JP4293673B2 - 複数のインバータを有する電源システムの運転方法 - Google Patents
複数のインバータを有する電源システムの運転方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4293673B2 JP4293673B2 JP11245399A JP11245399A JP4293673B2 JP 4293673 B2 JP4293673 B2 JP 4293673B2 JP 11245399 A JP11245399 A JP 11245399A JP 11245399 A JP11245399 A JP 11245399A JP 4293673 B2 JP4293673 B2 JP 4293673B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inverter
- power
- inverters
- output
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池、風力発電、燃料電池など発電量が変化する直流電源の直流出力を複数のインバータで交流出力に変換して系統に供給する電源システムに係り、インバータを高効率で運転するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような電源システムとして、太陽電池を用いた太陽光発電システムが一般に知られている。図６は、従来の太陽光発電システムのシステム概要図であり、家屋の屋根上に複数の太陽電池（直流電源）１０１を設置し、これらの太陽電池１０１で発電される直流出力は接続箱１０２で１つにまとめられた後インバータ１０３を介して交流出力に変換される。この後、分電盤１０４を介して家庭内の屋内配線と商用の電力系統１０６に電力が供給されるように構成されている。尚１０５は屋内配線に接続された家庭内負荷である。
【０００３】
一般にインバータは低出力時にその効率が極端に低下するという特性があり、太陽光発電システムの予想最大発電量に合わせて単一のインバータで直流／交流の変換を行うと、低出力時に直流／交流の変換効率が低下する課題があった。斯かる課題を解決するために、たとえば特開平６−１６５５１３号公報には少出力のインバータを複数台並列接続して太陽電池の発電量に合わせて運転するインバータの数を変え、低出力時の変換効率の低下を抑制するものでが記載されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
斯かる従来の方法では単に出力電流に応じてインバータの運転台数を決定しているに過ぎず、運転するインバータの選択に関しては何ら考慮されていない。このため、低出力時には特定のインバータのみが運転され、他のインバータは出力が増大したときのみ運転されることとなるため、上記特定のインバータの運転時間が他のインバータに比べて長時間に及ぶことになる。このため、運転時間が長時間に至る特定のインバータの寿命が他のインバータに比べて早くつきることとなるこという課題があった。
【０００５】
さらには、複数のインバータのうち、上記特定のインバータが故障すると、システム全体が動作しなくなる、という課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決するために本発明は、発電量が変化する直流電源の出力を、周波数の制御された交流電力に変換して系統電源へ出力する複数台のインバータが並列接続された電源システムにおいて、前記複数台のインバータの内で親機に設定された１台のインバータが、子機とされた残りのインバータの運転／停止を、前記直流電源の発電量の増減または各インバータからの出力電力の増減に基づいて制御し、前記子機とされたインバータの停止時に該インバータの運転時間ないし出力電力の積算値を取得して、前記親機とされたインバータの停止時に、各インバータの運転時間ないし出力電力量に基づいて、次に親機とするインバータを設定する、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記インバータの夫々は、運転／停止を含む動作の遠隔操作指示を行うリモートコントローラを備え、これらのモートコントローラが相互に信号を授受可能に接続されて、リモートコントローラを介して各インバータの運転／停止が行われることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記子機とされたインバータの運転順位は、運転時間の少ないものから順に運転されるように設定されることを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記子機とされたインバータの運転順位は、出力電力量の少ないものから順に運転されるように設定されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。図１には電源システム１２の概略構成を示している。この電源システム１２は、直流電源１（例えば複数のモジュールから構成された太陽電池など）に複数（一例として３台のインバータ１４Ａ〜１４Ｃ）が並列接続されている。
【００１３】
夫々のインバータ１４の入力側は、切片の開閉が交互に切り替わるラッチ式のマグネットスイッチ１８（１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ）を介して直流電源１に接続されている。
【００１４】
出力側は、系統電源１６に接続されている。これにより、電源システム１２は、直流電源１から出力された直流電力をインバータ１４によって系統電源１６と同じ周波数の交流電力に変換して、系統電源１６へ出力する系統連系発電システムを形成している。なお、本実施の形態では、一例として最大出力電力が１２ｋＷの直流電源１に対して４．０ｋＷ出力の３台のインバータ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ（特に区別しないときは「インバータ１４」とする）を用いた例を示している。
【００１５】
図２に示されるように、インバータ１４は、インバータ回路２０及びインバータ回路２０を制御するマイコン２２を備えている。マグネットスイッチ１８を介してインバータ１４に入力され直流電力は、ノイズフィルタ２６を介してインバータ回路２０へ供給される。
【００１６】
インバータ回路２０に入力される直流電力は、インバータ回路２０で系統電源１６とほぼ同じ周波数の交流電力に変換されて出力される。このとき、インバータ回路２０は、直流電力をＰＷＭ理論に基づいてスイッチングして系統電源１６とほぼ同じ周波数の擬似正弦波を出力する。インバータ回路２０から出力される交流電力は、フィルタ回路２８、ノイズフィルタ２９及び解列コンタクタ３０を介してトランスレス方式で系統電源１６のラインへ供給される。
【００１７】
マイコン２２には、インバータ回路２０に入力される直流電圧を検出するアイソレーションアンプからなる入力電圧検出部３２、直流電流を検出する変流器（ＣＴ）からなる入力電流検出部３４、インバータ回路２０から出力される交流電流を検出する変流器（ＣＴ）からなる出力電流検出部３８、変圧器（ＰＴ）によって系統電源１６の系統電圧と電圧波形を検出する電圧波形検出部４０が接続されている。
【００１８】
マイコン２２は、入力電圧検出部３２及び入力電流検出部３４によって検出する直流電力と、電圧波形検出部４０によって検出した電圧に基づいて、インバータ回路２０の図示しないスイッチング素子を駆動するスイッチング信号のデューティ比を制御する。
【００１９】
これにより、インバータ１４は、位相及び周波数が系統電源１６と一致した交流電力を出力する。なお、インバータ回路２０から出力される交流電力はノコギリ波状となっており、フィルタ回路２８が、このインバータ回路２０の出力電力から高調波成分を除去することにより、インバータ１４から正弦波の交流電力が出力される。
【００２０】
一方、解列コンタクタ３０は、マイコン２２で制御され、マイコン２２は、この解列コンタクタ３０によってインバータ１４と系統電源１６の接続及び切り離しを行なう。
【００２１】
これにより、例えば、マイコン２２は、太陽電池モジュールによる発電電力が少ないか発電していないために、直流電源１からの出力電力が少ないために、インバータ１４の作動が停止しているときには、インバータ１４と系統電源１６とを切り離し、また、インバータ１４が作動を開始する直前に、インバータ１４と系統電源１６を接続する。
【００２２】
また、マイコン２２は、電圧波形検出部４０の検出する電圧波形から系統電源１６が停電状態と判断されるときには、解列コンタクタ３０によって速やかにインバータ１４を系統電源１６から切り離して、インバータ１４の単独運転等を防止するようにしている。さらに、マイコン２２は、過電圧（ＯＶＲ）、不足電圧（ＵＶＲ）、周波数上昇（ＯＦＲ）、周波数低下（ＵＦＲ）及び単独運転に対するインバータ１４の保護を行う。なお、インバータ１４は、従来公知の構成及び制御方法を適用でき、本実施の形態では詳細な説明を省略する。
【００２３】
ところで、図１に示されるように、電源システム１２では、インバータ１４の夫々にリモートコントローラ５０（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ）が接続されている。
【００２４】
図３に示されるように、リモートコントローラ５０は、マイクロコンピュータを備えたコントロール部５２及びＬＣＤ等を用いた表示部５４と共に電源回路５６が設けられており、表示部５４及び電源回路５６がコントロール部５２に接続されている。また、リモートコントローラ５０には、設定スイッチ部５８及び通信コネクタ６０が設けられており、これらがコントロール部５２に接続されている。
【００２５】
電源回路５６は、図示しないバックアップ用のバッテリーが設けられていると共に、系統電源１６に接続されており、系統電源１６から供給される電力によってリモートコントローラ５０が動作するようになっている。すなわち、リモートコントローラ５０は、直流電源１から直流電力が入力されずに、インバータ１４が停止状態であっても、動作可能となっている。
【００２６】
このリモートコントローラ５０の通信コネクタ６０には、インバータ１４のマイコン２２が接続される。これにより、リモートコントローラ５０では、インバータ１４が出力する出力電力量の積算等の動作管理が可能となっている。また、インバータ１４が単独運転停止のために動作を停止すると、この情報がマイコン２２からリモートコントローラ５０に入力されるようになっている。
【００２７】
また、図１に示されるように、リモートコントローラ５０の夫々は、マグネットスイッチ１８をオン／オフ駆動する駆動回路６２に接続されている。
【００２８】
インバータ１４は、マグネットスイッチ１８がオフされることにより、直流電力が入力されずに停止し、マグネットスイッチ１８がオンして直流電力が供給されることにより作動が可能になる。
【００２９】
夫々のリモートコントローラ５０は、インバータ１４のマイコン２２に運転停止を指示する制御信号を出力するときに、マグネットスイッチ１８をオフし、運転開始を指示する信号を出力するときに、マグネットスイッチ１８をオンする。なお、リモートコントローラ５０からマイコン２２に入力される運転／停止の指示に基づいて、マイコン２２がマグネットスイッチ１８をオン／オフするものであってもよい。
【００３０】
夫々のリモートコントローラ５０の通信コネクタ６０には、他のリモートコントローラ５０が通信ケーブル６４を介して接続される。このとき、リモートコントローラ５０は、例えばループを形成するように専用の通信ケーブル６４によって接続される。
【００３１】
これにより、リモートコントローラ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの間で、夫々が接続されているインバータ１４Ａ，１４Ｂ、１４Ｃの運転情報の交換が可能となっている。
【００３２】
このように構成されている電源システム１２では、何れか１台のリモートコントローラ５０が親機となって、親機が接続されているインバータ１４と共に、子機となる他のリモートコントローラ５０が接続されているインバータ１４の運転／停止を制御するようになっている。なお、親機、子機の設定は、リモートコントローラ５０の設定スイッチ部５８に設けられている図示しないディップスイッチによって設定が可能となっているが、以下の本実施の形態では親機が特定されない実施例について説明する。尚、このときは、ディップスイッチはリモートコントローラ５０を特定するアドレスを設定のスイッチとして用いる。
【００３３】
親機となるリモートコントローラ５０は、マグネットスイッチ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃを閉じて、直流電源１から供給される電力によっていずれのインバータ１４も動作可能な状態で設置する。この後、直流電源１である太陽電池モジュールが発電を開始したときに、最初に動作を開始したインバータ１４のリモートコントローラ５０が親機となり、このリモートコントローラ５０が親機の宣言を、信号線を介して他のリモートコントローラに行うことによって親機、子機が決まる。
【００３４】
この後に、親機として設定されたリモートコントローラ５０は、接続されているインバータ１４を常に運転状態とすると共に、直流電源１の出力電力の増加、減少に合わせて、子機としているリモートコントローラ５０が接続されているインバータ１４を運転／停止させる。
【００３５】
一方、電源システム１２では、例えば１日の稼動停止時に、インバータ１４Ａ〜１４Ｃの出力電力の積算値（出力電力量）や、運転時間の積算値等の運転情報に基づいて、次に親機とするリモートコントローラ５０を設定することにより、インバータ１４Ａ〜１４Ｃの間で、出力電力量ないし運転時間の積算値が平均化するようにしている。
【００３６】
すなわち、次に親機となるリモートコントローラ５０は、出力電力量ないし運転時間が最も少なくなっているインバータ１４に接続されているものを用いる。
【００３７】
このために、子機となっているリモートコントローラ５０は、接続されているインバータ１４が停止すると、このインバータ１４の出力電力の積算値（出力電力量）を、親機となっているリモートコントローラ５０へ出力する。
【００３８】
親機となっているリモートコントローラ５０は、直流電源１からの直流電力が停止すると、接続されているインバータ１４を停止すると共に、このインバータ１４の出力電力量を算出する。この後、各インバータ１４の出力電力量を比較して、最も少ないインバータ１４のリモートコントローラ５０を次の親機として設定した後に、処理を終了する。
【００３９】
尚、次の親機の設定方法としては乱数を用いてランダムに設定するように構成しても良い。
【００４０】
これにより、次に電源システム１２が立ち上がるときには、新たに親機として設定されたリモートコントローラ５０が各インバータ１４の作動を制御する。
【００４１】
一方、親機に設定されたリモートコントローラ５０に接続されているインバータ１４では、入力される直流電力の変化に追従して、最大出力を取り出す最大電力追従制御（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）を行う。また、子機として設定されているリモートコントローラ５０に接続されているインバータ１４は、常に最大出力となる定電力制御を行う。親機として設定されているリモートコントローラ５０は、子機のインバータ１４が定電力制御を行えるように直流電源１の出力の変化に基づいて運転／停止と共にマグネットスイッチ１８の開閉を行う。
【００４２】
このとき、図１に示されるように、インバータ１４には、充電電流抑制回路６６が設けられており（図２では図示省略）、マグネットスイッチ１８をオンしたときに、インバータ１４の直流側に設けられている大容量のコンデンサが充電されることによる過渡的な直流電源１の電圧変動を防止するようにしている。
【００４３】
また、電源システム１２では、親機として設定されたリモートコントローラ５０が、単独運転防止と共に過電圧（ＯＶＲ）、不足電圧（ＵＶＲ）、周波数低下（ＵＦＲ）、周波数上昇（ＯＦＲ）に対する連系保護を一括して行い、夫々のインバータ１４が個々に連系保護を行うことによる干渉や誤動作を防止するようにしている。
【００４４】
以下に本実施の形態の作用を説明する。
【００４５】
この電源システム１２では、最初にリモートコントローラ５０の親機の設定を行う。この親機の設定は、夫々のリモートコントローラ５０に設けている設定スイッチ部５８のディップスイッチによってアドレスを設定する。尚、初期値として１台の親機を設定するようにしても良い。
【００４６】
また、自動的に親機／子機を設定する場合は、直流電源１の出力が停止している状態で、マグネットスイッチ１８Ａ〜１８Ｃをオンして、インバータ１４が動作可能な状態とする。この状態で例えば、日の出と共に直流電源１が直流電力の出力を開始すると、わずかながらの時間差を持ってインバータ１４Ａ〜１４Ｃが運転を開始することになる。このとき、何れかのインバータ１４が運転を開始すると、運転を開始したことを示す信号がリモートコントローラ５０へ出力される。
【００４７】
最初に運転を開始したインバータ１４が接続されているリモートコントローラ５０は、他のインバータバー１４が作動を開始しないように、夫々のリモートコントローラ５０へ制御信号を出力する。これにより、最初に運転したインバータ１４のリモートコントローラ５０が親機となり、他のリモートコントローラ５０が子機として設定される。
【００４８】
このように、リモートコントローラ５０Ａ〜５０Ｃの間で親機／子機の設定がなされると、直流電源１から出力される直流電力に応じインバータ１４Ａ〜１４Ｃの作動を制御する。
【００４９】
図３のフローチャートには、親機に設定されたリモートコントローラ５０によるインバータ１４Ａ〜１４Ｃの制御の概略を示している。
【００５０】
なお、以下では、リモートローラ５０Ａが親機に設定され、インバータ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの出力電力量a0ｋWｈ、ｂ0ｋＷｈ、ｃ0ｋＷｈが、a0＜ｂ0＜ｃ0として説明する。これにより、リモートコントローラ５０Ａは、直流電源１が出力する直流電力（出力電力Ｑ）が増加することにより、インバータ１４Ｂ、１４Ｃの順に立ち上げ、出力電力Ｑが減少すると、インバータ１４Ｃ、１４Ｂの順に停止するように制御する。また、リモートコントローラ５０Ａを「親機」とし、リモートコントローラ５０B、５０Ｃを夫々「子機b」、「子機ｃ」として説明し、フローチャートのステップを番号によって表示する。
【００５１】
親機は、マグネットスイッチ１８Ａをオンし、インバータ１４Ａを運転可能な状態にする（ステップ２００）。これにより、日の出に合わせて直流電源１が直流電力の出力を開始すると、インバータ１４が動作し、交流電力を出力する。
【００５２】
親機は、インバータ１４Ａが運転を開始したことを確認（ステップ２０２で肯定判定）すると、インバータ１４の入力電力、すなわち出力電力Ｑを読み込み（ステップ２０４）、出力電力Ｑが、次のインバータ１４Ｂを運転する電力Ｑ1に達したか否か（ステップ２０６）、または、直流電源１が停止し、直流電力が出力されなくなったか否か（ステップ２０８）、を確認する。
【００５３】
直流電源１の出力電力Ｑが増加し、インバータ１４Ｂを動作させる電力Ｑ1に達する（ステップ２０６で肯定判定）と、子機ｂをオンする（ステップ２１０）。子機ｂは、オンされることにより、マグネットスイッチ１８Ｂをオンしてインバータ１４Ｂの運転を開始させる。
【００５４】
これにより、図５（Ｂ）に示されるように、電源システム１２では、インバータ１４Ａ、１４Ｂが運転して、直流電源１の出力電力Ｑを交流電力に変換する。
【００５５】
図４に示されるフローチャートでは、次に、直流電源１からの出力電力Ｑを読み込み（ステップ２１２）、この出力電力Ｑが次のインバータ１４Ｃを運転する電力Ｑ2に達したか否か（ステップ２１４）、または、インバータ１４Ｂを停止させる電力Ｑ1まで低下したか（ステップ２１６）、を確認する。
【００５６】
ここで、直流電源１の出力電力Ｑが、インバータ１４Ｃを運転する電力Ｑ2に達すると（ステップ２１４で肯定判定）、子機ｃをオンする（ステップ２１８）。子機ｃは、オンされることにより、マグネットスイッチ１８Ｃをオンしてインバータ１４Ｃの運転を開始する。
【００５７】
これにより、図５（Ｂ）に示されるように、電源システム１２では、インバータ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃによって、直流電源１からの出力電力Ｑを交流電力に変換して出力する。
【００５８】
この後、図４に示されるフローチャートでは、直流電源１の出力電力Ｑを読み込み（ステップ２２０）、この出力電力Ｑが、インバータ１４Ｃを運転させる電力Ｑ2よりも下回ったか否かを確認し（ステップ２２２）、インバータ１４を運転する電力よりも下がると（ステップ２２２で肯定判定）、子機ｃをオフする（ステップ２２４）。
【００５９】
子機ｃは、オフされることにより、マグネットスイッチ１８Ｃをオフして、インバータ１４Ｃを停止させる。この後、子機ｃは、インバータ１４Ｃが出力した出力電力量を親機へ出力する。
【００６０】
これにより、親機は、停止した子機ｃから出力されるインバータ１４Ｃの出力電力量を読み込んで（ステップ２２６）、ステップ２１２へ移行する。
【００６１】
また、直流電源１の出力電力Ｑがさらに低下して、インバータ１４Ｂを運転する電力Ｑ1よりも低下すると（ステップ２１６で肯定判定）、子機ｂもオフする（ステップ２２８）。
【００６２】
子機ｂは、オフされることによりマグネットスイッチ１８Ｂをオフしてインバータ１４Ｂを停止させると共に、インバータ１４の出力電力量を親機で出力する。
【００６３】
これにより、親機は、停止した子機ｂから出力されるインバータ１４Ｂの出力電力量を読み込んで（ステップ２３０）、直流電源１の出力電力Ｑの確認を継続する（ステップ２０４〜ステップ２０８）。
【００６４】
このようにして、直流電源１が出力電力Ｑを徐々に低下させて停止すると（ステップ２０８で肯定判定）、マグネットスイッチ１８Ａをオフして、インバータ１４Ａを停止させる（ステップ２３２）。この後、インバータ１４Ａのマイコン２２からインバータ１４Ａの出力電力量を読み込み（ステップ２３４）、インバータ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの出力電力量を比較し（ステップ２３６）、次の親機と子機の立ち上がり順序を設定する（ステップ２３８）。
【００６５】
すなわち、インバータ１４Ａ，１４Ｂ、１４Ｃの出力電力量a1、ｂ1、ｃ1が、ｂ1＜ｃ1＜ａ1となっていた場合、最も出力電力量の最も少ないインバータ１４Ｂのリモートコントローラ５０Ｂを次の親機として設定すると共に、リモートコントローラ５０Ａ、５０Ｂを子機として設定する。さらに、インバータ１４Ａよりインバータ１４Ｃの出力電力量が少なければ、先にインバータ１４Ｃが立ち上がるように設定し、この設定結果を次の親機に設定されているリモートコントローラ５０Ｂへ出力する。
【００６６】
このようにして、次の親機に設定されたリモートコントローラ５０Ｂは、マグネットスイッチ１８Ｂをオンして、インバータ１４Ｂが運転可能な状態として待機する。
【００６７】
このように、親機／子機及び子機の立ち上がり順序を設定することにより、複数のインバータ１４の出力電力量を略均一にすることができる。また、運転時間に基づいて親機／子機の設定を行うことにより、複数のインバータ１４の間で運転時間を略均一にでき、電源システム１２の寿命を延ばすことができる。
【００６８】
特に、インバータ１４に設けられている電解コンデンサや冷却用のファン等の電子部品は、インバータ１４の運転時間が寿命に大きく影響するが、この運転時間を略均一にすることにより、長期にわたって安定して動作させることができる。
【００６９】
また、何れかのインバータ１４に故障が生じているときには、このインバータ１４が接続されているリモートコントローラ５０を親機／子機の設定時に除外することにより、インバータ１４をマグネットスイッチ１８によって直流電源１から切り離すことができる。これにより、故障の生じているインバータ１４を運転させてしまうことがないとともに、故障の生じていないインバータ１４を用いた系列連系が可能となる。
【００７０】
このとき、故障が生じているインバータ１４が接続されているリモートコントローラ５０の表示部５４に、その旨を表示することにより、電源システム１２の故障の有無を明確に判別することができる。
【００７１】
一方、電源システム１２では、親機に設定されているリモートコントローラ５０に接続されているインバータ１４でのみＭＰＰＴ制御を行い、子機として設定されているリモートコントローラ５０に接続されているインバータ１４が常に定電力制御を行うようにしている。
【００７２】
すなわち、図５（Ａ）に示されるように、インバータ１４Ｂは、運転されている時間ｔ2〜時間ｔ5の範囲で常に定電力制御が行われ、インバータ１４Ｃは、運転されている時間ｔ3〜時間ｔ4の範囲で常に定電力制御が行われることにより、定格電力である４ｋｗの交流電力を夫々出力する。
【００７３】
これに対して、インバータ１４Ａは、直流電源１から直流電力が出力されている時間ｔ1〜時間ｔ6の範囲で、常にＭＰＰＴ制御によって出力電力Ｑの変化に応じて最大電力を出力するように動作する。
【００７４】
これにより、複数のインバータ１４がＭＰＰＴ制御を行うことにより、一つのインバータ１４の出力電力の変化が他のインバータ１４の動作に影響を与えてしまうのを防止でき、複数のインバータ１４を用いた場合でも、電源システム１２を安定して動作させることができる。
【００７５】
一方、、複数のインバータ１４が個々に保護動作を行うと、検出タイミングのずれなどによって、複数のインバータ１４の間で動作が不揃いとなり、一つのインバータ１４の保護動作が他のインバータ１４の保護動作に影響を与えて、適切な保護が不可能となってしまうことがある。
【００７６】
これに対して、電源システム１２では、親機として設定されているリモートコントローラ５０によって電源システム１２の単独運転と共に過電圧、不足電圧、周波数上昇及び周波数低下を監視し、この監視結果に基づいて、複数のインバータ１４を一括して保護する。これにより、複数のインバータ１４の保護を速やかにかつ確実に行うことができる。
【００７７】
また、インバータ１４から系統電源１６に交流電力を回生する場合、インバータ１４から系統電源１６に逆潮流する。この逆潮流により系統電源１６に電圧上昇を生じさせてしまうことがある。このとき、電源システム１２では、親機として設定されているリモートコントローラ５０が、先ず、子機のリモートコントローラ５０が接続されているインバータ１４の出力を順に抑制し、最後に親機となっているリモートコントローラ５０に接続されているインバータ１４の出力を抑制する。
【００７８】
このように、電源システム１２では、複数のインバータ１４を並列接続しているときに、親機となるリモートコントローラ５０を設定し、この親機となっているリモートコントローラ５０が、複数のインバータ１４を一括して制御することにより、インバータ１４の動作にばらつきを生じさせることなく運転させることができる。
【００７９】
また、システム構成としても上述した２ｋＷのシステムに限らず、１ｋＷ、３ｋＷ等他の出力のシステムについても適用できることは言うまでもない。
【００８０】
子機の運転／停止制御の他の実施例としてはまず、直流電源１から出力される直流電力を、例えば数msec〜数十msecのサンプリング周波数でサンプリングする。
【００８１】
次に、過去数分間のこのサンプリングした直流電力の微分係数を求め、この微分係数が増加方向にあるかどうかを判別する。ここで、微分係数を使用することで、雲による一瞬のかげりや突風等瞬間的な天候の変化に伴う瞬間的な出力電力の変化の影響を抑制できる。
【００８２】
次いで、上記微分係数が増加方向にある場合、運転するインバータを増加させる必要があるかどうかを判別する。この判別は、具体的には上記微分係数から次のサンプリング時における直流電力を予測し、この予測値が現在運転しているインバータで対応可能な直流電力を越えた場合に、増加させる必要があると判別される。
【００８３】
例えば、現在の出力電力が９５０Ｗで運転しているインバータの台数が２台の場合、上記の微分係数から予測される次回のサンプリング時の出力電力が１０５０Ｗと予測される場合には、５００Ｗ対応のインバータ２台では対応できないので１台増加させる必要ありと判別される。また、次回のサンプリング時の出力電力が９８０Ｗと予測される場合には、２台のインバータで対応可能であるので増加させる必要なしと判別される。
【００８４】
次に、運転させるインバータを増加させる必要がある場合、現在運転していないインバータのリストから、新たに運転するインバータを乱数により選択する。
【００８５】
以上でルーチンが終了し、また最初のステップから同じルーチンが繰り返される。尚、運転させるインバータを増加させる必要がない場合にも最初のステップに戻る
また、過去数分間における直流電力の微分係数が増加方向にない場合、運転するインバータを減少させる必要があるかどうかを判別する。この判別についても前述したと同様に、上記微分係数から次のサンプリング時における直流電力を予測し、この予測値が現在よりも少ない台数のインバータで運転可能である場合に、減少させる必要があると判別される。
【００８６】
例えば、現在の出力電力が１０５０Ｗで運転しているインバータの台数が３台の場合、上記の微分係数から次回のサンプリング時の出力電力が９８０Ｗと予測される場合には、５００Ｗ対応のインバータ２台でも対応可能であるので1台減少させる必要ありと判別される。また、次回のサンプリング時の出力電力が１０２０Ｗと予測される場合には３台のインバータが必要であるので減少させる必要なしと判別される。
【００８７】
そして、運転するインバータを減少させる必要がある場合には、現在運転しているインバータのリストから、停止させるべきインバータを乱数により選択する。
【００８８】
以上でルーチンが終了し、また最初から同じルーチンが繰り返される。尚、運転させるインバータを減少させる必要がない場合にも最初に戻る。
【００８９】
制御方法としてはこれに限るものではなく、直流電力の変化値及びこの値の変化値からファジー推論を用いて運転する台数を制御してもよく、また、単に直流電力の値と設定値とを比較して運転台数を制御するようにしてもよい。
【００９０】
さらに、本発明は単相、三相に限らず如何なる形態の直交変換器に対しても適用することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、複数のインバータのうち、特定のインバータに偏ることなく全てのインバータを略同程度の頻度で運転できるので、特定のインバータの寿命が早期につきることを抑制でき、従ってシステム全体の寿命を長くすることができる。
【００９２】
これにより、本発明では、複数のインバータの夫々を略同程度の頻度で運転可能なので、寿命の長い電源システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る電源システムのブロック図である。
【図２】本実施の形態に適用したインバータの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に適用したリモートコントローラを示すブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る電源システムの制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）は、直流電源の出力電力の変化の一例を示す線図、（Ｂ）は図５（Ａ）に基づいたインバータの運転／停止を示すタイミングチャートである。
【図６】従来の太陽光発電システムのシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 直流電源
２ 制御部
３ 負荷
４ 測定手段
５ 演算部
６ 選択部
７ 乱数発生部
８ 記憶部
Ｉ１〜Ｉ４ インバータ
Ｓ１〜Ｓ４ 切換スイッチ
１２ 電源システム
１４（１４Ａ〜１４Ｃ） インバータ
２２ マイコン（制御手段）
５０（５０Ａ〜５０Ｃ） リモートコントローラ（制御手段、通信手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池、風力発電、燃料電池など発電量が変化する直流電源の直流出力を複数のインバータで交流出力に変換して系統に供給する電源システムに係り、インバータを高効率で運転するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような電源システムとして、太陽電池を用いた太陽光発電システムが一般に知られている。図６は、従来の太陽光発電システムのシステム概要図であり、家屋の屋根上に複数の太陽電池（直流電源）１０１を設置し、これらの太陽電池１０１で発電される直流出力は接続箱１０２で１つにまとめられた後インバータ１０３を介して交流出力に変換される。この後、分電盤１０４を介して家庭内の屋内配線と商用の電力系統１０６に電力が供給されるように構成されている。尚１０５は屋内配線に接続された家庭内負荷である。
【０００３】
一般にインバータは低出力時にその効率が極端に低下するという特性があり、太陽光発電システムの予想最大発電量に合わせて単一のインバータで直流／交流の変換を行うと、低出力時に直流／交流の変換効率が低下する課題があった。斯かる課題を解決するために、たとえば特開平６−１６５５１３号公報には少出力のインバータを複数台並列接続して太陽電池の発電量に合わせて運転するインバータの数を変え、低出力時の変換効率の低下を抑制するものでが記載されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
斯かる従来の方法では単に出力電流に応じてインバータの運転台数を決定しているに過ぎず、運転するインバータの選択に関しては何ら考慮されていない。このため、低出力時には特定のインバータのみが運転され、他のインバータは出力が増大したときのみ運転されることとなるため、上記特定のインバータの運転時間が他のインバータに比べて長時間に及ぶことになる。このため、運転時間が長時間に至る特定のインバータの寿命が他のインバータに比べて早くつきることとなるこという課題があった。
【０００５】
さらには、複数のインバータのうち、上記特定のインバータが故障すると、システム全体が動作しなくなる、という課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決するために本発明は、発電量が変化する直流電源の出力を、周波数の制御された交流電力に変換して系統電源へ出力する複数台のインバータが並列接続された電源システムにおいて、前記複数台のインバータの内で親機に設定された１台のインバータが、子機とされた残りのインバータの運転／停止を、前記直流電源の発電量の増減または各インバータからの出力電力の増減に基づいて制御し、前記子機とされたインバータの停止時に該インバータの運転時間ないし出力電力の積算値を取得して、前記親機とされたインバータの停止時に、各インバータの運転時間ないし出力電力量に基づいて、次に親機とするインバータを設定する、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記インバータの夫々は、運転／停止を含む動作の遠隔操作指示を行うリモートコントローラを備え、これらのモートコントローラが相互に信号を授受可能に接続されて、リモートコントローラを介して各インバータの運転／停止が行われることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記子機とされたインバータの運転順位は、運転時間の少ないものから順に運転されるように設定されることを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記子機とされたインバータの運転順位は、出力電力量の少ないものから順に運転されるように設定されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。図１には電源システム１２の概略構成を示している。この電源システム１２は、直流電源１（例えば複数のモジュールから構成された太陽電池など）に複数（一例として３台のインバータ１４Ａ〜１４Ｃ）が並列接続されている。
【００１３】
夫々のインバータ１４の入力側は、切片の開閉が交互に切り替わるラッチ式のマグネットスイッチ１８（１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ）を介して直流電源１に接続されている。
【００１４】
出力側は、系統電源１６に接続されている。これにより、電源システム１２は、直流電源１から出力された直流電力をインバータ１４によって系統電源１６と同じ周波数の交流電力に変換して、系統電源１６へ出力する系統連系発電システムを形成している。なお、本実施の形態では、一例として最大出力電力が１２ｋＷの直流電源１に対して４．０ｋＷ出力の３台のインバータ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ（特に区別しないときは「インバータ１４」とする）を用いた例を示している。
【００１５】
図２に示されるように、インバータ１４は、インバータ回路２０及びインバータ回路２０を制御するマイコン２２を備えている。マグネットスイッチ１８を介してインバータ１４に入力され直流電力は、ノイズフィルタ２６を介してインバータ回路２０へ供給される。
【００１６】
インバータ回路２０に入力される直流電力は、インバータ回路２０で系統電源１６とほぼ同じ周波数の交流電力に変換されて出力される。このとき、インバータ回路２０は、直流電力をＰＷＭ理論に基づいてスイッチングして系統電源１６とほぼ同じ周波数の擬似正弦波を出力する。インバータ回路２０から出力される交流電力は、フィルタ回路２８、ノイズフィルタ２９及び解列コンタクタ３０を介してトランスレス方式で系統電源１６のラインへ供給される。
【００１７】
マイコン２２には、インバータ回路２０に入力される直流電圧を検出するアイソレーションアンプからなる入力電圧検出部３２、直流電流を検出する変流器（ＣＴ）からなる入力電流検出部３４、インバータ回路２０から出力される交流電流を検出する変流器（ＣＴ）からなる出力電流検出部３８、変圧器（ＰＴ）によって系統電源１６の系統電圧と電圧波形を検出する電圧波形検出部４０が接続されている。
【００１８】
マイコン２２は、入力電圧検出部３２及び入力電流検出部３４によって検出する直流電力と、電圧波形検出部４０によって検出した電圧に基づいて、インバータ回路２０の図示しないスイッチング素子を駆動するスイッチング信号のデューティ比を制御する。
【００１９】
これにより、インバータ１４は、位相及び周波数が系統電源１６と一致した交流電力を出力する。なお、インバータ回路２０から出力される交流電力はノコギリ波状となっており、フィルタ回路２８が、このインバータ回路２０の出力電力から高調波成分を除去することにより、インバータ１４から正弦波の交流電力が出力される。
【００２０】
一方、解列コンタクタ３０は、マイコン２２で制御され、マイコン２２は、この解列コンタクタ３０によってインバータ１４と系統電源１６の接続及び切り離しを行なう。
【００２１】
これにより、例えば、マイコン２２は、太陽電池モジュールによる発電電力が少ないか発電していないために、直流電源１からの出力電力が少ないために、インバータ１４の作動が停止しているときには、インバータ１４と系統電源１６とを切り離し、また、インバータ１４が作動を開始する直前に、インバータ１４と系統電源１６を接続する。
【００２２】
また、マイコン２２は、電圧波形検出部４０の検出する電圧波形から系統電源１６が停電状態と判断されるときには、解列コンタクタ３０によって速やかにインバータ１４を系統電源１６から切り離して、インバータ１４の単独運転等を防止するようにしている。さらに、マイコン２２は、過電圧（ＯＶＲ）、不足電圧（ＵＶＲ）、周波数上昇（ＯＦＲ）、周波数低下（ＵＦＲ）及び単独運転に対するインバータ１４の保護を行う。なお、インバータ１４は、従来公知の構成及び制御方法を適用でき、本実施の形態では詳細な説明を省略する。
【００２３】
ところで、図１に示されるように、電源システム１２では、インバータ１４の夫々にリモートコントローラ５０（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ）が接続されている。
【００２４】
図３に示されるように、リモートコントローラ５０は、マイクロコンピュータを備えたコントロール部５２及びＬＣＤ等を用いた表示部５４と共に電源回路５６が設けられており、表示部５４及び電源回路５６がコントロール部５２に接続されている。また、リモートコントローラ５０には、設定スイッチ部５８及び通信コネクタ６０が設けられており、これらがコントロール部５２に接続されている。
【００２５】
電源回路５６は、図示しないバックアップ用のバッテリーが設けられていると共に、系統電源１６に接続されており、系統電源１６から供給される電力によってリモートコントローラ５０が動作するようになっている。すなわち、リモートコントローラ５０は、直流電源１から直流電力が入力されずに、インバータ１４が停止状態であっても、動作可能となっている。
【００２６】
このリモートコントローラ５０の通信コネクタ６０には、インバータ１４のマイコン２２が接続される。これにより、リモートコントローラ５０では、インバータ１４が出力する出力電力量の積算等の動作管理が可能となっている。また、インバータ１４が単独運転停止のために動作を停止すると、この情報がマイコン２２からリモートコントローラ５０に入力されるようになっている。
【００２７】
また、図１に示されるように、リモートコントローラ５０の夫々は、マグネットスイッチ１８をオン／オフ駆動する駆動回路６２に接続されている。
【００２８】
インバータ１４は、マグネットスイッチ１８がオフされることにより、直流電力が入力されずに停止し、マグネットスイッチ１８がオンして直流電力が供給されることにより作動が可能になる。
【００２９】
夫々のリモートコントローラ５０は、インバータ１４のマイコン２２に運転停止を指示する制御信号を出力するときに、マグネットスイッチ１８をオフし、運転開始を指示する信号を出力するときに、マグネットスイッチ１８をオンする。なお、リモートコントローラ５０からマイコン２２に入力される運転／停止の指示に基づいて、マイコン２２がマグネットスイッチ１８をオン／オフするものであってもよい。
【００３０】
夫々のリモートコントローラ５０の通信コネクタ６０には、他のリモートコントローラ５０が通信ケーブル６４を介して接続される。このとき、リモートコントローラ５０は、例えばループを形成するように専用の通信ケーブル６４によって接続される。
【００３１】
これにより、リモートコントローラ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの間で、夫々が接続されているインバータ１４Ａ，１４Ｂ、１４Ｃの運転情報の交換が可能となっている。
【００３２】
このように構成されている電源システム１２では、何れか１台のリモートコントローラ５０が親機となって、親機が接続されているインバータ１４と共に、子機となる他のリモートコントローラ５０が接続されているインバータ１４の運転／停止を制御するようになっている。なお、親機、子機の設定は、リモートコントローラ５０の設定スイッチ部５８に設けられている図示しないディップスイッチによって設定が可能となっているが、以下の本実施の形態では親機が特定されない実施例について説明する。尚、このときは、ディップスイッチはリモートコントローラ５０を特定するアドレスを設定のスイッチとして用いる。
【００３３】
親機となるリモートコントローラ５０は、マグネットスイッチ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃを閉じて、直流電源１から供給される電力によっていずれのインバータ１４も動作可能な状態で設置する。この後、直流電源１である太陽電池モジュールが発電を開始したときに、最初に動作を開始したインバータ１４のリモートコントローラ５０が親機となり、このリモートコントローラ５０が親機の宣言を、信号線を介して他のリモートコントローラに行うことによって親機、子機が決まる。
【００３４】
この後に、親機として設定されたリモートコントローラ５０は、接続されているインバータ１４を常に運転状態とすると共に、直流電源１の出力電力の増加、減少に合わせて、子機としているリモートコントローラ５０が接続されているインバータ１４を運転／停止させる。
【００３５】
一方、電源システム１２では、例えば１日の稼動停止時に、インバータ１４Ａ〜１４Ｃの出力電力の積算値（出力電力量）や、運転時間の積算値等の運転情報に基づいて、次に親機とするリモートコントローラ５０を設定することにより、インバータ１４Ａ〜１４Ｃの間で、出力電力量ないし運転時間の積算値が平均化するようにしている。
【００３６】
すなわち、次に親機となるリモートコントローラ５０は、出力電力量ないし運転時間が最も少なくなっているインバータ１４に接続されているものを用いる。
【００３７】
このために、子機となっているリモートコントローラ５０は、接続されているインバータ１４が停止すると、このインバータ１４の出力電力の積算値（出力電力量）を、親機となっているリモートコントローラ５０へ出力する。
【００３８】
親機となっているリモートコントローラ５０は、直流電源１からの直流電力が停止すると、接続されているインバータ１４を停止すると共に、このインバータ１４の出力電力量を算出する。この後、各インバータ１４の出力電力量を比較して、最も少ないインバータ１４のリモートコントローラ５０を次の親機として設定した後に、処理を終了する。
【００３９】
尚、次の親機の設定方法としては乱数を用いてランダムに設定するように構成しても良い。
【００４０】
これにより、次に電源システム１２が立ち上がるときには、新たに親機として設定されたリモートコントローラ５０が各インバータ１４の作動を制御する。
【００４１】
一方、親機に設定されたリモートコントローラ５０に接続されているインバータ１４では、入力される直流電力の変化に追従して、最大出力を取り出す最大電力追従制御（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）を行う。また、子機として設定されているリモートコントローラ５０に接続されているインバータ１４は、常に最大出力となる定電力制御を行う。親機として設定されているリモートコントローラ５０は、子機のインバータ１４が定電力制御を行えるように直流電源１の出力の変化に基づいて運転／停止と共にマグネットスイッチ１８の開閉を行う。
【００４２】
このとき、図１に示されるように、インバータ１４には、充電電流抑制回路６６が設けられており（図２では図示省略）、マグネットスイッチ１８をオンしたときに、インバータ１４の直流側に設けられている大容量のコンデンサが充電されることによる過渡的な直流電源１の電圧変動を防止するようにしている。
【００４３】
また、電源システム１２では、親機として設定されたリモートコントローラ５０が、単独運転防止と共に過電圧（ＯＶＲ）、不足電圧（ＵＶＲ）、周波数低下（ＵＦＲ）、周波数上昇（ＯＦＲ）に対する連系保護を一括して行い、夫々のインバータ１４が個々に連系保護を行うことによる干渉や誤動作を防止するようにしている。
【００４４】
以下に本実施の形態の作用を説明する。
【００４５】
この電源システム１２では、最初にリモートコントローラ５０の親機の設定を行う。この親機の設定は、夫々のリモートコントローラ５０に設けている設定スイッチ部５８のディップスイッチによってアドレスを設定する。尚、初期値として１台の親機を設定するようにしても良い。
【００４６】
また、自動的に親機／子機を設定する場合は、直流電源１の出力が停止している状態で、マグネットスイッチ１８Ａ〜１８Ｃをオンして、インバータ１４が動作可能な状態とする。この状態で例えば、日の出と共に直流電源１が直流電力の出力を開始すると、わずかながらの時間差を持ってインバータ１４Ａ〜１４Ｃが運転を開始することになる。このとき、何れかのインバータ１４が運転を開始すると、運転を開始したことを示す信号がリモートコントローラ５０へ出力される。
【００４７】
最初に運転を開始したインバータ１４が接続されているリモートコントローラ５０は、他のインバータバー１４が作動を開始しないように、夫々のリモートコントローラ５０へ制御信号を出力する。これにより、最初に運転したインバータ１４のリモートコントローラ５０が親機となり、他のリモートコントローラ５０が子機として設定される。
【００４８】
このように、リモートコントローラ５０Ａ〜５０Ｃの間で親機／子機の設定がなされると、直流電源１から出力される直流電力に応じインバータ１４Ａ〜１４Ｃの作動を制御する。
【００４９】
図３のフローチャートには、親機に設定されたリモートコントローラ５０によるインバータ１４Ａ〜１４Ｃの制御の概略を示している。
【００５０】
なお、以下では、リモートローラ５０Ａが親機に設定され、インバータ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの出力電力量a0ｋWｈ、ｂ0ｋＷｈ、ｃ0ｋＷｈが、a0＜ｂ0＜ｃ0として説明する。これにより、リモートコントローラ５０Ａは、直流電源１が出力する直流電力（出力電力Ｑ）が増加することにより、インバータ１４Ｂ、１４Ｃの順に立ち上げ、出力電力Ｑが減少すると、インバータ１４Ｃ、１４Ｂの順に停止するように制御する。また、リモートコントローラ５０Ａを「親機」とし、リモートコントローラ５０B、５０Ｃを夫々「子機b」、「子機ｃ」として説明し、フローチャートのステップを番号によって表示する。
【００５１】
親機は、マグネットスイッチ１８Ａをオンし、インバータ１４Ａを運転可能な状態にする（ステップ２００）。これにより、日の出に合わせて直流電源１が直流電力の出力を開始すると、インバータ１４が動作し、交流電力を出力する。
【００５２】
親機は、インバータ１４Ａが運転を開始したことを確認（ステップ２０２で肯定判定）すると、インバータ１４の入力電力、すなわち出力電力Ｑを読み込み（ステップ２０４）、出力電力Ｑが、次のインバータ１４Ｂを運転する電力Ｑ1に達したか否か（ステップ２０６）、または、直流電源１が停止し、直流電力が出力されなくなったか否か（ステップ２０８）、を確認する。
【００５３】
直流電源１の出力電力Ｑが増加し、インバータ１４Ｂを動作させる電力Ｑ1に達する（ステップ２０６で肯定判定）と、子機ｂをオンする（ステップ２１０）。子機ｂは、オンされることにより、マグネットスイッチ１８Ｂをオンしてインバータ１４Ｂの運転を開始させる。
【００５４】
これにより、図５（Ｂ）に示されるように、電源システム１２では、インバータ１４Ａ、１４Ｂが運転して、直流電源１の出力電力Ｑを交流電力に変換する。
【００５５】
図４に示されるフローチャートでは、次に、直流電源１からの出力電力Ｑを読み込み（ステップ２１２）、この出力電力Ｑが次のインバータ１４Ｃを運転する電力Ｑ2に達したか否か（ステップ２１４）、または、インバータ１４Ｂを停止させる電力Ｑ1まで低下したか（ステップ２１６）、を確認する。
【００５６】
ここで、直流電源１の出力電力Ｑが、インバータ１４Ｃを運転する電力Ｑ2に達すると（ステップ２１４で肯定判定）、子機ｃをオンする（ステップ２１８）。子機ｃは、オンされることにより、マグネットスイッチ１８Ｃをオンしてインバータ１４Ｃの運転を開始する。
【００５７】
これにより、図５（Ｂ）に示されるように、電源システム１２では、インバータ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃによって、直流電源１からの出力電力Ｑを交流電力に変換して出力する。
【００５８】
この後、図４に示されるフローチャートでは、直流電源１の出力電力Ｑを読み込み（ステップ２２０）、この出力電力Ｑが、インバータ１４Ｃを運転させる電力Ｑ2よりも下回ったか否かを確認し（ステップ２２２）、インバータ１４を運転する電力よりも下がると（ステップ２２２で肯定判定）、子機ｃをオフする（ステップ２２４）。
【００５９】
子機ｃは、オフされることにより、マグネットスイッチ１８Ｃをオフして、インバータ１４Ｃを停止させる。この後、子機ｃは、インバータ１４Ｃが出力した出力電力量を親機へ出力する。
【００６０】
これにより、親機は、停止した子機ｃから出力されるインバータ１４Ｃの出力電力量を読み込んで（ステップ２２６）、ステップ２１２へ移行する。
【００６１】
また、直流電源１の出力電力Ｑがさらに低下して、インバータ１４Ｂを運転する電力Ｑ1よりも低下すると（ステップ２１６で肯定判定）、子機ｂもオフする（ステップ２２８）。
【００６２】
子機ｂは、オフされることによりマグネットスイッチ１８Ｂをオフしてインバータ１４Ｂを停止させると共に、インバータ１４の出力電力量を親機で出力する。
【００６３】
これにより、親機は、停止した子機ｂから出力されるインバータ１４Ｂの出力電力量を読み込んで（ステップ２３０）、直流電源１の出力電力Ｑの確認を継続する（ステップ２０４〜ステップ２０８）。
【００６４】
このようにして、直流電源１が出力電力Ｑを徐々に低下させて停止すると（ステップ２０８で肯定判定）、マグネットスイッチ１８Ａをオフして、インバータ１４Ａを停止させる（ステップ２３２）。この後、インバータ１４Ａのマイコン２２からインバータ１４Ａの出力電力量を読み込み（ステップ２３４）、インバータ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの出力電力量を比較し（ステップ２３６）、次の親機と子機の立ち上がり順序を設定する（ステップ２３８）。
【００６５】
すなわち、インバータ１４Ａ，１４Ｂ、１４Ｃの出力電力量a1、ｂ1、ｃ1が、ｂ1＜ｃ1＜ａ1となっていた場合、最も出力電力量の最も少ないインバータ１４Ｂのリモートコントローラ５０Ｂを次の親機として設定すると共に、リモートコントローラ５０Ａ、５０Ｂを子機として設定する。さらに、インバータ１４Ａよりインバータ１４Ｃの出力電力量が少なければ、先にインバータ１４Ｃが立ち上がるように設定し、この設定結果を次の親機に設定されているリモートコントローラ５０Ｂへ出力する。
【００６６】
このようにして、次の親機に設定されたリモートコントローラ５０Ｂは、マグネットスイッチ１８Ｂをオンして、インバータ１４Ｂが運転可能な状態として待機する。
【００６７】
このように、親機／子機及び子機の立ち上がり順序を設定することにより、複数のインバータ１４の出力電力量を略均一にすることができる。また、運転時間に基づいて親機／子機の設定を行うことにより、複数のインバータ１４の間で運転時間を略均一にでき、電源システム１２の寿命を延ばすことができる。
【００６８】
特に、インバータ１４に設けられている電解コンデンサや冷却用のファン等の電子部品は、インバータ１４の運転時間が寿命に大きく影響するが、この運転時間を略均一にすることにより、長期にわたって安定して動作させることができる。
【００６９】
また、何れかのインバータ１４に故障が生じているときには、このインバータ１４が接続されているリモートコントローラ５０を親機／子機の設定時に除外することにより、インバータ１４をマグネットスイッチ１８によって直流電源１から切り離すことができる。これにより、故障の生じているインバータ１４を運転させてしまうことがないとともに、故障の生じていないインバータ１４を用いた系列連系が可能となる。
【００７０】
このとき、故障が生じているインバータ１４が接続されているリモートコントローラ５０の表示部５４に、その旨を表示することにより、電源システム１２の故障の有無を明確に判別することができる。
【００７１】
一方、電源システム１２では、親機に設定されているリモートコントローラ５０に接続されているインバータ１４でのみＭＰＰＴ制御を行い、子機として設定されているリモートコントローラ５０に接続されているインバータ１４が常に定電力制御を行うようにしている。
【００７２】
すなわち、図５（Ａ）に示されるように、インバータ１４Ｂは、運転されている時間ｔ2〜時間ｔ5の範囲で常に定電力制御が行われ、インバータ１４Ｃは、運転されている時間ｔ3〜時間ｔ4の範囲で常に定電力制御が行われることにより、定格電力である４ｋｗの交流電力を夫々出力する。
【００７３】
これに対して、インバータ１４Ａは、直流電源１から直流電力が出力されている時間ｔ1〜時間ｔ6の範囲で、常にＭＰＰＴ制御によって出力電力Ｑの変化に応じて最大電力を出力するように動作する。
【００７４】
これにより、複数のインバータ１４がＭＰＰＴ制御を行うことにより、一つのインバータ１４の出力電力の変化が他のインバータ１４の動作に影響を与えてしまうのを防止でき、複数のインバータ１４を用いた場合でも、電源システム１２を安定して動作させることができる。
【００７５】
一方、、複数のインバータ１４が個々に保護動作を行うと、検出タイミングのずれなどによって、複数のインバータ１４の間で動作が不揃いとなり、一つのインバータ１４の保護動作が他のインバータ１４の保護動作に影響を与えて、適切な保護が不可能となってしまうことがある。
【００７６】
これに対して、電源システム１２では、親機として設定されているリモートコントローラ５０によって電源システム１２の単独運転と共に過電圧、不足電圧、周波数上昇及び周波数低下を監視し、この監視結果に基づいて、複数のインバータ１４を一括して保護する。これにより、複数のインバータ１４の保護を速やかにかつ確実に行うことができる。
【００７７】
また、インバータ１４から系統電源１６に交流電力を回生する場合、インバータ１４から系統電源１６に逆潮流する。この逆潮流により系統電源１６に電圧上昇を生じさせてしまうことがある。このとき、電源システム１２では、親機として設定されているリモートコントローラ５０が、先ず、子機のリモートコントローラ５０が接続されているインバータ１４の出力を順に抑制し、最後に親機となっているリモートコントローラ５０に接続されているインバータ１４の出力を抑制する。
【００７８】
このように、電源システム１２では、複数のインバータ１４を並列接続しているときに、親機となるリモートコントローラ５０を設定し、この親機となっているリモートコントローラ５０が、複数のインバータ１４を一括して制御することにより、インバータ１４の動作にばらつきを生じさせることなく運転させることができる。
【００７９】
また、システム構成としても上述した２ｋＷのシステムに限らず、１ｋＷ、３ｋＷ等他の出力のシステムについても適用できることは言うまでもない。
【００８０】
子機の運転／停止制御の他の実施例としてはまず、直流電源１から出力される直流電力を、例えば数msec〜数十msecのサンプリング周波数でサンプリングする。
【００８１】
次に、過去数分間のこのサンプリングした直流電力の微分係数を求め、この微分係数が増加方向にあるかどうかを判別する。ここで、微分係数を使用することで、雲による一瞬のかげりや突風等瞬間的な天候の変化に伴う瞬間的な出力電力の変化の影響を抑制できる。
【００８２】
次いで、上記微分係数が増加方向にある場合、運転するインバータを増加させる必要があるかどうかを判別する。この判別は、具体的には上記微分係数から次のサンプリング時における直流電力を予測し、この予測値が現在運転しているインバータで対応可能な直流電力を越えた場合に、増加させる必要があると判別される。
【００８３】
例えば、現在の出力電力が９５０Ｗで運転しているインバータの台数が２台の場合、上記の微分係数から予測される次回のサンプリング時の出力電力が１０５０Ｗと予測される場合には、５００Ｗ対応のインバータ２台では対応できないので１台増加させる必要ありと判別される。また、次回のサンプリング時の出力電力が９８０Ｗと予測される場合には、２台のインバータで対応可能であるので増加させる必要なしと判別される。
【００８４】
次に、運転させるインバータを増加させる必要がある場合、現在運転していないインバータのリストから、新たに運転するインバータを乱数により選択する。
【００８５】
以上でルーチンが終了し、また最初のステップから同じルーチンが繰り返される。尚、運転させるインバータを増加させる必要がない場合にも最初のステップに戻る
また、過去数分間における直流電力の微分係数が増加方向にない場合、運転するインバータを減少させる必要があるかどうかを判別する。この判別についても前述したと同様に、上記微分係数から次のサンプリング時における直流電力を予測し、この予測値が現在よりも少ない台数のインバータで運転可能である場合に、減少させる必要があると判別される。
【００８６】
例えば、現在の出力電力が１０５０Ｗで運転しているインバータの台数が３台の場合、上記の微分係数から次回のサンプリング時の出力電力が９８０Ｗと予測される場合には、５００Ｗ対応のインバータ２台でも対応可能であるので1台減少させる必要ありと判別される。また、次回のサンプリング時の出力電力が１０２０Ｗと予測される場合には３台のインバータが必要であるので減少させる必要なしと判別される。
【００８７】
そして、運転するインバータを減少させる必要がある場合には、現在運転しているインバータのリストから、停止させるべきインバータを乱数により選択する。
【００８８】
以上でルーチンが終了し、また最初から同じルーチンが繰り返される。尚、運転させるインバータを減少させる必要がない場合にも最初に戻る。
【００８９】
制御方法としてはこれに限るものではなく、直流電力の変化値及びこの値の変化値からファジー推論を用いて運転する台数を制御してもよく、また、単に直流電力の値と設定値とを比較して運転台数を制御するようにしてもよい。
【００９０】
さらに、本発明は単相、三相に限らず如何なる形態の直交変換器に対しても適用することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、複数のインバータのうち、特定のインバータに偏ることなく全てのインバータを略同程度の頻度で運転できるので、特定のインバータの寿命が早期につきることを抑制でき、従ってシステム全体の寿命を長くすることができる。
【００９２】
これにより、本発明では、複数のインバータの夫々を略同程度の頻度で運転可能なので、寿命の長い電源システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る電源システムのブロック図である。
【図２】本実施の形態に適用したインバータの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に適用したリモートコントローラを示すブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る電源システムの制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）は、直流電源の出力電力の変化の一例を示す線図、（Ｂ）は図５（Ａ）に基づいたインバータの運転／停止を示すタイミングチャートである。
【図６】従来の太陽光発電システムのシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 直流電源
２ 制御部
３ 負荷
４ 測定手段
５ 演算部
６ 選択部
７ 乱数発生部
８ 記憶部
Ｉ１〜Ｉ４ インバータ
Ｓ１〜Ｓ４ 切換スイッチ
１２ 電源システム
１４（１４Ａ〜１４Ｃ） インバータ
２２ マイコン（制御手段）
５０（５０Ａ〜５０Ｃ） リモートコントローラ（制御手段、通信手段）
Claims (4)
- 発電量が変化する直流電源の出力を、周波数の制御された交流電力に変換して系統電源へ出力する複数台のインバータが並列接続された電源システムにおいて、
前記複数台のインバータの内で親機に設定された１台のインバータが、
子機とされた残りのインバータの運転／停止を、前記直流電源の発電量の増減または各インバータからの出力電力の増減に基づいて制御し、
前記子機とされたインバータの停止時に該インバータの運転時間ないし出力電力の積算値を取得して、
前記親機とされたインバータの停止時に、各インバータの運転時間ないし出力電力量に基づいて、次に親機とするインバータを設定する、
ことを特徴とする複数のインバータを有する電源システムの運転方法。 - 前記インバータの夫々は、運転／停止を含む動作の遠隔操作指示を行うリモートコントローラを備え、
該リモートコントローラが相互に信号を授受可能に接続されて、リモートコントローラを介して各インバータの運転／停止が行われることを特徴とする請求項１に記載の複数のインバータを有する電源システムの運転方法。 - 前記子機とされたインバータの運転順位は、運転時間の少ないものから順に運転されるように設定されることを特徴とする請求項２に記載の複数のインバータを有する電源システムの運転方法。
- 前記子機とされたインバータの運転順位は、出力電力量の少ないものから順に運転されるように設定されることを特徴とする請求項２に記載の複数のインバータを有する電源システムの運転方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11245399A JP4293673B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 複数のインバータを有する電源システムの運転方法 |
| US09/514,767 US6285572B1 (en) | 1999-04-20 | 2000-02-28 | Method of operating a power supply system having parallel-connected inverters, and power converting system |
| DE60036150T DE60036150T2 (de) | 1999-04-20 | 2000-02-29 | Verfahren zum Betrieb einer Stromversorgungsanlage mit parallelgeschalteten Wechselrichtern und Stromwandlersystem |
| EP00301630A EP1047179B1 (en) | 1999-04-20 | 2000-02-29 | Method of operating a power supply system having parallel-connected inverters, and power converting system |
| CNB001067648A CN1185782C (zh) | 1999-04-20 | 2000-04-17 | 具有并联连接的逆变器的供电系统的操作方法和功率转换系统 |
| KR1020000020577A KR100686281B1 (ko) | 1999-04-20 | 2000-04-19 | 병렬 접속된 인버터를 갖는 전원 시스템을 동작시키는방법 및 전력 변환 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11245399A JP4293673B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 複数のインバータを有する電源システムの運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000305633A JP2000305633A (ja) | 2000-11-02 |
| JP4293673B2 true JP4293673B2 (ja) | 2009-07-08 |
Family
ID=14587027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11245399A Expired - Lifetime JP4293673B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 複数のインバータを有する電源システムの運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4293673B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10547254B2 (en) | 2016-04-29 | 2020-01-28 | Lsis Co., Ltd. | Apparatus for controlling multiple inverters and inverter system including the same |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4177284B2 (ja) | 2004-04-28 | 2008-11-05 | 株式会社ダイヘン | インバータ装置の制御方法 |
| JP2006006019A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Daihen Corp | インバータ装置の制御方法 |
| JP2006187071A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Daihen Corp | インバータ装置の運転方法 |
| JP4606887B2 (ja) * | 2005-01-21 | 2011-01-05 | 株式会社ダイヘン | インバータ装置の運転方法 |
| JP4847058B2 (ja) * | 2005-07-11 | 2011-12-28 | 株式会社ダイヘン | インバータ装置の並列運転方法 |
| US9172296B2 (en) | 2007-05-23 | 2015-10-27 | Advanced Energy Industries, Inc. | Common mode filter system and method for a solar power inverter |
| JP5942079B2 (ja) * | 2011-02-28 | 2016-06-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 系統連系システム |
| CN104025409A (zh) * | 2011-12-23 | 2014-09-03 | 株式会社Kd动力 | 多逆变器光伏发电系统 |
| JP5924524B2 (ja) | 2012-03-13 | 2016-05-25 | オムロン株式会社 | 蓄電池制御装置、蓄電池制御方法、プログラム、蓄電システム、および電源システム |
| JP5978292B2 (ja) | 2012-03-30 | 2016-08-24 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
| EP2833540B1 (en) | 2012-03-30 | 2017-05-17 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power conversion device |
| JP2015027210A (ja) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 株式会社 日立産業制御ソリューションズ | 並列型電源装置 |
| JP6424565B2 (ja) * | 2014-10-28 | 2018-11-21 | 株式会社ノーリツ | パワーコンディショナ |
| JP6404758B2 (ja) * | 2015-03-27 | 2018-10-17 | 京セラ株式会社 | 電力変換装置及び電力管理装置 |
| KR102572424B1 (ko) * | 2016-04-08 | 2023-08-29 | 엘에스일렉트릭(주) | 인버터 시스템의 제어 방법 |
| JP6969630B2 (ja) * | 2018-07-10 | 2021-11-24 | 住友電気工業株式会社 | 電源装置、分配システム、及び電力変換装置 |
| JP2018152145A (ja) * | 2018-07-10 | 2018-09-27 | 住友電気工業株式会社 | 電源装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61135366A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-23 | Kyocera Corp | 電力変換装置の制御方式 |
| JPH0833211A (ja) * | 1994-07-20 | 1996-02-02 | Sharp Corp | インバータ装置 |
-
1999
- 1999-04-20 JP JP11245399A patent/JP4293673B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10547254B2 (en) | 2016-04-29 | 2020-01-28 | Lsis Co., Ltd. | Apparatus for controlling multiple inverters and inverter system including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000305633A (ja) | 2000-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100686281B1 (ko) | 병렬 접속된 인버터를 갖는 전원 시스템을 동작시키는방법 및 전력 변환 시스템 | |
| JP4293673B2 (ja) | 複数のインバータを有する電源システムの運転方法 | |
| EP2061143B1 (en) | Method and system to convert direct current (DC) to alternating current (AC) using a photovoltaic inverter | |
| US8537581B2 (en) | Power converter system and methods of operating a power converter system | |
| KR101454299B1 (ko) | 다수의 에너지저장장치용 인버터를 이용한 독립형 마이크로그리드의 제어방법 | |
| KR102379687B1 (ko) | 에너지를 집약 및 공급하기 위한 장치 및 방법 | |
| WO2013121618A1 (ja) | 電力変換装置 | |
| TWI774142B (zh) | 交流負荷供電系統和方法 | |
| CN105556779A (zh) | 用于提供电源接口的设备和方法 | |
| AU2019262602B2 (en) | Systems and methods of DC power conversion and transmission for solar fields | |
| KR100716537B1 (ko) | 분산전원용 제어장치 및 제어방법 | |
| KR101646170B1 (ko) | 계통연계운전 및 독립운전을 수행하는 전력시스템 제어 방법 | |
| CN103986155A (zh) | 微型电网控制系统 | |
| KR20110074370A (ko) | 발전량에 따른 전력제어방법 및 그 전력변환장치 | |
| CN108899926B (zh) | 光伏离并网储能逆变器 | |
| JP2019198203A (ja) | 全負荷対応型分電盤および全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム | |
| JP5895143B2 (ja) | 蓄電装置 | |
| JPWO2014024731A1 (ja) | 連系系統切替装置及び電力制御システム | |
| JP2009247185A (ja) | 系統連系インバータ装置およびその自立運転方法 | |
| JP4624717B2 (ja) | 電源システム | |
| JP2000305634A (ja) | 系統連系システム | |
| JPH08182343A (ja) | 太陽光発電システム | |
| WO2022219872A1 (ja) | 電力変換システム、電力変換装置 | |
| US11916511B1 (en) | Solar-battery integrated DC system | |
| Pham | Direct storage hybrid (DSH) inverter: A new concept of intelligent hybrid inverter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051122 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081111 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090108 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090310 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090407 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140417 Year of fee payment: 5 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |