用インバータ装置で
は、負荷電流の検出に基づいてインバータ出力電圧が許
容範囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定
値を判定するデジタル的な方式を用いた第１の判定回路
と、負荷電圧の検出に基づいてインバータ出力電圧が許
容範囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定
値を判定するデジタル的な方式を用いた第２の判定回路
とを有し、前記第１の判定回路では、系統連系時、一定
のサンプリング間隔での負荷電流の検出により適正な出
力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定値のデー
タ更新を繰り返し、系統停電の発生時から連系スイッチ
の遮断まで前記出力電圧設定値のデータ更新繰り返しを
中止して系統停電前に更新された出力電圧設定値を保持
した保持状態をなすと共に、前記第２の判定回路では、
系統連系時及び系統停電後の連系スイッチの遮断時ま
で、一定のサンプリング間隔での負荷電圧の検出により
適正な出力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定
値のデータ更新を繰り返す待機状態をなし、電流制御モ
ードから電圧制御モードへの制御切り替え後、負荷電流
の検出による出力電圧設定値に基づく出力電圧指令を送
出する第１の判定回路から、負荷電圧の検出による出力
電圧設定値に基づく出力電圧指令を送出する第２の判定
回路へ切り替えるようにした電圧制御回路を具備したか
ら、前記出力電圧指令により負荷変動に伴い生じるイン
バータ装置の出力電圧の変動を所定の許容範囲内に抑制
できる。 【００１０】 【発明の実施の形態】本発明を太陽光発電システム等の
系統連系システムを構成する分散電源用インバータ装置
に適用した実施形態を図１乃至図５に示して説明する。
尚、図６と同一部分には同一参照符号を付して重複説明
は省略する。 【００１１】図１に示す太陽光発電システムは、系統母
線６の電流検出器７に接続され、系統連系時、インバー
タ装置８を電流制御モードで連系運転する電流制御回路
９と、系統母線６の電圧検出器１０及び自所内負荷５の
電流検出器１１に接続され、系統停電発生後、インバー
タ装置８を電圧制御モードで自立運転する電圧制御回路
１２と、前記電流制御回路９及び電圧制御回路１２に制
御切り替え用スイッチ１３を介して接続され、電流制御
回路９又は電圧制御回路１２の出力に対応したゲート制
御信号によりインバータ装置８を駆動するゲート制御回
路１４とを具備する。 【００１２】前記電圧制御回路１２は、自所内負荷５の
電流検出器１１に接続され、負荷電流の検出に基づいて
インバータ出力電圧を判定する第１の判定回路１５と、
系統母線６の電圧検出器１０に接続され、負荷電圧の検
出に基づいてインバータ出力電圧を判定する第２の判定
回路１６とを有する。尚、これら第１及び第２の判定回
路１５，１６の出力側に判定回路切り替え用スイッチ１
７を設ける。 【００１３】前記電流制御回路９は、系統母線６の電流
検出器７によりインバータ装置８の出力電流を検出し、
その検出信号に基づいて前記インバータ装置８の出力電
流が一定となるように出力電流指令を生成する。この出
力電流指令は制御切り替え用スイッチ１３を介してゲー
ト制御回路１４へ送出され、そのゲート制御回路１４か
ら出力されるゲート制御信号により、系統連系時、イン
バータ装置８を電流制御モードで連系運転する。 【００１４】このインバータ装置８を電流制御モードで
駆動する連系運転中に系統停電が発生すると、その系統
停電後に連系スイッチ３を速やかに遮断し、前記電流制
御モードを電圧制御モードへ切り替えてその電圧制御モ
ードで前記インバータ装置８を自立運転する必要があ
る。 【００１５】前記電圧制御回路１２は、系統母線６の電
圧検出器１０により負荷電圧を検出し、その検出信号に
基づいて前記インバータ装置８の出力電圧が一定となる
ように出力電圧指令を生成する。この出力電圧指令は制
御切り替え用スイッチ１３を介してゲート制御回路１４
へ送出され、そのゲート制御回路１４から出力されるゲ
ート制御信号により、系統停電後、インバータ装置８を
電圧制御モードで自立運転する。 【００１６】このインバータ装置８の自立運転時に電圧
制御回路１２から出力される出力電圧指令は、具体的に
第２の判定回路１６で生成される。即ち、第２の判定回
路１６は、系統母線６の電圧検出器１０により負荷電圧
を検出し、その検出信号に基づいて前記インバータ装置
８の出力電圧が許容範囲内となるように段階的な切り替
え〔後述〕で適正な出力電圧設定値が判定されて出力電
圧指令を生成する。 【００１７】この第２の判定回路１６では、図２に示す
ように系統連系時及び系統停電後の連系スイッチ３の遮
断時まで、一定のサンプリング間隔での負荷電圧の検出
に基づいてその都度適正な出力電圧設定値を判定しなが
らその出力電圧設定値のデータ更新を繰り返す待機状態
をなし、前記連系スイッチ３の遮断時以降も、負荷電圧
の検出により適正な出力電圧設定値を判定しながらその
出力電圧設定値のデータ更新を繰り返す。尚、実際上、
負荷電圧の検出に基づく出力電圧設定値を必要とするの
は連系スイッチ３の遮断時以降であるため、その連系ス
イッチ３の遮断時、第２の判定回路１６に連系スイッチ
３の遮断確認信号〔図示せず〕を送出することにより、
必要とする出力電圧設定値のデータ更新繰り返しの開始
タイミングとする。 【００１８】一方、第１の判定回路１５は、自所内負荷
５の電流検出器１１により負荷電流を検出し、その検出
信号に基づいて前記インバータ装置８の出力電圧が許容
範囲内となるように段階的な切り替え〔後述〕で適正な
出力電圧設定値が判定されて出力電圧指令を生成する。 【００１９】この第１の判定回路１５では、系統連系
時、一定のサンプリング間隔での負荷電流の検出に基づ
いてその都度適正な出力電圧設定値を判定しながらその
出力電圧設定値のデータ更新を繰り返す。そして、連系
スイッチ遮断時、それまで実行していた出力電圧設定値
のデータ更新繰り返しを中止して系統停電前に更新され
た出力電圧設定値を前記系統停電時から制御切り替え時
まで保持する。尚、この保持状態の開始タイミングは、
第１の判定回路１５に連系スイッチ遮断信号を送出する
ことにより設定される。前記制御切り替え時以降、一定
のサンプリング間隔での負荷電流の検出に基づいてその
都度適正な出力電圧設定値を判定しながらその出力電圧
設定値のデータ更新を繰り返すことを再開する。 【００２０】前記電流制御回路９、第１及び第２の判定
回路１５，１６を有する電圧制御回路１２を具備したイ
ンバータ装置８が系統連系時での連系運転から系統停電
の発生により自立運転へ移行する動作を以下に詳述す
る。 【００２１】まず、図３に示すように系統連系時、系統
母線６の電流検出器７によりインバータ装置８の出力電
流を検出し、その検出信号に基づいて、電流制御回路９
では、前述したようにインバータ装置８の出力電流が一
定となるように出力電流指令を生成し、その出力電流指
令に基づいてゲート制御回路１４から出力されるゲート
制御信号により、インバータ装置８を電流制御モードで
連系運転する。尚、この系統連系時には制御切り替え用
スイッチ１３は、電流制御回路９側に接続されている。 【００２２】一方、電圧制御回路１２の第１の判定回路
１５では、自所内負荷５の電流検出器１１により負荷電
流を検出し、その検出信号に基づいてインバータ装置８
の出力電圧が許容範囲内となるように段階的な切り替え
〔後述〕で適正な出力電圧設定値を判定する。これと共
に、前記電圧制御回路１２の第２の判定回路１６では、
系統母線６の電圧検出器１０により負荷電圧を検出し、
その検出信号に基づいて前記インバータ装置８の出力電
圧が許容範囲内となるように段階的な切り替え〔後述〕
で適正な出力電圧設定値を判定する。この時、電圧制御
回路１２の判定回路切り替え用スイッチ１７は、第１の
判定回路１５側に接続されている。 【００２３】そして、系統停電が発生するまでの系統連
系時、第１の判定回路１５において、一定のサンプリン
グ間隔での負荷電流の検出に基づいてその都度適正な出
力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定値のデー
タ更新を繰り返す。 【００２４】前記系統停電が発生すると、制御切り替え
用スイッチ１３が電流制御回路９側に接続されたままの
状態であるため、インバータ装置８は電流制御モードに
よる単独運転状態に至る。この系統停電による単独運転
を検出して連系スイッチ３を遮断するまでの間、第１の
判定回路１５では、連系スイッチ遮断まで実行していた
出力電圧設定値のデータ更新繰り返しを中止して系統停
電前に更新された出力電圧設定値を保持する。その連系
スイッチ３の遮断後、制御切り替え用スイッチ１３を電
圧制御回路１２側に切り替えることにより、前述した出
力電圧設定値の保持状態にある第１の判定回路１５から
出力電圧指令がゲート制御回路１４に送出され、そのゲ
ート制御回路１４から出力されるゲート制御信号によ
り、前記負荷電流の検出に基づく出力電圧設定値でもっ
てインバータ装置８を電圧制御モードで自立運転する。 【００２５】一方、第２の判定回路１６では、前記連系
スイッチ３の遮断確認信号により連系スイッチ３が遮断
した時点を開始タイミングとして、負荷電圧の検出によ
り適正な出力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設
定値のデータ更新を繰り返す。そして、前述したように
制御切り替え用スイッチ１３の切り替えで電流制御モー
ドから電圧制御モードへ切り替えられた後、電圧制御回
路１２の判定回路切り替え用スイッチ１７を第２の判定
回路１６側に切り替えることにより、負荷電圧の検出に
よりデータ更新を繰り返す出力電圧設定値の出力電圧指
令が前記第２の判定回路１６からゲート制御回路１４へ
送出され、そのゲート制御回路１４から出力されるゲー
ト制御信号により、前記負荷電圧の検出に基づく出力電
圧設定値でもってインバータ装置８を電圧制御モードで
自立運転する。 【００２６】このようにして電流制御モードから電圧制
御モードへの制御切り替えに際して、インバータ装置８
を電流制御モードで単独運転する一方、電圧制御回路１
２では、第１の判定回路１５により負荷電流の検出に基
づいて得られる適正な出力電圧設定値を保持し、第２の
判定回路１６では、連系スイッチ３の遮断時点から、負
荷電圧の検出に基づくデータ更新繰り返しで得られる適
正な出力電圧設定値の出力電圧指令を待機させておき、
その出力電圧指令を制御切り替え後にゲート制御回路１
４へ送出するようにしたことから、負荷変動があったと
しても、その負荷変動に伴い生じるインバータ装置８の
出力電圧の変動を所定の許容範囲内に抑制できる。 【００２７】また、電圧制御モードによる自立運転中に
おいても、上述の場合と同様、負荷電圧の検出によりデ
ータ更新を繰り返す出力電圧設定値の出力電圧指令が前
記第２の判定回路１６からゲート制御回路１４へ送出さ
れ、そのゲート制御回路１４から出力されるゲート制御
信号により、前記負荷電圧の検出に基づく出力電圧設定
値でもってインバータ装置８を制御するので、負荷変動
があったとしても、その負荷変動に伴い生じるインバー
タ装置８の出力電圧の変動を所定の許容範囲内に抑制で
きる。 【００２８】ここで、第１及び第２の判定回路１５，１
６では、図４に示すようにインバータ装置８の出力電圧
設定値を所定の幅で数パターン設定し〔例えば、図中の
ａ1〜ａ5 〕、電圧低下レベル（以下、ＵＶレベルと称
す）及び電圧上昇レベル（以下、ＯＶレベルと称す）を
設定する。そして、第１及び第２の判定回路１５，１６
の動作時、インバータ装置８の出力電圧が負荷変動によ
り上昇又は低下して前記ＵＶレベル又はＯＶレベルに達
すれば、前記出力電圧設定値を順次段階的に切り替え
て、出力電圧がＵＶレベル又はＯＶレベルを超えること
なく、所定の許容範囲内となるようにしている。 【００２９】具体的には、負荷電圧を電圧検出器１０に
より検出し、前記ＵＶレベル又はＯＶレベルに達してい
るか否かを判定する。 【００３０】まず、ＵＶレベル〔ＯＶレベル〕判定の場
合、負荷５が変動して負荷容量が大きく〔小さく〕なる
と負荷電圧は低下〔上昇〕する方向に変動する。この
時、前記出力電圧設定値がＵＶレベル〔ＯＶレベル〕に
達すると、インバータ装置８の出力電圧を上げる〔下げ
る〕方向へと出力電圧設定値を切り替え、これにより前
記インバータ装置８の出力電圧を上昇〔低下〕させる。
その出力電圧設定値が、依然としてＵＶレベル〔ＯＶレ
ベル〕となっているならば、更にもう一段、インバータ
装置８の出力電圧を上げる〔下げる〕方向へと出力電圧
設定値を切り替えればよい。このようにして負荷５が変
動して負荷容量が大きく〔小さく〕なっても、負荷電圧
の低下 〔上昇〕を抑制することができる。 【００３１】尚、図５は前記第１及び第２の判定回路１
５，１６の回路構成を示すものであり、両判定回路１
５，１６は、各段の出力電圧設定値に対して切り替えス
イッチ１８1 〜１８n 及びアンド回路１９1 〜１
９n-1 ，２０2 〜２０n 、ハンチング防止用タイマ２１
1 〜２１n-1 ，２２2 〜２２n 、ＵＶレベル及びＯＶレ
ベル判定回路２３，２４で構成される。この出力電圧設
定値〔図中のａ1 〜ａn 〕の切り替え時に過渡的にイン
バータ装置８の出力電圧の変動（ハンチング）が発生す
る。そこで、図５に示すように過渡現象時の電圧変動に
は応答させないようにタイマ２１1 〜２１n-1 〔２２2
〜２２n 〕を設け、そのタイマ２１1 〜２１n-1〔２２
2 〜２２n 〕により過渡現象後の安定した出力電圧設定
値の切り替えを可能とする。 【００３２】 【発明の効果】本発明に係る分散電源用インバータ装置
によれば、デジタル的な方式を用いた簡単な回路構成に
より、インバータ出力電圧が段階的な切り替えで許容範
囲内となるように出力電圧設定値を判定するようにした
ことから、電流制御モードによる連系運転中に系統停電
が発生した場合、電流制御モードから電圧制御モードへ
の制御切り替え時、並びに、電圧制御モードによる自立
運転時、負荷変動が起こっても、その負荷変動に伴い生
じるインバータ出力電圧の変動を所定の許容範囲内に抑
制することが確実に行えて信頼性が大幅に向上する。
タ装置に関し、詳しくは、太陽電池等を含む分散電源を
系統電源と連系させた太陽光発電システム等に使用され
る分散電源用インバータ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えば、太陽光発電システム等の系統連
系システムは、図６に示すように太陽電池等の直流電源
１からの直流電力を交流変換するインバータ装置２を具
備し、この種の分散電源用インバータ装置２を連系スイ
ッチ３を介して系統電源４と連系させた構成を有する。 【０００３】前記インバータ装置２は、電流制御モード
と電圧制御モードの両制御モードを有し、系統連系時に
電流制御モードで連系運転を行い、系統停電が発生した
場合に連系スイッチ３を遮断した後、前記電流制御モー
ドから電圧制御モードへ切り替えてその電圧制御モード
で自立運転を行いながら、直流電源１からの直流電力を
交流変換して自所内負荷５に供給することができるよう
にしている。 【０００４】この太陽光発電システムでは、前述したよ
うに系統停電が発生すると、系統連系時に電流制御モー
ドで連系運転していたインバータ装置２を、連系スイッ
チ３の遮断後、電流制御モードから電圧制御モードへ切
り替えてその電圧制御モードで自立運転するように制御
している。 【０００５】この自立運転中に自所内負荷５に変動が起
こると負荷電圧が変動するので、この負荷電圧の変動を
抑制するためにインバータ装置２をフィードバック制御
する必要がある。このフィードバック制御は、電圧制御
モードによる自立運転時、負荷電圧の変動を検出し、そ
の変動に応じてインバータ装置２の出力電圧を所定の許
容範囲内で一定に制御することにより行われ、アナログ
回路である乗算器等を用いた電圧波形フィードバック制
御方式が採用されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うにインバータ装置２では、電圧制御モードによる自立
運転時、負荷電圧の変動を検出し、その変動に応じてイ
ンバータ装置２の出力電圧を所定の許容範囲内で一定に
制御するようにしているが、アナログ回路を用いた電圧
波形フィードバック制御方式では、回路構成が複雑にな
るという問題があった。 【０００７】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、回路構成の簡
略化を図るためにデジタル的な方式でもって電圧フィー
ドバック制御を実現し得る分散電源用インバータ装置を
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
の技術的手段として、本発明は、電流制御モードと電圧
制御モードの両制御モードを有し、系統連系時に電流制
御モードで連系運転を行い、系統停電発生後に連系スイ
ッチを遮断した上で、前記電流制御モードから電圧制御
モードへ切り替えてその電圧制御モードで自立運転を行
いながら、直流電源からの直流電力を交流変換して負荷
及び系統に供給する分散電源用インバータ装置におい
て、負荷電流の検出に基づいてインバータ出力電圧が許
容範囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定
値を判定するデジタル的な方式を用いた第１の判定回路
と、負荷電圧の検出に基づいてインバータ出力電圧が許
容範囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定
値を判定するデジタル的な方式を用いた第２の判定回路
とを有し、前記第１の判定回路では、系統連系時、一定
のサンプリング間隔での負荷電流の検出により適正な出
力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定値のデー
タ更新を繰り返し、系統停電の発生時から連系スイッチ
の遮断まで前記出力電圧設定値のデータ更新繰り返しを
中止して系統停電前に更新された出力電圧設定値を保持
した保持状態をなすと共に、前記第２の判定回路では、
系統連系時及び系統停電後の連系スイッチの遮断時ま
で、一定のサンプリング間隔での負荷電圧の検出により
適正な出力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定
値のデータ更新を繰り返す待機状態をなし、電流制御モ
ードから電圧制御モードへの制御切り替え後、負荷電流
の検出による出力電圧設定値に基づく出力電圧指令を送
出する第１の判定回路から、負荷電圧の検出による出力
電圧設定値に基づく出力電圧指令を送出する第２の判定
回路へ切り替えるようにした電圧制御回路を具備したこ
とを特徴とする。 【０００９】本発明に係る分散電源用インバータ装置で
は、負荷電流の検出に基づいてインバータ出力電圧が許
容範囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定
値を判定するデジタル的な方式を用いた第１の判定回路
と、負荷電圧の検出に基づいてインバータ出力電圧が許
容範囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定
値を判定するデジタル的な方式を用いた第２の判定回路
とを有し、前記第１の判定回路では、系統連系時、一定
のサンプリング間隔での負荷電流の検出により適正な出
力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定値のデー
タ更新を繰り返し、系統停電の発生時から連系スイッチ
の遮断まで前記出力電圧設定値のデータ更新繰り返しを
中止して系統停電前に更新された出力電圧設定値を保持
した保持状態をなすと共に、前記第２の判定回路では、
系統連系時及び系統停電後の連系スイッチの遮断時ま
で、一定のサンプリング間隔での負荷電圧の検出により
適正な出力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定
値のデータ更新を繰り返す待機状態をなし、電流制御モ
ードから電圧制御モードへの制御切り替え後、負荷電流
の検出による出力電圧設定値に基づく出力電圧指令を送
出する第１の判定回路から、負荷電圧の検出による出力
電圧設定値に基づく出力電圧指令を送出する第２の判定
回路へ切り替えるようにした電圧制御回路を具備したか
ら、前記出力電圧指令により負荷変動に伴い生じるイン
バータ装置の出力電圧の変動を所定の許容範囲内に抑制
できる。 【００１０】 【発明の実施の形態】本発明を太陽光発電システム等の
系統連系システムを構成する分散電源用インバータ装置
に適用した実施形態を図１乃至図５に示して説明する。
尚、図６と同一部分には同一参照符号を付して重複説明
は省略する。 【００１１】図１に示す太陽光発電システムは、系統母
線６の電流検出器７に接続され、系統連系時、インバー
タ装置８を電流制御モードで連系運転する電流制御回路
９と、系統母線６の電圧検出器１０及び自所内負荷５の
電流検出器１１に接続され、系統停電発生後、インバー
タ装置８を電圧制御モードで自立運転する電圧制御回路
１２と、前記電流制御回路９及び電圧制御回路１２に制
御切り替え用スイッチ１３を介して接続され、電流制御
回路９又は電圧制御回路１２の出力に対応したゲート制
御信号によりインバータ装置８を駆動するゲート制御回
路１４とを具備する。 【００１２】前記電圧制御回路１２は、自所内負荷５の
電流検出器１１に接続され、負荷電流の検出に基づいて
インバータ出力電圧を判定する第１の判定回路１５と、
系統母線６の電圧検出器１０に接続され、負荷電圧の検
出に基づいてインバータ出力電圧を判定する第２の判定
回路１６とを有する。尚、これら第１及び第２の判定回
路１５，１６の出力側に判定回路切り替え用スイッチ１
７を設ける。 【００１３】前記電流制御回路９は、系統母線６の電流
検出器７によりインバータ装置８の出力電流を検出し、
その検出信号に基づいて前記インバータ装置８の出力電
流が一定となるように出力電流指令を生成する。この出
力電流指令は制御切り替え用スイッチ１３を介してゲー
ト制御回路１４へ送出され、そのゲート制御回路１４か
ら出力されるゲート制御信号により、系統連系時、イン
バータ装置８を電流制御モードで連系運転する。 【００１４】このインバータ装置８を電流制御モードで
駆動する連系運転中に系統停電が発生すると、その系統
停電後に連系スイッチ３を速やかに遮断し、前記電流制
御モードを電圧制御モードへ切り替えてその電圧制御モ
ードで前記インバータ装置８を自立運転する必要があ
る。 【００１５】前記電圧制御回路１２は、系統母線６の電
圧検出器１０により負荷電圧を検出し、その検出信号に
基づいて前記インバータ装置８の出力電圧が一定となる
ように出力電圧指令を生成する。この出力電圧指令は制
御切り替え用スイッチ１３を介してゲート制御回路１４
へ送出され、そのゲート制御回路１４から出力されるゲ
ート制御信号により、系統停電後、インバータ装置８を
電圧制御モードで自立運転する。 【００１６】このインバータ装置８の自立運転時に電圧
制御回路１２から出力される出力電圧指令は、具体的に
第２の判定回路１６で生成される。即ち、第２の判定回
路１６は、系統母線６の電圧検出器１０により負荷電圧
を検出し、その検出信号に基づいて前記インバータ装置
８の出力電圧が許容範囲内となるように段階的な切り替
え〔後述〕で適正な出力電圧設定値が判定されて出力電
圧指令を生成する。 【００１７】この第２の判定回路１６では、図２に示す
ように系統連系時及び系統停電後の連系スイッチ３の遮
断時まで、一定のサンプリング間隔での負荷電圧の検出
に基づいてその都度適正な出力電圧設定値を判定しなが
らその出力電圧設定値のデータ更新を繰り返す待機状態
をなし、前記連系スイッチ３の遮断時以降も、負荷電圧
の検出により適正な出力電圧設定値を判定しながらその
出力電圧設定値のデータ更新を繰り返す。尚、実際上、
負荷電圧の検出に基づく出力電圧設定値を必要とするの
は連系スイッチ３の遮断時以降であるため、その連系ス
イッチ３の遮断時、第２の判定回路１６に連系スイッチ
３の遮断確認信号〔図示せず〕を送出することにより、
必要とする出力電圧設定値のデータ更新繰り返しの開始
タイミングとする。 【００１８】一方、第１の判定回路１５は、自所内負荷
５の電流検出器１１により負荷電流を検出し、その検出
信号に基づいて前記インバータ装置８の出力電圧が許容
範囲内となるように段階的な切り替え〔後述〕で適正な
出力電圧設定値が判定されて出力電圧指令を生成する。 【００１９】この第１の判定回路１５では、系統連系
時、一定のサンプリング間隔での負荷電流の検出に基づ
いてその都度適正な出力電圧設定値を判定しながらその
出力電圧設定値のデータ更新を繰り返す。そして、連系
スイッチ遮断時、それまで実行していた出力電圧設定値
のデータ更新繰り返しを中止して系統停電前に更新され
た出力電圧設定値を前記系統停電時から制御切り替え時
まで保持する。尚、この保持状態の開始タイミングは、
第１の判定回路１５に連系スイッチ遮断信号を送出する
ことにより設定される。前記制御切り替え時以降、一定
のサンプリング間隔での負荷電流の検出に基づいてその
都度適正な出力電圧設定値を判定しながらその出力電圧
設定値のデータ更新を繰り返すことを再開する。 【００２０】前記電流制御回路９、第１及び第２の判定
回路１５，１６を有する電圧制御回路１２を具備したイ
ンバータ装置８が系統連系時での連系運転から系統停電
の発生により自立運転へ移行する動作を以下に詳述す
る。 【００２１】まず、図３に示すように系統連系時、系統
母線６の電流検出器７によりインバータ装置８の出力電
流を検出し、その検出信号に基づいて、電流制御回路９
では、前述したようにインバータ装置８の出力電流が一
定となるように出力電流指令を生成し、その出力電流指
令に基づいてゲート制御回路１４から出力されるゲート
制御信号により、インバータ装置８を電流制御モードで
連系運転する。尚、この系統連系時には制御切り替え用
スイッチ１３は、電流制御回路９側に接続されている。 【００２２】一方、電圧制御回路１２の第１の判定回路
１５では、自所内負荷５の電流検出器１１により負荷電
流を検出し、その検出信号に基づいてインバータ装置８
の出力電圧が許容範囲内となるように段階的な切り替え
〔後述〕で適正な出力電圧設定値を判定する。これと共
に、前記電圧制御回路１２の第２の判定回路１６では、
系統母線６の電圧検出器１０により負荷電圧を検出し、
その検出信号に基づいて前記インバータ装置８の出力電
圧が許容範囲内となるように段階的な切り替え〔後述〕
で適正な出力電圧設定値を判定する。この時、電圧制御
回路１２の判定回路切り替え用スイッチ１７は、第１の
判定回路１５側に接続されている。 【００２３】そして、系統停電が発生するまでの系統連
系時、第１の判定回路１５において、一定のサンプリン
グ間隔での負荷電流の検出に基づいてその都度適正な出
力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定値のデー
タ更新を繰り返す。 【００２４】前記系統停電が発生すると、制御切り替え
用スイッチ１３が電流制御回路９側に接続されたままの
状態であるため、インバータ装置８は電流制御モードに
よる単独運転状態に至る。この系統停電による単独運転
を検出して連系スイッチ３を遮断するまでの間、第１の
判定回路１５では、連系スイッチ遮断まで実行していた
出力電圧設定値のデータ更新繰り返しを中止して系統停
電前に更新された出力電圧設定値を保持する。その連系
スイッチ３の遮断後、制御切り替え用スイッチ１３を電
圧制御回路１２側に切り替えることにより、前述した出
力電圧設定値の保持状態にある第１の判定回路１５から
出力電圧指令がゲート制御回路１４に送出され、そのゲ
ート制御回路１４から出力されるゲート制御信号によ
り、前記負荷電流の検出に基づく出力電圧設定値でもっ
てインバータ装置８を電圧制御モードで自立運転する。 【００２５】一方、第２の判定回路１６では、前記連系
スイッチ３の遮断確認信号により連系スイッチ３が遮断
した時点を開始タイミングとして、負荷電圧の検出によ
り適正な出力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設
定値のデータ更新を繰り返す。そして、前述したように
制御切り替え用スイッチ１３の切り替えで電流制御モー
ドから電圧制御モードへ切り替えられた後、電圧制御回
路１２の判定回路切り替え用スイッチ１７を第２の判定
回路１６側に切り替えることにより、負荷電圧の検出に
よりデータ更新を繰り返す出力電圧設定値の出力電圧指
令が前記第２の判定回路１６からゲート制御回路１４へ
送出され、そのゲート制御回路１４から出力されるゲー
ト制御信号により、前記負荷電圧の検出に基づく出力電
圧設定値でもってインバータ装置８を電圧制御モードで
自立運転する。 【００２６】このようにして電流制御モードから電圧制
御モードへの制御切り替えに際して、インバータ装置８
を電流制御モードで単独運転する一方、電圧制御回路１
２では、第１の判定回路１５により負荷電流の検出に基
づいて得られる適正な出力電圧設定値を保持し、第２の
判定回路１６では、連系スイッチ３の遮断時点から、負
荷電圧の検出に基づくデータ更新繰り返しで得られる適
正な出力電圧設定値の出力電圧指令を待機させておき、
その出力電圧指令を制御切り替え後にゲート制御回路１
４へ送出するようにしたことから、負荷変動があったと
しても、その負荷変動に伴い生じるインバータ装置８の
出力電圧の変動を所定の許容範囲内に抑制できる。 【００２７】また、電圧制御モードによる自立運転中に
おいても、上述の場合と同様、負荷電圧の検出によりデ
ータ更新を繰り返す出力電圧設定値の出力電圧指令が前
記第２の判定回路１６からゲート制御回路１４へ送出さ
れ、そのゲート制御回路１４から出力されるゲート制御
信号により、前記負荷電圧の検出に基づく出力電圧設定
値でもってインバータ装置８を制御するので、負荷変動
があったとしても、その負荷変動に伴い生じるインバー
タ装置８の出力電圧の変動を所定の許容範囲内に抑制で
きる。 【００２８】ここで、第１及び第２の判定回路１５，１
６では、図４に示すようにインバータ装置８の出力電圧
設定値を所定の幅で数パターン設定し〔例えば、図中の
ａ1〜ａ5 〕、電圧低下レベル（以下、ＵＶレベルと称
す）及び電圧上昇レベル（以下、ＯＶレベルと称す）を
設定する。そして、第１及び第２の判定回路１５，１６
の動作時、インバータ装置８の出力電圧が負荷変動によ
り上昇又は低下して前記ＵＶレベル又はＯＶレベルに達
すれば、前記出力電圧設定値を順次段階的に切り替え
て、出力電圧がＵＶレベル又はＯＶレベルを超えること
なく、所定の許容範囲内となるようにしている。 【００２９】具体的には、負荷電圧を電圧検出器１０に
より検出し、前記ＵＶレベル又はＯＶレベルに達してい
るか否かを判定する。 【００３０】まず、ＵＶレベル〔ＯＶレベル〕判定の場
合、負荷５が変動して負荷容量が大きく〔小さく〕なる
と負荷電圧は低下〔上昇〕する方向に変動する。この
時、前記出力電圧設定値がＵＶレベル〔ＯＶレベル〕に
達すると、インバータ装置８の出力電圧を上げる〔下げ
る〕方向へと出力電圧設定値を切り替え、これにより前
記インバータ装置８の出力電圧を上昇〔低下〕させる。
その出力電圧設定値が、依然としてＵＶレベル〔ＯＶレ
ベル〕となっているならば、更にもう一段、インバータ
装置８の出力電圧を上げる〔下げる〕方向へと出力電圧
設定値を切り替えればよい。このようにして負荷５が変
動して負荷容量が大きく〔小さく〕なっても、負荷電圧
の低下 〔上昇〕を抑制することができる。 【００３１】尚、図５は前記第１及び第２の判定回路１
５，１６の回路構成を示すものであり、両判定回路１
５，１６は、各段の出力電圧設定値に対して切り替えス
イッチ１８1 〜１８n 及びアンド回路１９1 〜１
９n-1 ，２０2 〜２０n 、ハンチング防止用タイマ２１
1 〜２１n-1 ，２２2 〜２２n 、ＵＶレベル及びＯＶレ
ベル判定回路２３，２４で構成される。この出力電圧設
定値〔図中のａ1 〜ａn 〕の切り替え時に過渡的にイン
バータ装置８の出力電圧の変動（ハンチング）が発生す
る。そこで、図５に示すように過渡現象時の電圧変動に
は応答させないようにタイマ２１1 〜２１n-1 〔２２2
〜２２n 〕を設け、そのタイマ２１1 〜２１n-1〔２２
2 〜２２n 〕により過渡現象後の安定した出力電圧設定
値の切り替えを可能とする。 【００３２】 【発明の効果】本発明に係る分散電源用インバータ装置
によれば、デジタル的な方式を用いた簡単な回路構成に
より、インバータ出力電圧が段階的な切り替えで許容範
囲内となるように出力電圧設定値を判定するようにした
ことから、電流制御モードによる連系運転中に系統停電
が発生した場合、電流制御モードから電圧制御モードへ
の制御切り替え時、並びに、電圧制御モードによる自立
運転時、負荷変動が起こっても、その負荷変動に伴い生
じるインバータ出力電圧の変動を所定の許容範囲内に抑
制することが確実に行えて信頼性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分散電源用インバータ装置の実施
例を示す制御ブロック図 【図２】連系運転から自立運転へ至る運転方式、制御方
式、及び第１、第２の判定回路、電圧制御回路での制御
手順を示すタイムチャート 【図３】図２のタイムチャートに沿って連系運転から自
立運転へ至るまでと自立運転中でのインバータ装置の制
御手順を示すフローチャート 【図４】負荷容量に対するインバータ出力電圧を示す特
性図 【図５】インバータ出力電圧の段階的な切り替えを行う
ための制御ブロック図 【図６】インバータ装置を使用した太陽光発電システム
等の系統連系システムを示す概略構成図 【符号の説明】 １ 直流電源 ３ 連系スイッチ ５ 負荷 ８ インバータ装置 １２ 電圧制御回路 １５ 第１の判定回路 １６ 第２の判定回路
例を示す制御ブロック図 【図２】連系運転から自立運転へ至る運転方式、制御方
式、及び第１、第２の判定回路、電圧制御回路での制御
手順を示すタイムチャート 【図３】図２のタイムチャートに沿って連系運転から自
立運転へ至るまでと自立運転中でのインバータ装置の制
御手順を示すフローチャート 【図４】負荷容量に対するインバータ出力電圧を示す特
性図 【図５】インバータ出力電圧の段階的な切り替えを行う
ための制御ブロック図 【図６】インバータ装置を使用した太陽光発電システム
等の系統連系システムを示す概略構成図 【符号の説明】 １ 直流電源 ３ 連系スイッチ ５ 負荷 ８ インバータ装置 １２ 電圧制御回路 １５ 第１の判定回路 １６ 第２の判定回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 志方 俊彦
京都府京都市右京区梅津高畝町47番地
日新電機株式会社内
(56)参考文献 特開 平８−196040（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−336898（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−7832（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 3/00 - 5/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 電流制御モードと電圧制御モードの両制
御モードを有し、系統連系時に電流制御モードで連系運
転を行い、系統停電発生後に連系スイッチを遮断した上
で、前記電流制御モードから電圧制御モードへ切り替え
てその電圧制御モードで自立運転を行いながら、直流電
源からの直流電力を交流変換して負荷及び系統に供給す
る分散電源用インバータ装置において、 負荷電流の検出に基づいてインバータ出力電圧が許容範
囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定値を
判定するデジタル的な方式を用いた第１の判定回路と、
負荷電圧の検出に基づいてインバータ出力電圧が許容範
囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定値を
判定するデジタル的な方式を用いた第２の判定回路とを
有し、前記第１の判定回路では、系統連系時、一定のサ
ンプリング間隔での負荷電流の検出により適正な出力電
圧設定値を判定しながらその出力電圧設定値のデータ更
新を繰り返し、系統停電の発生時から連系スイッチの遮
断まで前記出力電圧設定値のデータ更新繰り返しを中止
して系統停電前に更新された出力電圧設定値を保持した
保持状態をなすと共に、前記第２の判定回路では、系統
連系時及び系統停電後の連系スイッチの遮断時まで、一
定のサンプリング間隔での負荷電圧の検出により適正な
出力電圧設定値を判定しながらその出力電圧設定値のデ
ータ更新を繰り返す待機状態をなし、電流制御モードか
ら電圧制御モードへの制御切り替え後、負荷電流の検出
による出力電圧設定値に基づく出力電圧指令を送出する
第１の判定回路から、負荷電圧の検出による出力電圧設
定値に基づく出力電圧指令を送出する第２の判定回路へ
切り替えるようにした電圧制御回路を具備したことを特
徴とする分散電源用インバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11968997A JP3427965B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 分散電源用インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11968997A JP3427965B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 分散電源用インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10313540A JPH10313540A (ja) | 1998-11-24 |
| JP3427965B2 true JP3427965B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=14767627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11968997A Expired - Fee Related JP3427965B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 分散電源用インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3427965B2 (ja) |
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| JP5609380B2 (ja) * | 2010-07-28 | 2014-10-22 | パナソニック株式会社 | ハイブリッド電源装置 |
| JP5609379B2 (ja) * | 2010-07-28 | 2014-10-22 | パナソニック株式会社 | ハイブリッド電源装置 |
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-
1997
- 1997-05-09 JP JP11968997A patent/JP3427965B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10313540A (ja) | 1998-11-24 |
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