JP3979278B2 - Grid-connected inverter device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池や燃料電池などの直流電源を交流に変換して商用系統と連系する系統連系インバータ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、太陽電池や燃料電池などの直流電源を交流に変換し、商用系統(商用交流電源)と連系して負荷に電力を供給する系統連系インバータ装置が提供されている。
【0003】
図6はこのような系統連系インバータ装置を利用した太陽電池発電システムの一例を示す図で、この発電システムは、日射量に応じた直流電力を得る太陽電池1、この太陽電池1からの直流電力を交流電力に変換する系統連系インバータ装置2、及び商用系統30により構成され、これら系統連系インバータ装置2と商用系統30との間に接続された負荷(図示せず)に対して、系統連系インバータ装置2及び商用系統30の連系運転と商用系統30のみの単独運転とのいずれか一方に切り替えて交流電力を供給するものである(例えば特許文献1参照)。
【0004】
系統連系インバータ装置2は、太陽電池1の出力電圧を昇圧する昇圧回路4、昇圧回路4の出力を交流電圧に変換する正弦波生成回路5、及び正弦波生成回路5の出力を平滑して出力波形を正弦波状の波形とするフィルタ回路6からなるインバータ回路部3と、インバータ回路部3と商用系統30との間に直列に接続された解列開閉器7a,7bと、マイクロコンピュータからなりインバータ回路部3の各スイッチ素子にオン/オフ信号を与える制御回路8とで構成される。昇圧回路4では、日射量に応じて0V〜300V程度の範囲内で絶えず変動する太陽電池1の出力電圧を350V程度まで昇圧しており、この昇圧された直流電圧を入力として正弦波生成回路5でPWM制御を行って交流電圧に変換した後、フィルタ回路6で正弦波生成回路5の出力に含まれるPWMキャリア周波数のリップル成分を平滑することにより正弦波状の交流電圧に変換して出力するものである。
【0005】
昇圧回路4は、太陽電池1の正極側に一端が接続されるリアクトル41と、このリアクトル41の他端にコレクタが接続されエミッタが太陽電池1の負極側に接続されるIGBTのようなスイッチ素子42と、このスイッチ素子42のコレクタにアノードが接続されるダイオード43と、このダイオード43のカソードとスイッチ素子42のエミッタとの間に接続されるコンデンサ44とで、1石式昇圧チョッパとして構成される。昇圧回路4の出力電圧は図示しない電圧検出器によって検出され、その検出信号が制御回路8に入力されており、制御回路8で演算処理を行って決定したデューティ比のパルス信号がスイッチ素子42のゲートに与えられ、昇圧回路4の出力電圧が所定の一定電圧に制御される。
【0006】
正弦波生成回路5は、IGBTのようなスイッチ素子51〜54をフルブリッジ接続して構成され、制御回路8のPWM制御にしたがって各スイッチ素子51〜54をスイッチングして、昇圧回路4からの直流電力を交流電力に変換するものである。
【0007】
フィルタ回路6は、直列接続されたスイッチ素子51,52の接続点に一端が接続されたリアクトル61と、直列接続されたスイッチ素子53,54の接続点に一端が接続されたリアクトル62と、これらリアクトル61,62の他端間に接続されたコンデンサ63とで構成されるLCフィルタからなり、PWMキャリア周波数のリップル成分を平滑して、正弦波生成回路5の出力を正弦波状の電流波形に平滑し、商用系統30に出力するものである。
【0008】
解列開閉器7a,7bは、それぞれ制御回路8からの制御信号によってオン/オフが制御されるリレー等で構成され、インバータ回路部3と商用系統30との間に接続されて、インバータ回路部3と商用系統30との間を連系乃至解列するものである。
【0009】
【特許文献1】
特開平9−215205号公報(第3頁−第4頁、及び、第1図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述した系統連系インバータ装置2では、制御回路8が解列開閉器7a,7bのオン/オフを制御しており、停電などによって商用系統30側の系統電圧に異常が発生した場合や、系統連系インバータ装置2自身に故障などの異常が発生した場合や、ユーザーの操作によって運転動作が停止された場合などに解列開閉器7a,7bをオフにして、インバータ回路部3を商用系統30から解列し、安全性を確保している。
【0011】
しかしながら、解列開閉器7a,7bに用いるリレーで異常電流や接点寿命により接点の溶着現象が発生すると、制御回路8からの制御信号を受けてもインバータ回路部3を解列できないような状況が発生する可能性がある。このような解列開閉器7a,7bの故障による安全性の低下を回避するために、従来の系統連系インバータ装置2では、資源エネルギー庁から提示されているガイドラインに示されるように、解列開閉器7a,7bを2台直列に接続して用いる方式が広く採用されている。
【0012】
このように従来の系統連系インバータ装置2では、解列開閉器の故障による安全性の低下を回避するために、複数台の解列開閉器を直列に接続しているので、解列開閉器の台数が増えてコスト高になるという問題があった。また、1台の解列開閉器が故障する確立よりは低いものの、2台の解列開閉器が同時に溶着する可能性もあり、そのままの状態で系統連系インバータ装置2が運転を開始してしまう虞もあった。
【0013】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、連系運転を開始する前に解列開閉器の異常を検知して、連系運転を中止することのできる低コストの系統連系インバータ装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明では、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン/オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン/オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部の検出結果から求めた端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであるか否かを判定する実効値判定部と、電圧検出部の検出した端子間電圧を商用系統の電源周期の自然数倍の期間積算した結果が略ゼロになるか否かを判定する積算値判定部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出部の検出した端子間電圧をもとに解列開閉器が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しており、制御回路部は、端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであると実効値判定部が判定し、且つ、端子間電圧を積算した結果が略ゼロであると積算値判定部が判定すると、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とする。
【0017】
請求項2の発明では、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン/オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン/オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部の検出結果から零クロス点を検出する零クロス検出部と、当該零クロス検出部が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が商用系統の電源周波数に一致しているか否かを判定する周波数判定部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出部の検出した端子間電圧をもとに解列開閉器が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しており、制御回路部は、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が電源周波数に一致していると周波数判定部が判定すると、解列開閉器の異常と判断することを特徴とする。
【0018】
請求項3の発明では、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン/オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン/オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部の検出結果から求めた端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであるか否かを判定する実効値判定部と、電圧検出部の検出結果から零クロス点を検出する零クロス検出部と、当該零クロス検出部が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が、電源周波数よりも低い所定の基準周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出部の検出した端子間電圧をもとに解列開閉器が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しており、制御回路部は、端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであると実効値判定部が判定し、且つ、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であると周波数判定部が判定すると、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とする。
【0019】
請求項4の発明では、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン/オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン/オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する第1の電圧検出部と、解列開閉器における商用系統側の端子間電圧を検出する第2の電圧検出部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、第1の電圧検出部の検出結果と第2の電圧検出部の検出結果との高低を比較し、第1及び第2の電圧検出部の検出結果が略同じであれば解列開閉器の異常と判断して、連系運転を中止することを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
(参考例)
本発明に係る系統連系インバータ装置を用いる太陽電池発電システムの参考例のブロック図を図1に示す。この発電システムは、日射量に応じた直流電力を得る太陽電池1、この太陽電池1からの直流電力を交流電力に変換する系統連系インバータ装置2、及び商用系統30により構成され、これら系統連系インバータ装置2と商用系統30との間に接続された負荷(図示せず)に対して、系統連系インバータ装置2及び商用系統30の連系運転と商用系統30のみの単独運転とのいずれか一方に切り替えて交流電力を供給するものである。尚、基本的な構成は従来の系統連系インバータ装置と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0022】
系統連系インバータ装置2は、例えば1石式の昇圧チョッパからなり太陽電池1の出力電圧をスイッチ素子でスイッチングすることによって所定の一定電圧に昇圧する昇圧回路4、スイッチ素子をブリッジ接続して構成され昇圧回路4の出力を交流電圧に変換する正弦波生成回路5、及び正弦波生成回路5の出力を平滑して出力波形を正弦波状の波形とするLCフィルタのようなフィルタ回路6からなるインバータ回路部3と、インバータ回路部3と商用系統30との間に直列に接続された解列開閉器7と、マイクロコンピュータからなりインバータ回路部3の各スイッチ素子にオン/オフ信号を与えるとともに、解列開閉器7のオン/オフを制御する制御回路8(制御回路部)とで構成される。
【0023】
昇圧回路4は、日射量に応じて0V〜300V程度の範囲内で絶えず変動する太陽電池1の出力電圧を350V程度まで昇圧しており、この昇圧された直流電圧を入力として正弦波生成回路5でPWM制御を行った後、フィルタ回路6で正弦波生成回路5の出力に含まれるPWMキャリア周波数のリップル成分を平滑することにより正弦波状の交流電圧に変換して出力している。
【0024】
解列開閉器7は、制御回路8からの制御信号によってオン/オフが制御されるリレー等で構成され、インバータ回路部3と商用系統30との間に接続されて、インバータ回路部3(昇圧回路4、正弦波生成回路5、及びフィルタ回路6からなる)と商用系統30との間を連系乃至解列するものである。そして、この解列開閉器7のインバータ回路部3側、及び、商用系統30側の端子間にはそれぞれ電圧検出器9,10が接続されている。
【0025】
電圧検出器10は、解列開閉器7における商用系統30側の端子間電圧を検出するものであり、その検出信号は制御回路8に入力される。制御回路8は、電圧検出器10の検出信号をもとに、停電等により発生する系統電圧の過電圧、電圧低下、周波数異常などの系統異常状態の有無を判断し、系統異常状態を検出すると解列開閉器7を遮断するとともに、インバータ回路部3の動作を停止させ、例えば液晶ディスプレイからなるモニタ11に異常情報を表示させる。
【0026】
また、電圧検出部たる電圧検出器9は、解列開閉器7におけるインバータ回路部3側の端子間電圧を検出しており、その検出信号は制御回路8に入力されている。
【0027】
ここで、制御回路8は、インバータ回路部3の動作を停止させるとともに解列開閉器7をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出器9の検出結果を取り込み、電圧検出器9の検出した端子間電圧と所定のしきい値との高低を比較している。そして、解列開閉器7をオンさせる信号が入力されていないにも関わらず、電圧検出器9の端子間電圧が所定のしきい値よりも高ければ、制御回路8は、解列開閉器7に接点溶着などの異常が発生したと判断して、インバータ回路部3を停止状態にし、連系運転を中止するとともに、異常情報をモニタ11に表示させる。
【0028】
このように、本参考例では連系運転を開始する直前の状態で、解列開閉器7におけるインバータ回路部3側の端子間電圧を電圧検出器9で検出し、電圧検出器9で検出された端子間電圧をもとに解列開閉器7の動作が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しているので、解列開閉器7が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように、解列開閉器7が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止するために、複数台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器7の台数が1台で済むので、系統連系インバータ装置のコストダウンを図ることができる。また、後述する実施形態4のように、解列開閉器7のインバータ回路部3側及び商用系統30側の端子間電圧をそれぞれ検出して、それらの検出結果を比較する場合に比べて、電圧検出器の数が1つで済むという利点もある。
【0029】
(実施形態1)
本発明の実施形態1を図2に基づいて説明する。尚、系統連系インバータ装置の主回路の構成は上述の参考例と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0030】
本実施形態では、参考例で説明した系統連系インバータ装置において、電圧検出器9の検出信号をもとに解列開閉器7の端子間電圧の実効値を求める実効値検出部12と、実効値検出部12の検出した実効値と所定の基準レベルとの高低を判定する実効値判定部13と、電圧検出器9の検出した端子間電圧を商用系統30の電源周期の自然数倍の期間(本実施形態では例えば一周期の間)積算する積算部14と、積算部14の積算結果が略ゼロになるか否かを判定する積算値判定部15と、実効値判定部13の判定結果と積算値判定部15の判定結果との論理積を求めるANDゲート16とを設けており、制御回路8はANDゲート16の出力信号をもとに解列開閉器7の異常の有無を判別している。
【0031】
実効値判定部13は、実効値検出部12の出力と所定の基準レベルV1との高低を比較するコンパレータCP1からなり、実効値検出部12の出力が基準レベルV1を上回るとコンパレータCP1の出力はハイになる。ここで、基準レベルV1は商用系統30の電源電圧の実効値レベルに対応した電圧値に設定されており、実効値検出部12の出力が商用系統30の電源電圧の実効値レベルであれば、コンパレータCP1の出力はハイになる。
【0032】
積算値判定部15は、積算部14の出力と所定の基準レベルV2との高低を比較するコンパレータCP2と、積算部14の出力と所定の基準レベルV3との高低を比較するコンパレータCP3と、コンパレータCP2,CP3の出力の論理積を出力するANDゲート15aとで構成される。ここで、積算部14の出力が基準レベルV2よりも低ければコンパレータCP2の出力はハイに、積算部14の出力が基準レベル(−V3)よりも高ければコンパレータCP3の出力はハイになる。尚、基準レベルV2はゼロボルト付近の正の電圧値に、(−V3)はゼロボルト付近の負の電圧値にそれぞれ設定されている。而して、積算部14の出力が基準レベルV2よりも低く、且つ、基準レベル(−V3)よりも高ければ、つまり解列開閉器7におけるインバータ回路部3側の端子間電圧を電源周期の一周期に亘って積算した結果がゼロレベル付近であれば、積算値判定部15の出力はハイになる。
【0033】
ANDゲート16には実効値判定部13の判定結果と積算値判定部15の判定結果とが入力されており、実効値判定部13及び積算値判定部15の出力が共にハイになると、すなわち実効値検出部12の出力が基準レベルV1を上回り、且つ、積算部14の出力がゼロ付近になると、ANDゲート16の出力はハイになる。
【0034】
ここで、制御回路8は、インバータ回路部3の動作を停止させるとともに解列開閉器7をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、ANDゲート16の出力を取り込み、この出力をもとに解列開閉器7が正常か否かを判断している。そして、解列開閉器7をオンさせる信号が入力されていないにも関わらず、ANDゲート16の出力がハイになっていると、つまり実効値検出部12が検出した端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値に略等しくなり、且つ、端子間電圧を電源周期の自然数倍した期間積算した結果が略ゼロになると、制御回路8は、解列開閉器7に接点溶着などの異常が発生したと判断して、インバータ回路部3を停止状態にし、連系運転を中止するとともに、異常情報をモニタ11に表示させる。
【0035】
このように、本実施形態では連系運転を開始する直前の状態で、解列開閉器7におけるインバータ回路部3側の端子間電圧を電圧検出器9で検出し、電圧検出器9で検出された端子間電圧をもとに解列開閉器7の動作が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しているので、解列開閉器7が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように、解列開閉器7が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止するために、複数台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器7の台数が1台で済むので、系統連系インバータ装置のコストダウンを図ることができる。
【0036】
(実施形態2)
本発明の実施形態2を図3に基づいて説明する。尚、系統連系インバータ装置の主回路の構成は上述の参考例と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0037】
本実施形態では、参考例で説明した系統連系インバータ装置において、電圧検出器9の検出信号をもとに零クロス点を検出する零クロス検出部17と、零クロス検出部17が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が、商用系統30の電源周波数(50又は60Hz)と略同じか否かを判定する周波数判定部18とを設けている。
【0038】
零クロス検出部17は、電圧検出器9の検出信号の正負を判定するコンパレータCP4からなり、解列開閉器7の端子間電圧の零クロス点の前後では、コンパレータCP4の出力がハイからロー、或いはローからハイに反転する。而して、周波数判定部18では、零クロス検出部17の出力のハイ/ローをもとに零クロス点を検出する時間間隔を求めることができ、この時間間隔から求めた周波数が電源周波数に一致するか否かを判定して、その判定結果を制御回路8に出力している。
【0039】
ここで、制御回路8は、インバータ回路部3の動作を停止させるとともに解列開閉器7をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、周波数判定部18の判定結果を取り込み、この判定結果をもとに解列開閉器7が正常か否かを判断しており、解列開閉器7をオンさせる信号が入力されていないにも関わらず、解列開閉器7におけるインバータ回路部3側の端子間電圧の周波数が商用系統30の電源周波数に略一致していれば、解列開閉器7に接点溶着などの異常が発生していると判断して、インバータ回路部3を停止状態にし、連系運転を中止するとともに、異常情報をモニタ11に表示させる。
【0040】
このように、本実施形態では連系運転を開始する直前の状態で、解列開閉器7におけるインバータ回路部3側の端子間電圧を電圧検出器9で検出し、電圧検出器9で検出された端子間電圧をもとに解列開閉器7の動作が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しているので、解列開閉器7が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように、解列開閉器7が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止するために、複数台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器7の台数が1台で済むので、系統連系インバータ装置のコストダウンを図ることもできる。また、本実施形態では、実施形態1又は参考例のように電圧検出器9で検出した端子間電圧の電圧レベルや実効値レベルの判定を行っていないので、電圧レベルや実効値レベルの判定に用いる基準レベルの管理が不要になり、解列開閉器7の異常を判定する回路部分の構成を簡単にできる。
【0041】
(実施形態3)
本発明の実施形態3を図4に基づいて説明する。尚、系統連系インバータ装置の主回路の構成は上述の参考例と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0042】
本実施形態では、参考例で説明した系統連系インバータ装置において、電圧検出器9の検出信号をもとに零クロス点を検出する零クロス検出部17と、零クロス検出部17が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が所定の基準周波数(例えば30Hz)以上であるか否かを判定する周波数判定部19と、電圧検出器9の検出信号をもとに解列開閉器7の端子間電圧の実効値を求める実効値検出部12と、実効値検出部12の検出した実効値と所定の基準レベルとの高低を判定する実効値判定部13と、周波数判定部19の判定結果と実効値判定部13の判定結果との論理積を求めるANDゲート20とを設けており、制御回路8はANDゲート20の出力信号をもとに解列開閉器7の異常の有無を判別している。
【0043】
零クロス検出部17は、電圧検出器9の検出信号の正負を判定するコンパレータCP4からなり、解列開閉器7の端子間電圧の零クロス点の前後では、コンパレータCP4の出力がハイからロー、或いはローからハイに反転する。而して、周波数判定部19では、零クロス検出部17の出力をもとに零クロス点を検出する時間間隔を求めることができ、この時間間隔から求めた周波数が所定の基準周波数以上であるか否かを判定して、その判定結果をANDゲート20に出力する。尚、基準周波数としては商用周波数である50Hz以下の値であれば、検出時限に応じた適宜の値に設定することができ、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であれば周波数判定部19の出力はハイに、基準周波数未満であれば周波数判定部19の出力はローになる。
【0044】
実効値判定部13は、実効値検出部12の出力と所定の基準レベルV1との高低を比較するコンパレータCP1からなり、実効値検出部12の出力が基準レベルV1を上回るとコンパレータCP1の出力はハイになる。なお、基準レベルV1は商用系統30の実効値レベルに対応した電圧に設定されており、実効値検出部12の検出した端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値レベルであれば、コンパレータCP1の出力はハイになる。
【0045】
ANDゲート20には周波数判定部19の出力と実効値判定部13の出力とが入力されており、周波数判定部19及び実効値判定部13の出力が共にハイになると、すなわち零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であり、且つ、実効値検出部12の出力が基準レベルV1を上回ると、ANDゲート16の出力はハイになる。
【0046】
ここで、制御回路8は、インバータ回路部3の動作を停止させるとともに解列開閉器7をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、ANDゲート20の出力を取り込み、この出力をもとに解列開閉器7が正常か否かを判断している。そして、解列開閉器7をオンさせる信号が入力されていないにも関わらず、ANDゲート20の出力がハイになっていると、つまり零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であり、且つ、実効値検出部12の検出した端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値レベルであると、制御回路8は、解列開閉器7に接点溶着などの異常が発生して、インバータ回路部3側の端子間に商用系統30の電源電圧が現れたものと判断し、インバータ回路部3を停止状態にして、連系運転を中止するとともに、異常情報をモニタ11に表示させる。
【0047】
このように、本実施形態では連系運転を開始する直前の状態で、解列開閉器7におけるインバータ回路部3側の端子間電圧を電圧検出器9で検出し、電圧検出器9で検出された端子間電圧をもとに解列開閉器7の動作が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しているので、解列開閉器7が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように、解列開閉器7が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止するために、複数台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器7の台数が1台で済むので、系統連系インバータ装置のコストダウンを図ることができる。また本実施形態では、実施形態2に比べて、電圧検出器9で検出した端子間電圧の実効値レベルを判定する回路が必要になるものの、実効値レベルの判定に用いる基準レベルや基準周波数の設定が大まかでよいので、設定作業を簡略化できるという効果がある。
【0048】
(実施形態4)
本発明の実施形態4を図5に基づいて説明する。尚、系統連系インバータ装置の主回路の構成は上述した参考例と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0049】
上述の実施形態1〜3及び参考例では、電圧検出器9を用いて解列開閉器7におけるインバータ回路部3側の端子間電圧を検出し、この検出信号のみから解列開閉器7が正常か否かを判定しているのに対して、本実施形態では、第1の電圧検出部たる電圧検出器9で解列開閉器7におけるインバータ回路部3側の端子間電圧を検出するとともに、第2の電圧検出部たる電圧検出器10で解列開閉器7における商用系統30側の端子間電圧を検出し、両電圧検出器9,10の検出信号をもとに解列開閉器7が正常か否かを判定している。
【0050】
すなわち、電圧検出器9の出力と電圧検出器10の出力との差分を求める差動増幅器21を設け、制御回路8が、インバータ回路部3の動作を停止させるとともに解列開閉器7をオフにした連系運転を開始する直前の状態において差動増幅器21の出力を取り込み、この出力をもとに解列開閉器7が正常か否かを判断している。そして、解列開閉器7をオンさせる信号が入力されていないにも関わらず、差動増幅器21の出力が略ゼロになる状態(電圧検出器9の出力と電圧検出器10の出力とが略同じになる状態)が一定時間継続すると、制御回路8は、解列開閉器7で接点溶着などの異常が発生してインバータ回路部3側の端子間に商用系統30の電源電圧が現れたものと判断し、インバータ回路部3を停止状態にして、連系運転を中止するとともに、異常情報をモニタ11に表示させる。
【0051】
上述の実施形態1〜3及び参考例のように電圧検出器9で検出したインバータ回路部3側の端子間電圧のみから、解列開閉器7が正常か否かを判定している場合には、判定以前にインバータ回路部3が動作していると、フィルタ回路6を構成するコンデンサに電圧が残っている可能性があり、解列開閉器7を遮断していてもこの残留電圧を電圧検出器9が検出することで誤検出する虞があるが、本実施形態では電圧検出器9,10により解列開閉器7の両側の端子間電圧を検出して、両者が一致するか否かを判定しているので、残留電圧を検出することによる誤検知を防止できる。
【0052】
尚、上述の各実施形態では直流電源として太陽電池1を用い、太陽電池1の出力を昇圧し、昇圧した電圧を交流に変換して商用系統と連系しているが、直流電源を太陽電池1に限定する趣旨のものではなく、燃料電池などの直流電源を用いても良いことは言うまでもない。
【0053】
【発明の効果】
上述のように、請求項1の発明は、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン/オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン/オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部の検出結果から求めた端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであるか否かを判定する実効値判定部と、電圧検出部の検出した端子間電圧を商用系統の電源周期の自然数倍の期間積算した結果が略ゼロになるか否かを判定する積算値判定部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出部の検出した端子間電圧をもとに解列開閉器が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しており、制御回路部は、端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであると実効値判定部が判定し、且つ、端子間電圧を積算した結果が略ゼロであると積算値判定部が判定すると、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とし、解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、電圧検出部により検出されたインバータ回路部側の端子間電圧のみから、解列開閉器が正常であるか否かを判定でき、制御回路では解列開閉器が異常と判断すると連系運転を中止しているので、解列開閉器が故障している状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように安全性を確保するために2台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器の個数を減らしてコストダウンを図ることができる。また、解列開閉器のインバータ回路部側及び商用系統側の端子間電圧をそれぞれ検出して、それらの検出結果を比較する場合に比べて、電圧検出部の数が1つで済むという利点もある。
【0055】
しかも、解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、電圧検出部の検出した端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じになり、且つ、端子間電圧を電源周期の自然数倍の期間積算した結果が略ゼロになることから、解列開閉器の異常を確実に判別することができる。
【0056】
請求項2の発明は、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン/オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン/オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部の検出結果から零クロス点を検出する零クロス検出部と、当該零クロス検出部が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が商用系統の電源周波数に一致しているか否かを判定する周波数判定部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出部の検出した端子間電圧をもとに解列開閉器が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しており、制御回路部は、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が電源周波数に一致していると周波数判定部が判定すると、解列開閉器の異常と判断することを特徴とし、制御回路では解列開閉器が異常と判断すると連系運転を中止しているので、解列開閉器が故障している状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように安全性を確保するために2台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器の個数を減らしてコストダウンを図ることができる。また、解列開閉器のインバータ回路部側及び商用系統側の端子間電圧をそれぞれ検出して、それらの検出結果を比較する場合に比べて、電圧検出部の数が1つで済むという利点もある。しかも解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、端子間電圧の零クロス点の検出間隔から求めた周波数が電源周波数に一致することから、解列開閉器の異常を確実に判別することができる。しかも、請求項1の発明のように端子間電圧の電圧レベルを基準値と比較する回路がないので、基準値の設定が不要になり、判定を行う回路の構成を簡単にできる。
【0057】
請求項3の発明は、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン/オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン/オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部の検出結果から求めた端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであるか否かを判定する実効値判定部と、電圧検出部の検出結果から零クロス点を検出する零クロス検出部と、当該零クロス検出部が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が、電源周波数よりも低い所定の基準周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出部の検出した端子間電圧をもとに解列開閉器が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しており、制御回路部は、端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであると実効値判定部が判定し、且つ、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であると周波数判定部が判定すると、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とし、制御回路では解列開閉器が異常と判断すると連系運転を中止しているので、解列開閉器が故障している状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように安全性を確保するために2台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器の個数を減らしてコストダウンを図ることができる。また、解列開閉器のインバータ回路部側及び商用系統側の端子間電圧をそれぞれ検出して、それらの検出結果を比較する場合に比べて、電圧検出部の数が1つで済むという利点もある。しかも解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、電圧検出部の検出した端子間電圧の実効値が商用系統の実効値と略同じになり、且つ、端子間電圧の零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上になることから、解列開閉器の異常を確実に判別することができる。さらに、請求項2の発明に比べて端子間電圧の実効値を基準値と比較する部分が増えるものの、判定に用いる基準周波数の設定が大まかで良いので、基準周波数の設定作業が簡単になるという効果もある。
【0058】
請求項4の発明は、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン/オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン/オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する第1の電圧検出部と、解列開閉器における商用系統側の端子間電圧を検出する第2の電圧検出部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、第1の電圧検出部の検出結果と第2の電圧検出部の検出結果との高低を比較し、第1及び第2の電圧検出部の検出結果が略同じであれば解列開閉器の異常と判断して、連系運転を中止することを特徴とし、解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、第1及び第2の電圧検出部により検出されたインバータ回路部側の端子間電圧と商用系統側の端子間電圧とをもとに、解列開閉器が正常であるか否かを判定でき、制御回路は解列開閉器が異常であると判断すると連系運転を中止しているので、解列開閉器が故障している状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように安全性を確保するために2台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器の個数を減らしてコストダウンを図ることができる。また、制御回路が、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧のみから解列開閉器が正常か否かを判定する場合は、判定以前にインバータ回路部が動作してインバータ回路部側の端子間に電圧が残っていると、この残存電圧を誤検出する虞があるが、第1及び第2の電圧検出部により検出されたインバータ回路部側の端子間電圧と商用系統側の端子間電圧が略同じであれば、解列開閉器が異常であると判定しているので、残存電圧による誤検出を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例の系統連系インバータ装置を用いた太陽電池発電システムのブロック図である。
【図2】実施形態1の系統連系インバータ装置の要部を示すブロック図である。
【図3】実施形態2の系統連系インバータ装置の要部を示すブロック図である。
【図4】実施形態3の系統連系インバータ装置の要部を示すブロック図である。
【図5】実施形態4の系統連系インバータ装置の要部を示すブロック図である。
【図6】従来の系統連系インバータ装置を用いた太陽電池発電システムのブロック回路図である。
【符号の説明】
1 太陽電池
2 系統連系インバータ装置
3 インバータ回路部
4 昇圧回路
5 正弦波生成回路
6 フィルタ回路
7 解列開閉器
8 制御回路
9 電圧検出器
30 商用系統[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a grid-connected inverter device that converts a DC power source such as a solar cell or a fuel cell into AC and links it to a commercial system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is provided a grid-connected inverter device that converts a DC power source such as a solar cell or a fuel cell into AC and links the commercial power source (commercial AC power source) to supply power to a load.
[0003]
FIG. 6 is a diagram showing an example of a solar battery power generation system using such a grid-connected inverter device. This power generation system includes a
[0004]
The grid
[0005]
The
[0006]
The sine
[0007]
The filter circuit 6 includes a
[0008]
The
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-9-215205 (
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the grid-connected
[0011]
However, if contact welding occurs due to abnormal current or contact life in the relays used for the
[0012]
As described above, in the conventional grid-connected
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to detect an abnormality of the disconnection switch before starting the interconnection operation and to stop the interconnection operation. An object of the present invention is to provide a low-cost grid-connected inverter device.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an inverter circuit unit that converts DC power of a DC power source into AC power by switching with a switching element and supplies the AC power to the commercial system side, Controlling the output of the inverter circuit unit by controlling the on / off of the switch element and the disconnecting switch provided between the system and linking or disconnecting between the inverter circuit unit and the commercial system A control circuit unit for connecting or disconnecting the inverter circuit unit by controlling on / off of the disconnection switch; and a voltage detection unit for detecting a voltage between terminals on the inverter circuit unit side in the disconnection switch;The effective value determination unit for determining whether the effective value of the inter-terminal voltage obtained from the detection result of the voltage detection unit is substantially the same as the effective value of the commercial power supply voltage, and the inter-terminal voltage detected by the voltage detection unit An integrated value determination unit that determines whether or not the result of integration for a period that is a natural number times the power cycle of the commercial system is substantially zero;The control circuit unit is connected and disconnected based on the voltage between the terminals detected by the voltage detection unit immediately before starting the interconnection operation with the inverter circuit unit stopped and the disconnection switch turned off. If the vessel is normal or notIn the control circuit unit, the effective value determination unit determines that the effective value of the inter-terminal voltage is substantially the same as the effective value of the commercial power supply voltage, and the result of integrating the inter-terminal voltage is substantially zero. And the integrated value determination unit determines that the disconnect switch is abnormal.It is characterized by that.
[0017]
Claim2In the invention ofAn inverter circuit unit that converts the DC power of the DC power source into AC power by switching with a switch element and supplies the AC power to the commercial system side, and is provided between the inverter circuit unit and the commercial system. A disconnecting switch for connecting or disconnecting between the switching circuit and an inverter circuit by controlling on / off of the switching element to control the output of the inverter circuit unit and controlling the on / off of the disconnecting switch. A control circuit unit that interconnects or disconnects the unit, a voltage detection unit that detects a voltage between terminals on the inverter circuit unit side in the disconnection switch,Whether or not the zero cross detection unit that detects the zero cross point from the detection result of the voltage detection unit and the frequency obtained from the time interval at which the zero cross detection unit detects the zero cross point matches the power supply frequency of the commercial system A frequency determination unit for determiningThe control circuit unit is connected and disconnected based on the voltage between the terminals detected by the voltage detection unit immediately before starting the interconnection operation with the inverter circuit unit stopped and the disconnection switch turned off. If it is determined that the vessel is normal or not, the grid operation is stopped.The control circuit unit determines that the disconnection switch is abnormal when the frequency determination unit determines that the frequency obtained from the zero-crossing point detection interval matches the power supply frequency.
[0018]
Claim3In the invention ofAn inverter circuit unit that converts the DC power of the DC power source into AC power by switching with a switch element and supplies the AC power to the commercial system side, and is provided between the inverter circuit unit and the commercial system. A disconnecting switch for connecting or disconnecting between the switching circuit and an inverter circuit by controlling on / off of the switching element to control the output of the inverter circuit unit and controlling the on / off of the disconnecting switch. A control circuit unit that interconnects or disconnects the unit, a voltage detection unit that detects a voltage between terminals on the inverter circuit unit side in the disconnection switch,An effective value determination unit that determines whether or not the effective value of the inter-terminal voltage obtained from the detection result of the voltage detection unit is substantially the same as the effective value of the commercial power supply voltage, and a zero cross point from the detection result of the voltage detection unit A zero cross detection unit for detecting, and a frequency determination unit for determining whether or not a frequency obtained from a time interval at which the zero cross detection unit detects a zero cross point is equal to or higher than a predetermined reference frequency lower than the power supply frequency;The control circuit unit is connected and disconnected based on the voltage between the terminals detected by the voltage detection unit immediately before starting the interconnection operation with the inverter circuit unit stopped and the disconnection switch turned off. If it is determined that the vessel is normal or not, the grid operation is stopped.The control circuit unit determines that the effective value determination unit determines that the effective value of the inter-terminal voltage is substantially the same as the effective value of the commercial power supply voltage, and the frequency obtained from the detection interval of the zero cross point is equal to or higher than the reference frequency. When the frequency determination unit determines, the disconnect switch is determined to be abnormal.
[0019]
Claim4In the invention, the inverter circuit unit that converts the DC power of the DC power source into AC power by switching with a switching element and supplies the AC power to the commercial system side, and is provided between the inverter circuit unit and the commercial system. Disconnection switch that connects or disconnects the power supply unit and the commercial system, and controls the output of the inverter circuit by controlling the on / off of the switch element, and also controls the on / off of the disconnection switch A control circuit unit that interconnects or disconnects the inverter circuit unit, a first voltage detection unit that detects a voltage between terminals on the inverter circuit unit side in the disconnection switch, and a commercial system side in the disconnection switch A second voltage detection unit that detects a voltage between the terminals, the control circuit unit is in a state immediately before starting the interconnection operation with the inverter circuit unit stopped and the disconnection switch turned off, Compare the detection result of the first voltage detection unit with the detection result of the second voltage detection unit, and if the detection results of the first and second voltage detection units are substantially the same, Judgment is made and the interconnection operation is stopped.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
(Reference example)
According to the present inventionOf solar power generation system using grid-connected inverter deviceReference exampleA block diagram is shown in FIG. This power generation system includes a
[0022]
The grid-connected
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
Here, the
[0028]
in this way,Reference exampleIn the state immediately before starting the interconnection operation, the voltage between the terminals on the
[0029]
(Embodiment1)
Embodiment of the present invention1Will be described with reference to FIG. The main circuit configuration of the grid-connected inverter device isReference example aboveTherefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0030]
In this embodiment,Explained in the reference exampleIn the grid-connected inverter device, an effective
[0031]
The effective
[0032]
The integrated
[0033]
The determination result of the effective
[0034]
Here, the
[0035]
As described above, in the present embodiment, the voltage between the terminals on the
[0036]
(Embodiment2)
Embodiment of the present invention2Will be described with reference to FIG. The main circuit configuration of the grid-connected inverter device isReference example aboveTherefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0037]
In this embodiment,Explained in the reference exampleIn the grid-connected inverter device, the zero
[0038]
The zero
[0039]
Here, the
[0040]
As described above, in the present embodiment, the voltage between the terminals on the
[0041]
(Embodiment3)
Embodiment of the present invention3Will be described with reference to FIG. The configuration of the main circuit of the grid-connected inverter device isReference example aboveTherefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0042]
In this embodiment,Explained in the reference exampleIn the grid-connected inverter device, the zero
[0043]
The zero
[0044]
The effective
[0045]
The AND
[0046]
Here, the
[0047]
As described above, in the present embodiment, the voltage between the terminals on the
[0048]
(Embodiment4)
Embodiment of the present invention4Will be described with reference to FIG. The configuration of the main circuit of the grid-connected inverter device isReference example aboveTherefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0049]
[0050]
That is, a
[0051]
[0052]
In each of the above-described embodiments, the
[0053]
【The invention's effect】
As described above, the invention of
[0055]
Moreover,When the contacts of the disconnect switch are welded, the power supply voltage of the commercial system appears between the terminals on the inverter circuit side of the disconnect switch, so the effective value of the voltage across the terminals detected by the voltage detector is the commercial power supply. Since the result of integrating the inter-terminal voltage for a period that is a natural number multiple of the power cycle becomes substantially zero, the abnormality of the disconnecting switch can be reliably determined.
[0056]
Claim2The invention ofAn inverter circuit unit that converts the DC power of the DC power source into AC power by switching with a switch element and supplies the AC power to the commercial system side, and is provided between the inverter circuit unit and the commercial system. A disconnecting switch for connecting or disconnecting between the switching circuit and an inverter circuit by controlling on / off of the switching element to control the output of the inverter circuit unit and controlling the on / off of the disconnecting switch. A control circuit unit that interconnects or disconnects the unit, a voltage detection unit that detects a voltage between terminals on the inverter circuit unit side in the disconnection switch,Whether or not the zero cross detection unit that detects the zero cross point from the detection result of the voltage detection unit and the frequency obtained from the time interval at which the zero cross detection unit detects the zero cross point matches the power supply frequency of the commercial system A frequency determination unit for determiningThe control circuit unit is connected and disconnected based on the voltage between the terminals detected by the voltage detection unit immediately before starting the interconnection operation with the inverter circuit unit stopped and the disconnection switch turned off. If it is determined that the vessel is normal or not, the grid operation is stopped.The control circuit unit is characterized by determining that the disconnection switch is abnormal when the frequency determination unit determines that the frequency obtained from the zero-cross point detection interval matches the power supply frequency,Since the control circuit stops the interconnection operation when it is determined that the disconnect switch is abnormal, it is possible to prevent the interconnect operation from being started in a state where the disconnect switch is out of order. Therefore, unlike the conventional grid-connected inverter device, it is not necessary to connect two disconnecting switches in series in order to ensure safety, and the cost can be reduced by reducing the number of disconnecting switches. it can. In addition, there is an advantage that only one voltage detection unit is required compared to the case where the voltage between terminals on the inverter circuit unit side and the commercial system side of the disconnection switch is detected and the detection results are compared. is there. MoreoverWhen the contact of the disconnection switch is welded, the power supply voltage of the commercial system appears between the terminals on the inverter circuit side of the disconnection switch, so the frequency obtained from the detection interval of the zero cross point of the voltage between the terminals is Since it matches the power supply frequency, it is possible to reliably determine abnormality of the disconnect switch. And claims1Since there is no circuit for comparing the voltage level of the inter-terminal voltage with the reference value as in the present invention, setting of the reference value becomes unnecessary, and the configuration of the circuit for performing the determination can be simplified.
[0057]
Claim3The invention ofAn inverter circuit unit that converts the DC power of the DC power source into AC power by switching with a switch element and supplies the AC power to the commercial system side, and is provided between the inverter circuit unit and the commercial system. A disconnecting switch for connecting or disconnecting between the switching circuit and an inverter circuit by controlling on / off of the switching element to control the output of the inverter circuit unit and controlling the on / off of the disconnecting switch. A control circuit unit that interconnects or disconnects the unit, a voltage detection unit that detects a voltage between terminals on the inverter circuit unit side in the disconnection switch,An effective value determination unit that determines whether or not the effective value of the inter-terminal voltage obtained from the detection result of the voltage detection unit is substantially the same as the effective value of the commercial power supply voltage, and a zero cross point from the detection result of the voltage detection unit A zero cross detection unit for detecting, and a frequency determination unit for determining whether or not a frequency obtained from a time interval at which the zero cross detection unit detects a zero cross point is equal to or higher than a predetermined reference frequency lower than the power supply frequency;The control circuit unit is connected and disconnected based on the voltage between the terminals detected by the voltage detection unit immediately before starting the interconnection operation with the inverter circuit unit stopped and the disconnection switch turned off. If it is determined that the vessel is normal or not, the grid operation is stopped.The control circuit unit determines that the effective value determination unit determines that the effective value of the inter-terminal voltage is substantially the same as the effective value of the commercial power supply voltage, and the frequency obtained from the detection interval of the zero cross point is equal to or higher than the reference frequency. And the frequency determination unit determines that the disconnect switch is abnormal,Since the control circuit stops the interconnection operation when it is determined that the disconnect switch is abnormal, it is possible to prevent the interconnect operation from being started in a state where the disconnect switch is out of order. Therefore, unlike the conventional grid-connected inverter device, it is not necessary to connect two disconnecting switches in series in order to ensure safety, and the cost can be reduced by reducing the number of disconnecting switches. it can. In addition, there is an advantage that only one voltage detection unit is required compared to the case where the voltage between terminals on the inverter circuit unit side and the commercial system side of the disconnection switch is detected and the detection results are compared. is there. MoreoverWhen the contact of the disconnect switch is welded, the power supply voltage of the commercial system appears between the terminals on the inverter circuit side of the disconnect switch, so the effective value of the voltage across the terminals detected by the voltage detector is And the frequency obtained from the detection interval of the zero cross point of the voltage between the terminals is equal to or higher than the reference frequency, so that the disconnection switch abnormality can be reliably determined. And claims2Although the portion for comparing the effective value of the inter-terminal voltage with the reference value is increased as compared with the present invention, since the setting of the reference frequency used for the determination is rough, there is an effect that the setting operation of the reference frequency is simplified.
[0058]
Claim4The invention is provided with an inverter circuit unit that converts DC power of a DC power source into AC power by switching with a switching element and supplies the AC power to the commercial system side, and is provided between the inverter circuit unit and the commercial system. Disconnection switch that connects or disconnects the power supply unit and the commercial system, and controls the output of the inverter circuit by controlling the on / off of the switch element, and also controls the on / off of the disconnection switch A control circuit unit that interconnects or disconnects the inverter circuit unit, a first voltage detection unit that detects a voltage between terminals on the inverter circuit unit side in the disconnection switch, and a commercial system side in the disconnection switch A second voltage detection unit that detects a voltage between the terminals, and the control circuit unit stops the inverter circuit unit and immediately turns off the disconnection switch, If the detection result of the first voltage detection unit is substantially the same as the detection result of the second voltage detection unit, it is determined that the disconnection switch is abnormal. When the contact of the disconnection switch is welded, the power supply voltage of the commercial system appears between the terminals on the inverter circuit side of the disconnection switch. Based on the voltage between the terminals on the inverter circuit side detected by the first and second voltage detectors and the voltage between the terminals on the commercial system side, it can be determined whether the disconnect switch is normal or not. When the circuit determines that the disconnect switch is abnormal, the circuit operation is stopped, so that it is possible to prevent the interconnect operation from being started in a state where the disconnect switch is out of order. Therefore, unlike the conventional grid-connected inverter device, it is not necessary to connect two disconnecting switches in series in order to ensure safety, and the cost can be reduced by reducing the number of disconnecting switches. it can. In addition, when the control circuit determines whether the disconnect switch is normal only from the voltage across the terminals on the inverter circuit side of the disconnect switch, the inverter circuit unit operates before the determination and the inverter circuit side If there is a voltage remaining between the terminals, the residual voltage may be erroneously detected, but the voltage between the terminals on the inverter circuit side detected by the first and second voltage detectors and the terminal on the commercial system side If the inter-voltage is substantially the same, it is determined that the disconnect switch is abnormal, so that erroneous detection due to the residual voltage can be prevented.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]Reference exampleIt is a block diagram of a solar cell power generation system using the grid-connected inverter device.
FIG. 21It is a block diagram which shows the principal part of the grid connection inverter apparatus of this.
FIG. 32It is a block diagram which shows the principal part of the grid connection inverter apparatus of this.
FIG. 4 Embodiment3It is a block diagram which shows the principal part of the grid connection inverter apparatus of this.
FIG. 5 is an embodiment.4It is a block diagram which shows the principal part of the grid connection inverter apparatus of this.
FIG. 6 is a block circuit diagram of a solar cell power generation system using a conventional grid-connected inverter device.
[Explanation of symbols]
1 Solar cell
2 grid-connected inverter device
3 Inverter circuit
4 Booster circuit
5 Sine wave generator
6 Filter circuit
7 Disconnection switch
8 Control circuit
9 Voltage detector
30 Commercial system
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