JP3857750B2 - Grid-connected power supply system and power supply system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池及び電圧検出電流制御方式のインバータと単相3線式の配電線とを接続してなる系統連系電源システム及び電源システムに関し、特に連系が解除されたときにインバータを独立運転するようにした電源システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年において、太陽電池をインバータ装置を介して単相3線式の商用電力系統と連系し、太陽電池の発電電力を家電製品などの負荷に供給する系統連系電源システムが実用化されている(特開平5−308780号)。
【0003】
例えば、約30Vの直流電圧を出力する太陽電池モジュールを6枚直列にして180Vとし、これを入力電圧とするインバータ装置によってAC100Vの単相交流電力に変換し、単相3線式の配電線のR相又はT相に連系接続する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の系統連系電源システムでは、商用電力系統に異常又は停電が生じたときに、インバータ装置を商用電力系統から解列させるための連系保護装置が設けられている。連系保護装置は停電又は異常を速やかに検出し、規定された時間内に開閉器を開いてインバータ装置を商用電力系統から切り離し、同時にインバータ装置の運転を停止する。
【0005】
したがって、異常又は停電が生じたときには、太陽電池の発電電力が利用されなくなり、太陽光の有効利用という点で問題があった。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、商用電力系統とインバータとの連系が解除されたときに、インバータが独立して運転することを可能とし、太陽電池の発電電力を有効利用することのできる系統連系電源システム及び電源システムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係るシステムは、太陽電池の出力する直流電力を交流電力に変換する電圧検出電流制御方式の複数個のインバータが配電線に接続され、前記配電線と商用電力系統とが連系保護装置を介して接続されることによって前記インバータと前記商用電力系統との連系が行われるように構成された系統連系電源システムであって、前記連係保護装置は、系統異常検出回路と開閉器とを含み、前記系統異常検出回路により前記商用電力系統の異常が検出されたときに前記開閉器により前記連系を解除するように構成され、前記開閉器によって前記連系が解除されたときに、前記配電線に前記商用電力系統と同種の電圧及び周波数の信号を生成して供給する基準信号供給部と、前記インバータに対して、それぞれの出力する出力電圧又は出力電流を制御するための指令信号を与える統括制御部と、が設けられてなる。
【0007】
請求項2の発明に係るシステムは、前記開閉器によって前記連系が解除されたときに前記配電線に前記商用電力系統と同種の電圧及び周波数の信号を生成して供給する基準信号供給部と、二次電池と、少なくとも前記連系が解除されたときに前記二次電池を充電するよう、前記配電線に接続された充電器と、前記連系が解除されたときに、前記各インバータに対して、それぞれの出力する出力電流を制御するための指令信号を与える統括制御部と、が設けられてなる。
【0008】
請求項3の発明に係るシステムでは、前記統括制御部は、前記充電器に入力される入力電流及び入力電圧を検出し、前記入力電圧が所定値を越えないように制御するための前記指令信号を出力するように構成される。
【0009】
請求項4の発明に係るシステムでは、前記統括制御部は、前記前記二次電池への充電電流を検出し、前記充電電流が適正値を越えないように制御するための前記指令信号を出力するように構成される。
【0010】
請求項5の発明に係るシステムでは、前記二次電池を入力電源とする第2のインバータが設けられてなる
【0011】
基準信号供給部は、商用電力系統と同種の電圧及び周波数の信号を、配電線を介してインバータに供給する。例えば、インバータが単相3線式のR相又はT相に出力するものである場合には、単相50/60Hzの100Vを供給する。インバータは、基準信号供給部から供給された基準信号を検出し、それと同じ周波数の電流を出力する。
【0012】
統括制御部は、充電器が二次電池を過充電することなく充電するように、インバータの出力電流又は出力電圧を制御する。例えば、充電によって二次電池の端子電圧が上昇した場合には、インバータの出力電流を減少させるように指令信号を与える。また、充電器への入力電圧が許容値を越えないように、インバータの出力電流を制御するための指令信号を与える。
【0013】
第2のインバータは、二次電池を電源として動作し、例えば商用交流電力を出力する。二次電池として、例えば燃料電池、蓄電池などが用いられる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る系統連系電源システム1の回路を示すブロック図、図2はACモジュール5の概観図、図3はACモジュール5の回路を示すブロック図、図4はACモジュール5の接続状態を説明するためのブロック図、図5はACモジュール5の接続状態を説明するための図、図6はACモジュール5の配置状態を示す図である。
【0015】
図1において、系統連系電源システム1は、商用電力系統の一形態である単相3線式の配電線3、連系保護装置4、ACモジュール5a,5b,5c…、独立運転制御装置6、及びパーソナルコンピュータ7から構成されている。ACモジュール5a,5b,5c…の全部又は一部をACモジュール5と記載することがある。
【0016】
配電線3は、2つの電圧線R,T及び1つの中性線Nで構成されるR相とT相とからなる。R相及びT相はいずれも単相AC100Vであり、電圧線R,Tの間は単相AC200Vである。
【0017】
連系保護装置4は、開閉器11、系統異常検出回路12、及び連系制御回路13などからなる。
開閉器11は、系統異常検出回路12からの信号に応じて閉じ又は開き、ACモジュール5と配電線3とを接続して連系状態とし、又は切り離して解列状態とする。
【0018】
系統異常検出回路12は、OVR/UVR、OFR/UFRを備え、商用電力系統の電圧及び周波数の異常の有無を監視し、それらの異常が検出された場合には開閉器11を開くための信号を出力する。系統異常検出回路12は、また、受動方式及び能動方式の単独運転防止機能を備え、商用電力系統の停電などによってACモジュール5が単独運転状態となったときにそれを検出し、開閉器11を開く信号を出力する。
【0019】
連系制御回路13は、連系保護装置4の全体の制御を行う。連系制御回路13は、RS−232Cのインタフェースによる通信機能を備える。連系制御回路13は、系統異常検出回路12が異常を検出して開閉器11を開いたときには、総てのACモジュール5に対してゲートブロック指令信号を出力し、それらの運転を停止させる。開閉器11の状態を示す開閉状態信号SKを受信し、独立運転制御装置6に対して出力する。連系制御回路13は、各ACモジュール5からそれぞれの発電状態及び運転状態の情報を受信する。
【0020】
連系制御回路13はパーソナルコンピュータ7との間で通信を行う。パーソナルコンピュータ7では、連系保護装置4からの情報を受信することによって、各ACモジュール5の発電状態又は故障有無の検知などのモニタリングが行われる。
【0021】
ACモジュール5は、図2に示すように、1枚の太陽電池モジュールPVMと1つのインバータユニットVTUとを一体化して構成される。1枚の太陽電池モジュールPVMは約30Vの直流電圧を出力する。インバータユニットVTUは、太陽電池モジュールPVMの出力をDC/DCコンバータ(コンバータ回路21)で180V程度の直流に変換した後、電圧形電流制御方式のインバータ(インバータ回路23)によって50/60Hzの交流電力に変換する。
【0022】
このように構成される多数のACモジュール5を、配電線3aのR相又はT相に互いに同じ個数ずつ接続し、商用電力系統との連系を図る。各ACモジュール5は、例えば図6に示されるように配置され、屋外に設置される。このような連系システムでは次の利点を有する。
(1)太陽電池モジュールPVMの1枚1枚が各々の条件に応じた発電を行うため、各太陽電池モジュールPVMに対する方位、影、温度などの環境条件の差異による影響を最小限に抑えることができ、各太陽電池モジュールPVMに対してMPPT制御(最適動作点追尾制御)を行うことができてシステム全体の効率が向上する。
(2)R相又はT相について複数の太陽電池モジュールPVMを並列接続することによりシステムの構築が可能であるので、設置スペース全面の有効利用が図れるとともに、設計施工が容易である。
(3)1個のACモジュール5の出力が100W程度と小さいので、ACモジュール5の個数を増減することによって、100W程度の小規模のシステムから数KW程度の中規模のシステムまで容易に対応可能である。配電線3のR相とT相との間で相平衡を保つためには基本的に偶数個のACモジュール5が必要であるが、奇数個の場合であっても不平衡は最大で100Wであり実用上ほとんど無視できる範囲となる。
(4)直流回路がないので逆流防止ダイオードなどが不要であり、それによる直流損失がない。また、配線の工事は交流回路のみであり、通常の屋内配線工事によって行える。
(5)インバータユニットVTUの使用個数が増大し、例えば3KWのインバータ装置の場合と比較して使用個数が10倍以上になるので、量産効果によるコストダウンが図られる。
(6)ACモジュール5には自己保護機能のみを内蔵し、制御が複雑で高度な連系保護機能及び独立運転制御機能を内蔵しないので、ACモジュール5の回路構成が簡単となり、部品点数の減少による低コスト化と高信頼性化を図ることができる。
(7)ACモジュール5の主要回路を厚膜ICなどによってIC化し、小型化を図ることができる。
(8)インバータユニットVTUの出力電圧が100Vとなり、配電線3の電圧線間に接続する場合(出力電圧が200V)と比較して2分の1であるため、インバータユニットVTUの総合変換効率が高い。
【0023】
図3において、インバータユニットVTUは、コンバータ回路21、MPPT回路22、インバータ回路23、ゲート制御回路24、演算増幅器25、乗算器26、演算増幅器27,28、バンドパスフィルタ29、インタフェース30、変流器31、及び変圧器32などからなる。
【0024】
コンバータ回路21は、高周波スイッチングによって太陽電池モジュールPVMから出力される30V程度の直流電圧を180V程度の直流電圧に変換する。その際に、MPPT回路22によって、太陽電池モジュールPVMから最大電力を取り出すための公知の最適動作点追尾制御が行われる。
【0025】
インバータ回路23は、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子から構成されている。ゲート制御回路24は、マイクロプロセッサを有しており、パルス幅変調されたスイッチング制御信号をインバータ回路23に与える。
【0026】
インバータ回路23に入力される電圧V11は、演算増幅器25に入力され、電圧指令値Vrefとの差である入力誤差信号Saが生成される。入力誤差信号Saは、乗算器26の一方の入力信号となる。乗算器26の他方の入力信号として信号S12が入力される。信号S12は、バンドパスフィルタ29によって抽出された連系点電圧V3の基本周波数成分S11と、信号SCによって与えられる電圧制御信号S13とが演算増幅器28で加算されたものである。入力誤差信号Saと信号S12との乗算によって制御の目標値を示す電流指令値信号Siが生成される。電流指令値信号Siと、変流器31によって検出された実際の出力電流値と、信号SCによって与えられる電流制御信号S14とが演算増幅器27に入力され、電流誤差信号SΔiが生成される。この電流誤差信号SΔiはゲート制御回路24に入力される。
【0027】
ゲート制御回路24では、電流誤差信号SΔiと20kHz程度の基準三角波信号との比較により、パルス幅を調整したスイッチング信号が生成されてインバータ回路23へ出力される。
【0028】
インタフェース30は、RS−232Cのインタフェースを介して外部の機器とデジタルによるシリアル通信を行い、上述した電圧制御信号S13及び電流制御信号S14を外部から入力する他、インバータユニットVTUの動作状態に関する情報を外部に出力する。
【0029】
このようなフィードバック制御により、適当に設定された電流値で且つ系統電圧と同一の電流位相の力率1の交流電力が、インバータ回路23から配電線3のR相又はT相の負荷へ出力される。
【0030】
上述の説明で理解できるように、連系中では商用電力系統の電圧が連系点電圧V3となるが、連系が解除されると商用電力系統の電圧が無くなり、連系点電圧V3が零となる。その場合には、商用電力系統に代えて後述する基準信号供給部61が商用電力系統と同じ交流電圧を基準信号として供給することにより、インバータユニットVTUの運転が可能である。また、連系点電圧V3が零であっても、連系点電圧V3に代わる電圧制御信号S13によって制御が行える。電圧制御信号S13は、適当な周波数の電圧波形を有する必要があるので、制御を高速で行わなければならない。そのため、適当な周波数の電圧波形を生成する発振器を設けておき、その振幅などを信号SCによって制御してもよい。また、電流制御信号S14によって出力電流の大きさを制御することができる。
【0031】
次に、配電線3a(配電線3)とACモジュール5との配線接続方法について説明する。
図4において、各インバータユニットVTUには、インバータ回路23の出力をR相又はT相に接続するための、5個の接続極R,N,T,PO,Eを有し、且つ互いに並列的に接続された2個の固定側コネクタ41a,41bが取り付けられている。
【0032】
インバータ回路23の出力と接続極R,Tとの間には、ジャンパー線回路42が設けられており、ジャンパー線42aの接続を変更することによって、インバータ回路23の出力をR相又は前記T相のいずれかに選択的に接続することができる。
【0033】
図5も参照して、各インバータユニットVTUの相互間は、ケーブル側コネクタ51a,51bが両端に設けられた接続ケーブル50によって、順次互いに接続されている。すなわち、各ケーブル側コネクタ51a,51bは、固定側コネクタ41a,41bと連結可能な5個の接続極R,N,T,PO,Eを有しており、各ケーブル側コネクタ51a,51bが隣合うインバータユニットVTUに設けられた各固定側コネクタ41b,41aに差し込まれて接続され、これによって全部のインバータユニットVTUつまりACモジュール5が互いに順次接続されている。
【0034】
第1番のインバータユニットVTU1の固定側コネクタ41aには、一端にケーブル側コネクタ51aが設けられた連系接続ケーブル55が接続されている。連系接続ケーブル55は、その内の3本の電線R,N,Tが配電線3に接続され、2本の電線PO,Eが連系保護装置4及び独立運転制御装置6のインタフェース回路に接続されている。
【0035】
これによって、各ACモジュール5の出力は配電線3のR相又はT相に接続され、各ACモジュール5のインタフェース30の信号SCは電線又は極PO,Eを介して連系保護装置4及び独立運転制御装置6に接続される。
【0036】
図6(A)に示すように、多数(本例では24個)のACモジュール5がマトリクス状に配列されており、それぞれのACモジュール5は、図に鎖線で示すように隣合うACモジュール5どうしが接続ケーブル50によって順次接続されている。各ACモジュール5は、それぞれのジャンパー線42aの選択的な接続によって、R相に接続されるACモジュール5とT相に接続されるACモジュール5とが千鳥状に配列されている。
【0037】
図6(A)に示すように千鳥状に配列した場合には、太陽光が建物などの陰になったときであっても、R相用とT相用とがほぼ平均して影になるので、R相とT相との間に大きな不平衡が生じない。
【0038】
このように、R相用又はT相用に係わらず共通の接続ケーブル50によって隣合うACモジュール5どうしを順次接続する共通コネクタ方式を採用することによって、ACモジュール5を配電線3aに接続するための配線工事が極めて容易であり、工事を短時間に行うことができ、誤配線の恐れもない。しかも、各ACモジュール5のジャンパー線42aの接続を変更することによって、R相用又はT相用のいずれかに容易に変更することができるので、ACモジュール5の実際の位置を変更することなくそれらの配列を任意に設定することができる。
【0039】
図6(B)では、上方のACモジュール5をR相用とし、下方のACモジュール5をT相用としてある。このように配列した場合には、R相用及びT相用がそれぞれかたまっているので管理が容易であるが、R相用又はT相用のいずれかに片寄って影になる可能性が高く、その場合にはR相とT相との間に不平衡が生じる。
【0040】
また、いずれかのACモジュール5が故障した場合、負荷が不平衡である場合、ACモジュール5の個数を増減した場合などにおいて、いずれかのACモジュール5のジャンパー線42aの接続を変更して全体的な平衡をとることができる。
【0041】
さらに、図6から理解できるように、全部のACモジュール5の接続が、接続ケーブル50の内の3本の電線によって最短の距離を順次接続することで行われるので、必要な電線の長さが短くなり、それだけ低コスト化、高信頼性化、メンテナンスの容易化を図ることができる。実際、例えば図6(A)の配列を実現するために、R相用又はT相用の各ACモジュール5をそれぞれ別個に接続した場合には、R相用とT相用の各2本計4本の電線が全面にわたって張りめぐらされることとなるので、必要な電線が長くなり、誤配線の可能性が高くメンテナンスも容易ではなくなる。
【0042】
独立運転制御装置6は、連系保護装置4の開閉器11が開いて連系が解除されたときに、商用電力系統からは独立した状態でACモジュール5を運転させ、その出力を非常用電源として利用するためのものである。独立運転制御装置6は、基準信号供給部61、充電器62、非常用インバータ63、統括制御部64、バッテリー65、出力切り換えスイッチ66、及びコンセント67からなる。
【0043】
基準信号供給部61は、連系が解除されたときに、ACモジュール5に対して連系点電圧V3の基本周波数成分S11を与えるために、配電線3aに商用電力系統と同じ電圧及び周波数の信号を供給する。したがって、基準信号供給部61は、連系点電圧V3と同じ波形のみを出力すればよく、電力を供給する必要はないが、配電線3a及びその他の浮遊容量を充電する程度の電力、例えば数十〜数百mW程度の電力を出力可能であることが好ましい。
【0044】
充電器62は、ACモジュール5の出力を整流して直流に変換し、バッテリー65を充電する。充電器62の入力電流、入力電圧、出力電流、出力電圧の各値は、図示しない検出機器によって検出され、統括制御部64に入力されている。充電器62は、連系が解除されているときにのみ動作するよう、内部に配電線3aとの間の開閉を行う電磁開閉器が設けられている。このような電磁開閉器を設けることなく、電子的に動作を制御するものであってもよい。充電器62の出力電流は、その入力電流つまりACモジュール5の出力電流によって決まるので、充電器62によってバッテリー65を過充電することのないように、バッテリー65の状態に対応してACモジュール5の出力電流が統括制御部64によって制御されている。また、充電器62に加わる電圧が入力許容電圧の範囲を越えないように、ACモジュール5の出力電流及び出力電圧が統括制御部64によって制御されている。
【0045】
非常用インバータ63は、バッテリー65に蓄えられた直流電力を単相AC100Vの商用電力に変換し、出力切り換えスイッチ66の接続に応じてコンセント67又は配電線3bに供給する。非常用インバータ63は、サージ対応タイプのものであり、瞬時的に定格電流値の10倍程度のサージ電流を出力することが可能である。したがって、電動機などのように起動電流の大きい誘導負荷をも運転することが可能であり、冷蔵庫、洗濯機、エアコンなどをコンセント66又は配電線3bに接続することができる。
【0046】
統括制御部64は、開閉器11が開いて商用電力系統とACモジュール5との連系が解除されたときに、ACモジュール5が独立状態で動作するように独立運転制御装置6の全体を制御する。統括制御部64は、バッテリー65の充電電流が適切となるように、各ACモジュール5の出力電流を制御するための電流制御信号S14の基となる指令信号SCを出力する。指令信号SCは、RS−232Cのインタフェースを介し、各ACモジュール5に対して例えば1秒毎に出力される。各ACモジュール5は、指令信号SCに基づいて電流制御信号S14を生成する。
【0047】
このように、ACモジュール5の出力電流を制御するための指令信号SCは、秒のオーダーの緩慢な速度で出力すればよいので、シリアル通信によって十分に制御を行うことが可能である。
【0048】
上述の説明で理解できるように、独立運転制御装置6は、商用電力系統の停電などによって連系が解除されたときに、ACモジュール5の発電電力を非常用電源として利用するためのものである。太陽光による発電のみでは電源装置として不安定であるため、それによってバッテリー65を充電し、バッテリー65に蓄えられた電力を商用電力に変換して負荷に供給している。これによって、太陽電池モジュールPVMによる発電電力が安定的に負荷に供給され、太陽光の有効利用が図られる。また、配電線3又は3aに接続された電気製品例えば家庭用のコンピュータを、連系の解除と同時に配電線3bに接続を切り換えることによって、系統連系電源システム1をコンピュータに対する無停電電源システムとして動作させることができる。しかも、このような複雑な制御は独立運転制御装置6によって行われるので、各ACモジュール5の回路構成を複雑にすることなく実現することができる。
【0049】
なお、図示は省略したが、統括制御部64には、連系が解除されたとき独立運転制御装置6による独立運転制御を自動的に起動するか手動で起動するかを切り換えるモード切り換えスイッチ、手動モードに設定した場合に起動を行うための手動起動スイッチ、その他のスイッチ、及び各種の表示ランプなどが設けられている。
【0050】
次に、独立運転制御装置6の動作をフローチャートを参照して説明する。
図7は独立運転制御装置6の動作の概略を示すフローチャート、図8は独立運転の処理の流れを示すフローチャートである。
【0051】
図7において、独立運転が起動され、開閉器11が開状態となっており、線路電圧が零である場合に(#11〜13でイエス)、基準信号供給部61を動作させて基準信号を配電線3aに供給し(#14)、ACモジュール5の運転を開始させ(#15)、独立運転制御の処理を行う(#16)。
【0052】
ここで、独立運転が起動されていることは、モード切り換えスイッチが自動モードになっていること、又は手動モードである場合に手動起動スイッチがオンしていることによって検出される。開閉器11が開状態となっていることは、開閉器11からの開閉状態信号SKにより検出される。線路電圧が零であることは、例えば連系点電圧V3が零であることによって検出される。
【0053】
図8において、独立運転制御では、まず、停止指令の有無を判断する(#21)。手動起動スイッチをオフとした場合又は停止スイッチが押された場合などには(#21でイエス)、充電器62、ACモジュール5、及び非常用インバータ63の出力を停止し、基準信号供給部61の動作を停止するなどの停止処理を行う(#31)。
【0054】
ACモジュール5の出力電流指令I1 を更新するか否かを判断する(#22)。バッテリー65の充電又は放電の状態、例えばバッテリー65の端子電圧は、適当な周期(例えば数分毎)で監視されており、その状態に応じて出力電流指令I1 の更新が指令される。
【0055】
更新を行う場合には(#22でイエス)、出力電流指令I1 の値を更新し(#23)、補正係数aを1.0に設定する(#24)。電流指令ポートに対して電流指令Ip(=a×I1 )を出力する(#25)。電流指令Ipに基づいて信号SCが生成され、ACモジュール5に対して出力される。ACモジュール5において、信号SCに基づいて電流制御信号S14が生成される。
【0056】
ACモジュール5の出力電流I0 を計測し(#26)、出力電流I0 と出力電流指令I1 とを比較する(#27)。出力電流I0 の方が小さい場合には(#27でノー)、ステップ#21以降の処理を繰り返す。出力電流I0 の方が大きい場合には(#27でイエス)、補正係数aを低減するため、補正係数aに1よりも小さい係数dを乗じた値を新しい補正係数aとする(#28)。係数dは固定値が用いられるか、又は予め設定された換算テーブルから読み出された適当な値が用いられる。そのような換算テーブルは、例えばバッテリー65の種々の電圧値に対する係数dを格納したものである。補正係数aが最低値よりも小さくならない範囲で上述の処理が繰り返される(#29)。
【0057】
補正係数aが最低値よりも小さくなると(#29でイエス)、出力電流I0 の調整が不可能であると判断して異常処理を行う(#30)。異常処理では、充電器62、ACモジュール5、及び非常用インバータ63の出力を停止し、基準信号供給部61の動作を停止し、異常表示ランプを点灯する。
【0058】
このように、バッテリー65の充電が進むにしたがって充電電流が減少するように、バッテリー65の端子電圧などに応じてACモジュール5の出力電流が調整されている。
【0059】
上述の実施形態によると、一部の太陽電池モジュールPVMが故障した場合でも、故障に係るACモジュール5の運転を停止させ、ジャンパー線回路42によってR相とT相との平衡を取ることにより、故障していない太陽電池モジュールPVMによる運転を継続することができる。各太陽電池モジュールPVMは互いに独立して動作するので、各太陽電池モジュールPVMの発電状況が互いに異なっている場合であっても各太陽電池モジュールPVMから最大電力を引き出すことができ、全体として高い変換効率を得ることができる。
【0060】
また、商用電力系統とACモジュール5との連系が解除されたときに、ACモジュール5が独立して運転することが可能となり、太陽電池モジュールPVMの発電電力を有効利用することができる。その場合に、ACモジュール5の出力によってバッテリー65を充電し、バッテリー65により非常用インバータ63を駆動して商用電力を供給するので、供給される電力が安定し、ACモジュール5及び独立運転制御装置6を家庭用の電気機器の非常用電源として利用することができる。
【0061】
上述の実施形態においては、連系保護装置4、ACモジュール5、及び独立運転制御装置6の間をRS−232Cのインタフェースによって接続し、双方向に信号SCの授受を行うようにしたが、RS−232C以外のインタフェースによってもよく、アナログ信号を用いることとしてもよい。ジャンパー線回路42として、切り換えスイッチを設けてもよい。商用電力系統とACモジュール5との連系が行われている通常時に、商用電力系統からわずかな電力を得てバッテリー65をトリクル充電するようにしてもよい。
【0062】
上述の実施形態において、太陽電池モジュールPVMの出力電圧、インバータユニットVTUの構成、ACモジュール5の全体の個数、連系保護装置4の構成、独立運転制御装置6の構成、これらの間の通信方法、系統連系電源システム1の全体の構成、動作内容、動作順序などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。
【0063】
なお、本発明の電源システムは、上述したACモジュールを使用したシステムに限らず、複数個の太陽電池モジュールから出力される電力を1つのインバータを介して商用電力系統に連系する従来の系統連系システムにも適用することができる。
【0064】
【発明の効果】
請求項1乃至請求項6の発明によると、商用電力系統とインバータ装置との連系が解除されたときに、インバータ装置が独立して運転することが可能となり、太陽電池の発電電力を有効利用することができる。
【0065】
請求項2乃至請求項6の発明によると、供給される電力が安定し、非常用電源として利用することができる。
請求項5の発明によると、第2のインバータによって商用電力を供給することが可能となるので、負荷として家庭用の電気機器を接続することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る系統連系電源システムの回路を示すブロック図である。
【図2】ACモジュールの概観図である。
【図3】ACモジュールの回路を示すブロック図である。
【図4】ACモジュールの接続状態を説明するためのブロック図である。
【図5】ACモジュールの接続状態を説明するための図である
【図6】ACモジュールの配置状態を示す図である。
【図7】独立運転制御装置の動作の概略を示すフローチャートである。
【図8】独立運転の処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 系統連系電源システム
3,3a 配電線
5 ACモジュール(電源システム)
6 独立運転制御装置(電源システム)
11 開閉器
61 基準信号供給部
62 充電器
63 非常用インバータ(第2のインバータ)
64 統括制御部
65 バッテリー(二次電池)
SC1 指令信号
PVM 太陽電池モジュール(太陽電池)
VTU インバータユニット(インバータ)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a grid-connected power supply system and a power supply system in which a solar cell and a voltage detection current control type inverter and a single-phase three-wire distribution line are connected, and particularly when the connection is released, the inverter The present invention relates to a power supply system configured to operate independently.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a grid-connected power supply system in which a solar cell is linked to a single-phase three-wire commercial power system via an inverter device and supplies the generated power of the solar cell to a load such as a home appliance has been put into practical use. (Japanese Patent Laid-Open No. 5-308780).
[0003]
For example, six solar cell modules that output a DC voltage of about 30 V are connected in series to 180 V, and this is converted to AC 100 V single-phase AC power by an inverter device using this as an input voltage. Connect to R phase or T phase.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional grid-connected power supply system, a grid protection device is provided for disconnecting the inverter device from the commercial power system when an abnormality or a power failure occurs in the commercial power system. The interconnection protection device quickly detects a power failure or abnormality, opens the switch within a specified time, disconnects the inverter device from the commercial power system, and simultaneously stops the operation of the inverter device.
[0005]
Therefore, when an abnormality or a power failure occurs, the generated power of the solar battery is not used, and there is a problem in terms of effective use of sunlight.
The present invention has been made in view of the above-described problems. When the connection between the commercial power system and the inverter is released, the inverter can be operated independently, and the generated power of the solar cell can be effectively used. An object is to provide a grid-connected power supply system and a power supply system that can be used.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In the system according to the first aspect of the present invention, a plurality of voltage detection current control type inverters for converting DC power output from a solar cell into AC power are connected to a distribution line, and the distribution line and the commercial power system are connected. A grid-connected power supply system configured to connect the inverter and the commercial power system by being connected via a system protection device, the link protection device comprising: a system abnormality detection circuit; A switch is configured to release the interconnection by the switch when an abnormality of the commercial power system is detected by the system abnormality detection circuit, and the interconnection is released by the switch Sometimes, a voltage and frequency signal of the same type as the commercial power system is applied to the distribution line.GenerateA reference signal supply unit to be supplied, and an overall control unit for providing a command signal for controlling the output voltage or output current to be output to the inverter are provided.
[0007]
  The system according to a second aspect of the present invention provides a signal of the same voltage and frequency as that of the commercial power system to the distribution line when the interconnection is released by the switch.GenerateA reference signal supply unit to be supplied, a secondary battery, a charger connected to the distribution line so as to charge at least the secondary battery when the interconnection is released, and the interconnection is released Sometimes, an overall control unit is provided for giving a command signal for controlling the output current to be output to each inverter.
[0008]
In the system according to the invention of claim 3, the general control unit detects the input current and the input voltage input to the charger and controls the command signal to control the input voltage so as not to exceed a predetermined value. Is configured to output.
[0009]
In the system according to claim 4, the overall control unit detects a charging current to the secondary battery, and outputs the command signal for controlling the charging current so as not to exceed an appropriate value. Configured as follows.
[0010]
  The system according to the invention of claim 5 is provided with a second inverter having the secondary battery as an input power source..
[0011]
The reference signal supply unit supplies a signal having the same voltage and frequency as those of the commercial power system to the inverter via the distribution line. For example, when the inverter outputs to a single-phase three-wire R phase or T phase, 100 V of single phase 50/60 Hz is supplied. The inverter detects the reference signal supplied from the reference signal supply unit, and outputs a current having the same frequency.
[0012]
The overall control unit controls the output current or output voltage of the inverter so that the charger charges the secondary battery without overcharging. For example, when the terminal voltage of the secondary battery increases due to charging, a command signal is given to decrease the output current of the inverter. In addition, a command signal for controlling the output current of the inverter is provided so that the input voltage to the charger does not exceed the allowable value.
[0013]
The second inverter operates using the secondary battery as a power source, and outputs, for example, commercial AC power. As the secondary battery, for example, a fuel cell or a storage battery is used.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a block diagram showing a circuit of a grid-connected power supply system 1 according to the present invention, FIG. 2 is an overview diagram of an AC module 5, FIG. 3 is a block diagram showing a circuit of the AC module 5, and FIG. FIG. 5 is a block diagram for explaining the connection state, FIG. 5 is a diagram for explaining the connection state of the AC module 5, and FIG. 6 is a diagram showing the arrangement state of the AC module 5.
[0015]
In FIG. 1, a grid-connected power supply system 1 includes a single-phase three-wire distribution line 3, a grid protection device 4, AC modules 5a, 5b, 5c,. , And a personal computer 7. All or part of the AC modules 5a, 5b, 5c.
[0016]
The distribution line 3 is composed of an R phase and a T phase constituted by two voltage lines R and T and one neutral line N. The R phase and the T phase are both single-phase AC100V, and the voltage lines R and T are single-phase AC200V.
[0017]
The connection protection device 4 includes a switch 11, a system abnormality detection circuit 12, a connection control circuit 13, and the like.
The switch 11 is closed or opened in accordance with a signal from the system abnormality detection circuit 12, and the AC module 5 and the distribution line 3 are connected to be connected to each other or disconnected to be disconnected.
[0018]
The system abnormality detection circuit 12 is provided with OVR / UVR and OFR / UFR, monitors the presence or absence of abnormality in the voltage and frequency of the commercial power system, and when those abnormalities are detected, a signal for opening the switch 11 Is output. The system abnormality detection circuit 12 is also provided with passive and active isolated operation prevention functions, detects when the AC module 5 is in an isolated operation state due to a power failure of the commercial power system, etc. Outputs an open signal.
[0019]
The interconnection control circuit 13 controls the entire interconnection protection device 4. The interconnection control circuit 13 has a communication function using an RS-232C interface. When the system abnormality detection circuit 12 detects an abnormality and opens the switch 11, the interconnection control circuit 13 outputs a gate block command signal to all AC modules 5 and stops their operation. An open / close state signal SK indicating the state of the switch 11 is received and output to the independent operation control device 6. The interconnection control circuit 13 receives information on each power generation state and operation state from each AC module 5.
[0020]
The interconnection control circuit 13 communicates with the personal computer 7. The personal computer 7 receives information from the grid protection device 4 to perform monitoring such as detection of the power generation state of each AC module 5 or the presence or absence of a failure.
[0021]
As shown in FIG. 2, the AC module 5 is configured by integrating one solar cell module PVM and one inverter unit VTU. One solar cell module PVM outputs a DC voltage of about 30V. The inverter unit VTU converts the output of the solar cell module PVM into a direct current of about 180 V by a DC / DC converter (converter circuit 21), and then 50/60 Hz AC power by a voltage-type current control type inverter (inverter circuit 23). Convert to
[0022]
A large number of AC modules 5 configured in this way are connected to the R phase or T phase of the distribution line 3a by the same number to achieve interconnection with the commercial power system. Each AC module 5 is arranged as shown in FIG. 6, for example, and is installed outdoors. Such an interconnection system has the following advantages.
(1) Since each solar cell module PVM generates power according to each condition, it is possible to minimize the influence of environmental conditions such as orientation, shadow, temperature, etc. on each solar cell module PVM. In addition, MPPT control (optimum operating point tracking control) can be performed on each solar cell module PVM, and the efficiency of the entire system is improved.
(2) Since a system can be constructed by connecting a plurality of solar cell modules PVM in parallel for the R phase or the T phase, the entire installation space can be effectively used, and the design and construction are easy.
(3) Since the output of one AC module 5 is as small as about 100 W, by increasing or decreasing the number of AC modules 5, it is possible to easily cope from a small system of about 100 W to a medium scale system of about several KW. It is. In order to maintain the phase balance between the R phase and the T phase of the distribution line 3, basically an even number of AC modules 5 are necessary, but even in the case of an odd number, the unbalance is 100 W at the maximum. There is practically negligible range.
(4) Since there is no DC circuit, a backflow prevention diode or the like is unnecessary, and there is no DC loss due to it. Also, the wiring work is only an AC circuit, and can be done by normal indoor wiring work.
(5) The number of inverter units VTU used is increased. For example, the number of inverter units VTU used is more than ten times that of a 3KW inverter device, so the cost can be reduced due to the mass production effect.
(6) The AC module 5 has only a built-in self-protection function, and the control is complicated and does not have a sophisticated interconnection protection function and independent operation control function. Therefore, the circuit configuration of the AC module 5 is simplified and the number of parts is reduced. Cost reduction and high reliability can be achieved.
(7) The main circuit of the AC module 5 can be made into an IC by using a thick film IC or the like to reduce the size.
(8) Since the output voltage of the inverter unit VTU is 100 V, which is a half of that when connecting between the voltage lines of the distribution line 3 (output voltage is 200 V), the total conversion efficiency of the inverter unit VTU is high.
[0023]
In FIG. 3, the inverter unit VTU includes a converter circuit 21, an MPPT circuit 22, an inverter circuit 23, a gate control circuit 24, an operational amplifier 25, a multiplier 26, operational amplifiers 27 and 28, a bandpass filter 29, an interface 30, and a current transformation. The device 31 and the transformer 32 are included.
[0024]
The converter circuit 21 converts a DC voltage of about 30V output from the solar cell module PVM to a DC voltage of about 180V by high frequency switching. At that time, the MPPT circuit 22 performs known optimum operating point tracking control for extracting the maximum power from the solar cell module PVM.
[0025]
The inverter circuit 23 includes a plurality of switching elements connected in a bridge manner. The gate control circuit 24 has a microprocessor and supplies a pulse width modulated switching control signal to the inverter circuit 23.
[0026]
The voltage V11 input to the inverter circuit 23 is input to the operational amplifier 25, and an input error signal Sa that is a difference from the voltage command value Vref is generated. The input error signal Sa becomes one input signal of the multiplier 26. The signal S12 is input as the other input signal of the multiplier 26. The signal S12 is obtained by adding the fundamental frequency component S11 of the interconnection point voltage V3 extracted by the bandpass filter 29 and the voltage control signal S13 given by the signal SC by the operational amplifier 28. A current command value signal Si indicating a control target value is generated by multiplying the input error signal Sa and the signal S12. The current command value signal Si, the actual output current value detected by the current transformer 31, and the current control signal S14 given by the signal SC are input to the operational amplifier 27, and a current error signal SΔi is generated. This current error signal SΔi is input to the gate control circuit 24.
[0027]
In the gate control circuit 24, a switching signal whose pulse width is adjusted is generated by comparing the current error signal SΔi with the reference triangular wave signal of about 20 kHz, and is output to the inverter circuit 23.
[0028]
The interface 30 performs digital serial communication with an external device via the RS-232C interface, inputs the voltage control signal S13 and the current control signal S14 described above from the outside, and information on the operation state of the inverter unit VTU. Output to the outside.
[0029]
By such feedback control, AC power having an appropriately set current value and a power factor of 1 having the same current phase as the system voltage is output from the inverter circuit 23 to the R-phase or T-phase load of the distribution line 3. The
[0030]
As can be understood from the above description, the voltage of the commercial power system becomes the connection point voltage V3 during the connection, but when the connection is released, the voltage of the commercial power system disappears and the connection point voltage V3 becomes zero. It becomes. In that case, instead of the commercial power system, a reference signal supply unit 61 described later supplies the same AC voltage as that of the commercial power system as a reference signal, so that the inverter unit VTU can be operated. Even if the connection point voltage V3 is zero, control can be performed by a voltage control signal S13 instead of the connection point voltage V3. Since the voltage control signal S13 needs to have a voltage waveform with an appropriate frequency, the control must be performed at high speed. Therefore, an oscillator that generates a voltage waveform with an appropriate frequency may be provided, and the amplitude thereof may be controlled by the signal SC. Further, the magnitude of the output current can be controlled by the current control signal S14.
[0031]
Next, a wiring connection method between the distribution line 3a (distribution line 3) and the AC module 5 will be described.
In FIG. 4, each inverter unit VTU has five connection poles R, N, T, PO, E for connecting the output of the inverter circuit 23 to the R phase or the T phase, and is parallel to each other. Two fixed-side connectors 41a and 41b connected to are attached.
[0032]
A jumper line circuit 42 is provided between the output of the inverter circuit 23 and the connection poles R and T. By changing the connection of the jumper line 42a, the output of the inverter circuit 23 is changed to the R phase or the T phase. Can be selectively connected to any of the above.
[0033]
Referring also to FIG. 5, the inverter units VTU are sequentially connected to each other by connection cables 50 having cable-side connectors 51a and 51b provided at both ends. That is, each cable side connector 51a, 51b has five connection poles R, N, T, PO, E that can be connected to the fixed side connectors 41a, 41b, and each cable side connector 51a, 51b is adjacent to each other. All the inverter units VTU, that is, the AC modules 5 are sequentially connected to each other by being inserted into and connected to the respective fixed connectors 41b and 41a provided in the matching inverter unit VTU.
[0034]
The fixed connection connector 41a of the first inverter unit VTU1 is connected to an interconnection cable 55 having a cable connector 51a provided at one end. The interconnection connection cable 55 has three electric wires R, N, and T connected to the distribution line 3 and two electric wires PO and E as interface circuits of the interconnection protection device 4 and the independent operation control device 6. It is connected.
[0035]
As a result, the output of each AC module 5 is connected to the R-phase or T-phase of the distribution line 3, and the signal SC of the interface 30 of each AC module 5 is connected to the interconnection protection device 4 and independent via the wires or poles PO and E. Connected to the operation control device 6.
[0036]
As shown in FIG. 6A, a large number (24 in this example) of AC modules 5 are arranged in a matrix, and each AC module 5 is adjacent to each other as shown by a chain line in the figure. The connection cables 50 are sequentially connected to each other. In each AC module 5, the AC modules 5 connected to the R phase and the AC modules 5 connected to the T phase are arranged in a staggered manner by selectively connecting the respective jumper wires 42a.
[0037]
When arranged in a zigzag pattern as shown in FIG. 6 (A), even when the sunlight is behind a building or the like, the R-phase and T-phase objects are almost averagely shaded. Therefore, no large imbalance occurs between the R phase and the T phase.
[0038]
As described above, the AC module 5 is connected to the distribution line 3a by adopting the common connector system in which the adjacent AC modules 5 are sequentially connected by the common connection cable 50 regardless of the R phase or the T phase. The wiring work is extremely easy, the work can be performed in a short time, and there is no fear of incorrect wiring. In addition, by changing the connection of the jumper wire 42a of each AC module 5, it can be easily changed to either the R phase or the T phase without changing the actual position of the AC module 5. Their arrangement can be arbitrarily set.
[0039]
In FIG. 6B, the upper AC module 5 is for the R phase, and the lower AC module 5 is for the T phase. When arranged in this way, it is easy to manage because the R phase and the T phase are gathered together, but there is a high possibility that it will be shifted to either the R phase or the T phase and become a shadow. In that case, an unbalance occurs between the R phase and the T phase.
[0040]
In addition, when any AC module 5 fails, when the load is unbalanced, or when the number of AC modules 5 is increased or decreased, the connection of the jumper wire 42a of any AC module 5 is changed and the whole is changed. Can be balanced.
[0041]
Furthermore, as can be understood from FIG. 6, all the AC modules 5 are connected by sequentially connecting the shortest distances by three electric wires in the connection cable 50, so that the required electric wire length can be reduced. As a result, the cost can be reduced, the reliability can be increased, and the maintenance can be facilitated. Actually, for example, when the R-phase or T-phase AC modules 5 are separately connected in order to realize the arrangement shown in FIG. Since the four electric wires are stretched over the entire surface, the necessary electric wires are lengthened, the possibility of erroneous wiring is high, and maintenance is not easy.
[0042]
When the switch 11 of the interconnection protection device 4 is opened and the interconnection is released, the independent operation control device 6 operates the AC module 5 in an independent state from the commercial power system, and outputs the emergency power supply. It is for use as. The independent operation control device 6 includes a reference signal supply unit 61, a charger 62, an emergency inverter 63, an overall control unit 64, a battery 65, an output changeover switch 66, and an outlet 67.
[0043]
The reference signal supply unit 61 supplies the AC module 5 with the fundamental frequency component S11 of the connection point voltage V3 when the connection is released, so that the distribution line 3a has the same voltage and frequency as the commercial power system. Supply the signal. Therefore, the reference signal supply unit 61 only needs to output the same waveform as that of the interconnection point voltage V3 and does not need to supply power. However, the reference signal supply unit 61 does not need to supply power. It is preferable that power of about 10 to several hundred mW can be output.
[0044]
The charger 62 rectifies the output of the AC module 5 and converts it into direct current, and charges the battery 65. The values of the input current, input voltage, output current, and output voltage of the charger 62 are detected by a detection device (not shown) and input to the overall control unit 64. The charger 62 is provided with an electromagnetic switch that opens and closes the distribution line 3a so that the charger 62 operates only when the connection is released. The operation may be electronically controlled without providing such an electromagnetic switch. Since the output current of the charger 62 is determined by the input current, that is, the output current of the AC module 5, the AC module 5 has a state corresponding to the state of the battery 65 so that the battery 65 is not overcharged by the charger 62. The output current is controlled by the overall control unit 64. Further, the overall control unit 64 controls the output current and output voltage of the AC module 5 so that the voltage applied to the charger 62 does not exceed the input allowable voltage range.
[0045]
The emergency inverter 63 converts the DC power stored in the battery 65 into single-phase AC100V commercial power and supplies it to the outlet 67 or the distribution line 3b according to the connection of the output changeover switch 66. The emergency inverter 63 is of a surge type and can instantaneously output a surge current about 10 times the rated current value. Therefore, it is possible to operate an inductive load having a large starting current such as an electric motor, and a refrigerator, a washing machine, an air conditioner, or the like can be connected to the outlet 66 or the distribution line 3b.
[0046]
The overall control unit 64 controls the entire independent operation control device 6 so that the AC module 5 operates in an independent state when the switch 11 is opened and the connection between the commercial power system and the AC module 5 is released. To do. The overall control unit 64 outputs a command signal SC that is a basis of the current control signal S14 for controlling the output current of each AC module 5 so that the charging current of the battery 65 is appropriate. The command signal SC is output to each AC module 5 via the RS-232C interface, for example, every second. Each AC module 5 generates a current control signal S14 based on the command signal SC.
[0047]
As described above, the command signal SC for controlling the output current of the AC module 5 only needs to be output at a slow speed on the order of seconds, and thus can be sufficiently controlled by serial communication.
[0048]
As can be understood from the above description, the independent operation control device 6 is for using the generated power of the AC module 5 as an emergency power source when the interconnection is canceled due to a power failure or the like of the commercial power system. . Since power generation using only sunlight is unstable as a power supply device, the battery 65 is charged thereby, and the electric power stored in the battery 65 is converted into commercial power and supplied to the load. Thereby, the electric power generated by the solar cell module PVM is stably supplied to the load, so that the sunlight can be effectively used. Further, by switching the connection of the electrical product connected to the distribution line 3 or 3a, for example, a home computer, to the distribution line 3b simultaneously with the release of the interconnection, the grid-connected power supply system 1 can be used as an uninterruptible power supply system for the computer. It can be operated. Moreover, since such complicated control is performed by the independent operation control device 6, it can be realized without complicating the circuit configuration of each AC module 5.
[0049]
Although not shown, the overall control unit 64 has a mode changeover switch for switching whether the independent operation control by the independent operation control device 6 is automatically activated or manually activated when the interconnection is released. A manual start switch for starting when the mode is set, other switches, various display lamps, and the like are provided.
[0050]
Next, the operation of the independent operation control device 6 will be described with reference to a flowchart.
FIG. 7 is a flowchart showing an outline of the operation of the independent operation control device 6, and FIG. 8 is a flowchart showing a process flow of the independent operation.
[0051]
In FIG. 7, when the independent operation is started, the switch 11 is in the open state, and the line voltage is zero (Yes in # 11 to 13), the reference signal supply unit 61 is operated to output the reference signal. The distribution line 3a is supplied (# 14), the operation of the AC module 5 is started (# 15), and the independent operation control process is performed (# 16).
[0052]
Here, the activation of the independent operation is detected by the mode changeover switch being in the automatic mode or by the manual activation switch being turned on in the manual mode. The fact that the switch 11 is in the open state is detected by an open / close state signal SK from the switch 11. The fact that the line voltage is zero is detected, for example, when the interconnection point voltage V3 is zero.
[0053]
In FIG. 8, in the independent operation control, first, it is determined whether or not there is a stop command (# 21). When the manual start switch is turned off or when the stop switch is pressed (Yes in # 21), the output of the charger 62, the AC module 5, and the emergency inverter 63 is stopped, and the reference signal supply unit 61 is stopped. Stop processing such as stopping the operation is performed (# 31).
[0054]
Output current command I of AC module 51Is updated (# 22). The state of charge or discharge of the battery 65, for example, the terminal voltage of the battery 65 is monitored at an appropriate cycle (for example, every few minutes), and the output current command I is determined according to the state.1Is updated.
[0055]
When updating (Yes in # 22), output current command I1Is updated (# 23), and the correction coefficient a is set to 1.0 (# 24). Current command Ip (= a × I) for current command port1) Is output (# 25). A signal SC is generated based on the current command Ip and output to the AC module 5. In AC module 5, current control signal S14 is generated based on signal SC.
[0056]
Output current I of AC module 50(# 26) and output current I0And output current command I1Are compared (# 27). Output current I0If it is smaller (No in # 27), the process from step # 21 is repeated. Output current I0Is larger (Yes in # 27), in order to reduce the correction coefficient a, a value obtained by multiplying the correction coefficient a by a coefficient d smaller than 1 is set as a new correction coefficient a (# 28). As the coefficient d, a fixed value is used, or an appropriate value read from a preset conversion table is used. Such a conversion table stores, for example, coefficients d for various voltage values of the battery 65. The above-described processing is repeated within a range where the correction coefficient a is not smaller than the minimum value (# 29).
[0057]
When the correction coefficient a is smaller than the minimum value (Yes in # 29), the output current I0Is determined to be impossible, and abnormality processing is performed (# 30). In the abnormality process, the outputs of the charger 62, the AC module 5, and the emergency inverter 63 are stopped, the operation of the reference signal supply unit 61 is stopped, and the abnormality display lamp is turned on.
[0058]
Thus, the output current of the AC module 5 is adjusted according to the terminal voltage of the battery 65 and the like so that the charging current decreases as the charging of the battery 65 proceeds.
[0059]
According to the above-described embodiment, even when some of the solar cell modules PVM have failed, the operation of the AC module 5 related to the failure is stopped, and the R phase and the T phase are balanced by the jumper wire circuit 42. The operation by the solar cell module PVM that has not failed can be continued. Since each solar cell module PVM operates independently of each other, even if the power generation status of each solar cell module PVM is different from each other, the maximum power can be drawn from each solar cell module PVM, and overall high conversion Efficiency can be obtained.
[0060]
Further, when the connection between the commercial power system and the AC module 5 is released, the AC module 5 can be operated independently, and the generated power of the solar cell module PVM can be effectively used. In this case, the battery 65 is charged by the output of the AC module 5 and the emergency inverter 63 is driven by the battery 65 to supply commercial power. Therefore, the supplied power is stabilized, and the AC module 5 and the independent operation control device are supplied. 6 can be used as an emergency power source for household electric appliances.
[0061]
In the above embodiment, the interconnection protection device 4, the AC module 5, and the independent operation control device 6 are connected by the RS-232C interface, and the signal SC is exchanged bidirectionally. An interface other than -232C may be used, and an analog signal may be used. A changeover switch may be provided as the jumper line circuit 42. During normal times when the commercial power system and the AC module 5 are linked, the battery 65 may be trickle charged by obtaining a small amount of power from the commercial power system.
[0062]
In the above-described embodiment, the output voltage of the solar cell module PVM, the configuration of the inverter unit VTU, the total number of AC modules 5, the configuration of the interconnection protection device 4, the configuration of the independent operation control device 6, and the communication method between them The overall configuration, operation content, operation sequence, and the like of the grid-connected power supply system 1 can be changed as appropriate in accordance with the gist of the present invention.
[0063]
The power supply system of the present invention is not limited to a system using the above-described AC module, but is a conventional grid connection that links power output from a plurality of solar cell modules to a commercial power grid through one inverter. It can also be applied to system systems.
[0064]
【The invention's effect】
According to the first to sixth aspects of the invention, when the connection between the commercial power system and the inverter device is released, the inverter device can be operated independently, and the generated power of the solar cell is effectively used. can do.
[0065]
According to the second to sixth aspects of the invention, the supplied power is stable and can be used as an emergency power source.
According to the invention of claim 5, since it is possible to supply commercial power by the second inverter, it is also possible to connect household electric equipment as a load.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit of a grid-connected power supply system according to the present invention.
FIG. 2 is an overview of an AC module.
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit of an AC module.
FIG. 4 is a block diagram for explaining a connection state of an AC module.
FIG. 5 is a diagram for explaining a connection state of an AC module;
FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement state of an AC module.
FIG. 7 is a flowchart showing an outline of the operation of the independent operation control device.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of independent operation processing.
[Explanation of symbols]
1 Grid-connected power supply system
3,3a Distribution line
5 AC module (power supply system)
6 Independent operation control device (power supply system)
11 Switch
61 Reference signal supply unit
62 Charger
63 Emergency inverter (second inverter)
64 General control department
65 Battery (secondary battery)
SC1 command signal
PVM solar cell module (solar cell)
VTU inverter unit (inverter)

Claims (6)

太陽電池の出力する直流電力を交流電力に変換する電圧検出電流制御方式の複数個のインバータが配電線に接続され、前記配電線と商用電力系統とが連系保護装置を介して接続されることによって前記インバータと前記商用電力系統との連系が行われるように構成された系統連系電源システムであって、
前記連係保護装置は、系統異常検出回路と開閉器とを含み、前記系統異常検出回路により前記商用電力系統の異常が検出されたときに前記開閉器により前記連系を解除するように構成され、
前記開閉器によって前記連系が解除されたときに、前記配電線に前記商用電力系統と同種の電圧及び周波数の信号を生成して供給する基準信号供給部と、
前記インバータに対して、それぞれの出力する出力電圧又は出力電流を制御するための指令信号を与える統括制御部と、
が設けられてなることを特徴とする系統連系電源システム。
A plurality of voltage detection current control type inverters that convert DC power output from solar cells into AC power are connected to a distribution line, and the distribution line and a commercial power system are connected via an interconnection protection device. A grid-connected power supply system configured to link the inverter and the commercial power system by:
The linkage protection device includes a system abnormality detection circuit and a switch, and is configured to release the connection by the switch when an abnormality of the commercial power system is detected by the system abnormality detection circuit.
A reference signal supply unit that generates and supplies a signal of the same voltage and frequency as the commercial power system to the distribution line when the interconnection is released by the switch;
An overall control unit that gives a command signal for controlling the output voltage or output current to the inverter;
A grid-connected power supply system characterized by comprising:
太陽電池の出力する直流電力を交流電力に変換する電圧検出電流制御方式の複数個のインバータが配電線に接続され、前記配電線と商用電力系統とが連系保護装置を介して接続されることによって前記インバータと前記商用電力系統との連系が行われるように構成された系統連系電源システムであって、
前記連係保護装置は、系統異常検出回路と開閉器とを含み、前記系統異常検出回路により前記商用電力系統の異常が検出されたときに前記開閉器により前記連系を解除するように構成され、
前記開閉器によって前記連系が解除されたときに、前記配電線に前記商用電力系統と同種の電圧及び周波数の信号を生成して供給する基準信号供給部と、
二次電池と、
少なくとも前記連系が解除されたときに前記二次電池を充電するよう、前記配電線に接続された充電器と、
前記連系が解除されたときに、前記インバータに対して、それぞれの出力する出力電流を制御するための指令信号を与える統括制御部と、
が設けられてなることを特徴とする系統連系電源システム。
A plurality of voltage detection current control type inverters that convert DC power output from solar cells into AC power are connected to a distribution line, and the distribution line and a commercial power system are connected via an interconnection protection device. A grid-connected power supply system configured to link the inverter and the commercial power system by:
The linkage protection device includes a system abnormality detection circuit and a switch, and is configured to release the connection by the switch when an abnormality of the commercial power system is detected by the system abnormality detection circuit.
A reference signal supply unit that generates and supplies a signal of the same voltage and frequency as the commercial power system to the distribution line when the interconnection is released by the switch;
A secondary battery,
A charger connected to the distribution line so as to charge the secondary battery at least when the interconnection is released;
An overall control unit that gives a command signal for controlling each output current to the inverter when the interconnection is released;
A grid-connected power supply system characterized by comprising:
前記統括制御部は、前記充電器に入力される入力電流及び入力電圧を検出し、前記入力電圧が所定値を越えないように制御するための前記指令信号を出力するように構成されてなる、
請求項2記載の系統連系電源システム。
The overall control unit is configured to detect an input current and an input voltage input to the charger and output the command signal for controlling the input voltage so as not to exceed a predetermined value.
The grid connection power supply system according to claim 2.
前記統括制御部は、前記二次電池への充電電流を検出し、前記充電電流が適正値を越えないように制御するための前記指令信号を出力するように構成されてなる、
請求項2記載の系統連系電源システム。
The overall control unit is configured to detect a charging current to the secondary battery and output the command signal for controlling the charging current so as not to exceed an appropriate value.
The grid connection power supply system according to claim 2.
前記二次電池を入力電源とする第2のインバータが設けられてなる、
請求項2乃至4のいずれかに記載の系統連系電源システム。
A second inverter having the secondary battery as an input power source is provided;
The grid connection power supply system in any one of Claims 2 thru | or 4.
前記太陽電池と前記インバータとは一体化されてACモジュールが構成され、該ACモジュールが複数個前記配電線に接続されていることを特徴とする請求項1乃至5記載の系統連系電源システム。  6. The grid-connected power supply system according to claim 1, wherein the solar cell and the inverter are integrated to form an AC module, and a plurality of the AC modules are connected to the distribution line.
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