JP4714985B2 - 系統連系インバータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、系統連系インバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されている系統連系インバータの一例を図４を使用して説明する。複数の電力変換装置３０１の入力は、各発電装置６に単独で接続されると共に並列に配置され、出力は一括して系統９と接続される構成において、電力変換装置３０１と系統９との間には１個の系統保護リレー３０４が設けられている。
【０００３】
以下に動作を説明する。系統９が所定の電圧及び周波数であることが確認され、さらに発電装置６から電力を取り出すことのできる環境が整った際、系統保護リレー３０４をオンする。また、各電力変換装置３０１の出力に設けられた電流センサ３０２は各出力電流を個別に検出して、それぞれの電力変換装置３０１の出力電流または出力電力を制御手段３０３により制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成の系統連系インバータは系統保護リレーは１個であり出力電力が小となっても系統保護リレーの駆動電力は変化せず大きいままという課題を有している。
【０００５】
本発明の目的は高効率な系統連系インバータを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記従来の構成が有している課題を解決するもので、複数の電力変換装置と、入力または出力の電流制御手段もしくは電力制御手段を有し、前記各々の電力変換装置ごとに系統保護リレーを設け、電流制御手段もしくは電力制御手段への指令値に連動して選択的に系統保護リレーを開閉し、前記系統保護リレーの個数を検知する系統保護リレー個数検知手段を備え、前記系統保護リレーの個数より電力変換装置の個数を検知することで定格を検知する系統連系インバータとしているものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、
複数の電力変換装置と、入力または出力の電流制御手段もしくは電力制御手段を有し、前記各々の電力変換装置ごとに系統保護リレーを設け、電流制御手段もしくは電力制御手段への指令値に連動して選択的に系統保護リレーを開閉し、前記系統保護リレーの個数を検知する系統保護リレー個数検知手段を備え、前記系統保護リレーの個数より電力変換装置の個数を検知することで定格を検知する系統連系インバータとすることにより、増設した場合に系統リレーの個数より電力変換装置の個数を検知して系統連系インバータの定格が検知出来ることから、より増設容易で高効率な系統連系インバータとすることが出来るものである。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は本実施例の系統連系インバータのブロック図である。発電装置２０９は太陽電池として系統連系インバータとを接続し太陽電池からの直流電力を系統連系インバータ１０１で交流電力に変換し系統２１０に連系して電力を系統に注入するものである。電力変換装置２０１および２０２−１及び２０２−２は本実施例では１つの定格は１ｋＷであり太陽電池の定格出力に応じて電力変換装置を任意の複数台備えることにより種々の定格をもつ系統連系インバータとすることが出来る。また、太陽電池の増設などに対応して系統連系インバータを増設する場合においても電力変換装置を追加増設することで容易に定格出力を大とすることが出来る。本実施例では電力変換装置は３台備えており合計３ｋＷ定格とした系統連系インバータとしている。複数の電力変換装置２０１および２０２−１および２０２−２の入力は、各発電装置２０９に接続される。電力変換装置の入力はその内部のコンバータ２０３によって電力変換されそれぞれの結合出力をスイッチング素子２０５、限流コイル２０６、系統保護リレー２０７に順に通じる。スイッチング素子２０５は図示しないがブリッジ接続としてスイッチングすることによりコンバータ２０３の直流出力を交流に変換している。電力変換装置２０１にはインバータ制御手段２０４と電流検出手段２０８を有している。系統保護リレー２０７からの出力は電流検出手段２０８を介して一括して系統２１０と接続される。
【００１４】
以下に動作を説明する。系統２１０が所定の電圧及び周波数であることが確認され、さらに発電装置２０９から電力を取り出すことのできる環境が整った際、その発電量に応じてインバータ制御手段２０４から共通の駆動信号をスイッチング素子２０５に出力して電流検出手段２０８からの出力すなわち各限流コイル２０６の合成電流に応じて出力電流を制御する指令値に連動して、系統保護リレー２０７を開閉する。出力電力が１ｋＷ以下であるときは系統保護リレー２０７を１個閉とし、以下出力電力の増加に応じて系統保護リレーの閉とする個数を増加させることとしてリレー駆動電力を必要最小限と出来る事から高効率な系統連系インバータとしている。太陽電池は日照によりその出力が変動するため日照に応じて逐次系統保護リレーの閉とする個数も変化する。日照に応じて太陽電池の出力が大となったとき閉する個数を増加させる。そして日照が小となり太陽電池の出力が小となったときには系統保護リレーを閉した順番に従って順に開とする。よってそれぞれ系統保護リレーの運転時間はより均等化されすなわち全体として系統保護リレーの寿命を長くすることが出来、タイマーや擬似乱数発生手段を用いずとも簡易なシーケンスにて系統保護リレーの閉時間を均等化できることから、高効率で長寿命な系統連系インバータを実現している。
【００１５】
（実施例２）
また、次のような第２の実施例も考えられる。図２は第２の実施例の系統連系インバータのブロック図である。尚、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、詳細な説明は省略する。本実施例では電力変換装置２０１および２０２−１および２０２−２にフィルタコンデンサ２１３を備えている。スイッチング素子２０５と限流コイル２０６とフィルタコンデンサ２１３で閉回路をなしておりスイッチング素子２０５での高周波スイッチングによって生じる高周波電流を系統２１０へ流出しにくいようフィルタ回路を形成している。また日照変化などにより太陽電池出力に応じた電力変換を行うため系統保護リレーを開閉してリレーの駆動電力を必要最小限に出来るものである。ここで系統保護リレー２１３が開になったときにスイッチング素子が高周波スイッチングとしていると高周波電流がスイッチング素子２０５と限流コイル２０６とフィルタコンデンサ２１３での閉回路で流れ高周波電流が流れることにより損失が発生することを防止するためドライブ回路停止手段２１５を駆動してスイッチングを停止する。よってより高効率な系統連系インバータを実現している。
【００１６】
（実施例３）
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図１は第３の実施例の系統連系インバータのブロック図である。発電装置２０９は太陽電池として系統連系インバータとを接続し太陽電池からの直流電力を系統連系インバータ１０１で交流電力に変換し系統２１０に連系して電力を系統に注入するものである。電力変換装置２０１および２０２−１及び２０２−２は本実施例では１つの定格は１ｋＷであり太陽電池の定格出力に応じて電力変換装置を任意の複数台備えることにより種々の定格をもつ系統連系インバータとすることが出来る。また、太陽電池の増設などに対応して系統連系インバータを増設する場合においても電力変換装置を追加増設することで容易に定格出力を大とすることが出来る。本実施例では電力変換装置は３台備えており合計３ｋＷ定格とした系統連系インバータとしている。複数の電力変換装置２０１および２０２−１および２０２−２の入力は、各発電装置２０９に接続される。電力変換装置の入力はその内部のコンバータ２０３によって電力変換されそれぞれの結合出力をスイッチング素子２０５、限流コイル２０６、系統保護リレー２０７に順に通じる。スイッチング素子２０５は図示しないがブリッジ接続としてスイッチングすることによりコンバータ２０３の直流出力を交流に変換している。電力変換装置２０１にはインバータ制御手段２０４と電流検出手段２０８を有している。系統保護リレー２０７からの出力は電流検出手段２０８を介して一括して系統２１０と接続される。以下に動作を説明する。系統２１０が所定の電圧及び周波数であることが確認され、さらに発電装置２０９から電力を取り出すことのできる環境が整った際、その発電量に応じてインバータ制御手段２０４から共通の駆動信号をスイッチング素子２０５に出力して電流検出手段２０８からの出力すなわち各限流コイル２０６の合成電流に応じて出力電流を制御する指令値に連動して、系統保護リレー２０７を開閉する。
【００１７】
図３は本実施例の系統保護リレー２０７の斜視図である。各電力変換装置に１つ系統保護リレー２０７を備えており系統保護リレー２０７は内部でショートされているショートピンが２本取りつけられている。系統保護リレーは図示しないソケットに挿入して用いておりショートピンが挿入される位置の状態を検知すれば系統保護リレーが有る事が検知でき全体として電力変換装置の個数を検知することが出来系統連系インバータの定格が検知出来ることから、より増設容易かつ高効率な系統連系インバータとしている。
【００１８】
（実施例４）
また、第４の実施例も考えられる。第３の実施例に対して第３の実施例の系統保護リレーに代わって系統保護リレーと共に開閉する第２の接点を備えているものである。この構成により系統保護リレーが動作する場合に第２の接点が開閉することから系統保護リレーの故障状態に応じて動作する電力変換装置の個数を検知出来より増設容易かつ高効率な系統連系インバータとしているものである。
【００１９】
さらに、第３の実施例や第４の実施例においてスイッチング素子がオフしている場合に電力変換装置の個数を検知する構成も考えられる。スイッチング素子をオフしているため、電力変換装置の個数を検知するために系統保護リレーを動作させても電力変換装置本来の電力変換は行っていないため装置を損傷することなく容易に電力変換装置の個数を検知出来るものとしている。
【００２０】
また、本実施例では太陽電池を系統連系インバータに接続したが他の発電装置すなわち種々の直流発電装置でも交流発電装置でも本発明の効果が同様であることは言うまでもない。さらに、電力変換装置の定格は１ｋＷにこだわることはないし、台数も３台以外でも効果は同様であることはもちろんのことである。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載した発明によれば、増設した場合に系統リレーの個数より電力変換装置の個数を検知して系統連系インバータの定格が検知出来ることから、より増設容易で高効率な系統連系インバータを実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、第３実施例である系統連系インバータのブロック図
【図２】本発明の第２実施例である系統連系インバータのブロック図
【図３】本発明の第３実施例である系統保護リレーの斜視図
【図４】従来の系統連系インバータのブロック図
【符号の説明】
１０１ 系統連系インバータ
２０１ 電力変換装置
２０２−ｊ 電力変換装置
２０４ インバータ制御手段
２０５ スイッチング素子
２０６ 限流コイル
２０７ 系統保護リレー
２０８ 電流検出手段
２０９ 発電装置
２１０ 系統
２１２ ドライブ回路
２１３ フィルタコンデンサ
２１５ ドライブ回路停止手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、系統連系インバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されている系統連系インバータの一例を図４を使用して説明する。複数の電力変換装置３０１の入力は、各発電装置６に単独で接続されると共に並列に配置され、出力は一括して系統９と接続される構成において、電力変換装置３０１と系統９との間には１個の系統保護リレー３０４が設けられている。
【０００３】
以下に動作を説明する。系統９が所定の電圧及び周波数であることが確認され、さらに発電装置６から電力を取り出すことのできる環境が整った際、系統保護リレー３０４をオンする。また、各電力変換装置３０１の出力に設けられた電流センサ３０２は各出力電流を個別に検出して、それぞれの電力変換装置３０１の出力電流または出力電力を制御手段３０３により制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成の系統連系インバータは系統保護リレーは１個であり出力電力が小となっても系統保護リレーの駆動電力は変化せず大きいままという課題を有している。
【０００５】
本発明の目的は高効率な系統連系インバータを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記従来の構成が有している課題を解決するもので、複数の電力変換装置と、入力または出力の電流制御手段もしくは電力制御手段を有し、前記各々の電力変換装置ごとに系統保護リレーを設け、電流制御手段もしくは電力制御手段への指令値に連動して選択的に系統保護リレーを開閉し、前記系統保護リレーの個数を検知する系統保護リレー個数検知手段を備え、前記系統保護リレーの個数より電力変換装置の個数を検知することで定格を検知する系統連系インバータとしているものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、
複数の電力変換装置と、入力または出力の電流制御手段もしくは電力制御手段を有し、前記各々の電力変換装置ごとに系統保護リレーを設け、電流制御手段もしくは電力制御手段への指令値に連動して選択的に系統保護リレーを開閉し、前記系統保護リレーの個数を検知する系統保護リレー個数検知手段を備え、前記系統保護リレーの個数より電力変換装置の個数を検知することで定格を検知する系統連系インバータとすることにより、増設した場合に系統リレーの個数より電力変換装置の個数を検知して系統連系インバータの定格が検知出来ることから、より増設容易で高効率な系統連系インバータとすることが出来るものである。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は本実施例の系統連系インバータのブロック図である。発電装置２０９は太陽電池として系統連系インバータとを接続し太陽電池からの直流電力を系統連系インバータ１０１で交流電力に変換し系統２１０に連系して電力を系統に注入するものである。電力変換装置２０１および２０２−１及び２０２−２は本実施例では１つの定格は１ｋＷであり太陽電池の定格出力に応じて電力変換装置を任意の複数台備えることにより種々の定格をもつ系統連系インバータとすることが出来る。また、太陽電池の増設などに対応して系統連系インバータを増設する場合においても電力変換装置を追加増設することで容易に定格出力を大とすることが出来る。本実施例では電力変換装置は３台備えており合計３ｋＷ定格とした系統連系インバータとしている。複数の電力変換装置２０１および２０２−１および２０２−２の入力は、各発電装置２０９に接続される。電力変換装置の入力はその内部のコンバータ２０３によって電力変換されそれぞれの結合出力をスイッチング素子２０５、限流コイル２０６、系統保護リレー２０７に順に通じる。スイッチング素子２０５は図示しないがブリッジ接続としてスイッチングすることによりコンバータ２０３の直流出力を交流に変換している。電力変換装置２０１にはインバータ制御手段２０４と電流検出手段２０８を有している。系統保護リレー２０７からの出力は電流検出手段２０８を介して一括して系統２１０と接続される。
【００１４】
以下に動作を説明する。系統２１０が所定の電圧及び周波数であることが確認され、さらに発電装置２０９から電力を取り出すことのできる環境が整った際、その発電量に応じてインバータ制御手段２０４から共通の駆動信号をスイッチング素子２０５に出力して電流検出手段２０８からの出力すなわち各限流コイル２０６の合成電流に応じて出力電流を制御する指令値に連動して、系統保護リレー２０７を開閉する。出力電力が１ｋＷ以下であるときは系統保護リレー２０７を１個閉とし、以下出力電力の増加に応じて系統保護リレーの閉とする個数を増加させることとしてリレー駆動電力を必要最小限と出来る事から高効率な系統連系インバータとしている。太陽電池は日照によりその出力が変動するため日照に応じて逐次系統保護リレーの閉とする個数も変化する。日照に応じて太陽電池の出力が大となったとき閉する個数を増加させる。そして日照が小となり太陽電池の出力が小となったときには系統保護リレーを閉した順番に従って順に開とする。よってそれぞれ系統保護リレーの運転時間はより均等化されすなわち全体として系統保護リレーの寿命を長くすることが出来、タイマーや擬似乱数発生手段を用いずとも簡易なシーケンスにて系統保護リレーの閉時間を均等化できることから、高効率で長寿命な系統連系インバータを実現している。
【００１５】
（実施例２）
また、次のような第２の実施例も考えられる。図２は第２の実施例の系統連系インバータのブロック図である。尚、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、詳細な説明は省略する。本実施例では電力変換装置２０１および２０２−１および２０２−２にフィルタコンデンサ２１３を備えている。スイッチング素子２０５と限流コイル２０６とフィルタコンデンサ２１３で閉回路をなしておりスイッチング素子２０５での高周波スイッチングによって生じる高周波電流を系統２１０へ流出しにくいようフィルタ回路を形成している。また日照変化などにより太陽電池出力に応じた電力変換を行うため系統保護リレーを開閉してリレーの駆動電力を必要最小限に出来るものである。ここで系統保護リレー２１３が開になったときにスイッチング素子が高周波スイッチングとしていると高周波電流がスイッチング素子２０５と限流コイル２０６とフィルタコンデンサ２１３での閉回路で流れ高周波電流が流れることにより損失が発生することを防止するためドライブ回路停止手段２１５を駆動してスイッチングを停止する。よってより高効率な系統連系インバータを実現している。
【００１６】
（実施例３）
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図１は第３の実施例の系統連系インバータのブロック図である。発電装置２０９は太陽電池として系統連系インバータとを接続し太陽電池からの直流電力を系統連系インバータ１０１で交流電力に変換し系統２１０に連系して電力を系統に注入するものである。電力変換装置２０１および２０２−１及び２０２−２は本実施例では１つの定格は１ｋＷであり太陽電池の定格出力に応じて電力変換装置を任意の複数台備えることにより種々の定格をもつ系統連系インバータとすることが出来る。また、太陽電池の増設などに対応して系統連系インバータを増設する場合においても電力変換装置を追加増設することで容易に定格出力を大とすることが出来る。本実施例では電力変換装置は３台備えており合計３ｋＷ定格とした系統連系インバータとしている。複数の電力変換装置２０１および２０２−１および２０２−２の入力は、各発電装置２０９に接続される。電力変換装置の入力はその内部のコンバータ２０３によって電力変換されそれぞれの結合出力をスイッチング素子２０５、限流コイル２０６、系統保護リレー２０７に順に通じる。スイッチング素子２０５は図示しないがブリッジ接続としてスイッチングすることによりコンバータ２０３の直流出力を交流に変換している。電力変換装置２０１にはインバータ制御手段２０４と電流検出手段２０８を有している。系統保護リレー２０７からの出力は電流検出手段２０８を介して一括して系統２１０と接続される。以下に動作を説明する。系統２１０が所定の電圧及び周波数であることが確認され、さらに発電装置２０９から電力を取り出すことのできる環境が整った際、その発電量に応じてインバータ制御手段２０４から共通の駆動信号をスイッチング素子２０５に出力して電流検出手段２０８からの出力すなわち各限流コイル２０６の合成電流に応じて出力電流を制御する指令値に連動して、系統保護リレー２０７を開閉する。
【００１７】
図３は本実施例の系統保護リレー２０７の斜視図である。各電力変換装置に１つ系統保護リレー２０７を備えており系統保護リレー２０７は内部でショートされているショートピンが２本取りつけられている。系統保護リレーは図示しないソケットに挿入して用いておりショートピンが挿入される位置の状態を検知すれば系統保護リレーが有る事が検知でき全体として電力変換装置の個数を検知することが出来系統連系インバータの定格が検知出来ることから、より増設容易かつ高効率な系統連系インバータとしている。
【００１８】
（実施例４）
また、第４の実施例も考えられる。第３の実施例に対して第３の実施例の系統保護リレーに代わって系統保護リレーと共に開閉する第２の接点を備えているものである。この構成により系統保護リレーが動作する場合に第２の接点が開閉することから系統保護リレーの故障状態に応じて動作する電力変換装置の個数を検知出来より増設容易かつ高効率な系統連系インバータとしているものである。
【００１９】
さらに、第３の実施例や第４の実施例においてスイッチング素子がオフしている場合に電力変換装置の個数を検知する構成も考えられる。スイッチング素子をオフしているため、電力変換装置の個数を検知するために系統保護リレーを動作させても電力変換装置本来の電力変換は行っていないため装置を損傷することなく容易に電力変換装置の個数を検知出来るものとしている。
【００２０】
また、本実施例では太陽電池を系統連系インバータに接続したが他の発電装置すなわち種々の直流発電装置でも交流発電装置でも本発明の効果が同様であることは言うまでもない。さらに、電力変換装置の定格は１ｋＷにこだわることはないし、台数も３台以外でも効果は同様であることはもちろんのことである。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載した発明によれば、増設した場合に系統リレーの個数より電力変換装置の個数を検知して系統連系インバータの定格が検知出来ることから、より増設容易で高効率な系統連系インバータを実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、第３実施例である系統連系インバータのブロック図
【図２】本発明の第２実施例である系統連系インバータのブロック図
【図３】本発明の第３実施例である系統保護リレーの斜視図
【図４】従来の系統連系インバータのブロック図
【符号の説明】
１０１ 系統連系インバータ
２０１ 電力変換装置
２０２−ｊ 電力変換装置
２０４ インバータ制御手段
２０５ スイッチング素子
２０６ 限流コイル
２０７ 系統保護リレー
２０８ 電流検出手段
２０９ 発電装置
２１０ 系統
２１２ ドライブ回路
２１３ フィルタコンデンサ
２１５ ドライブ回路停止手段
Claims (1)
- 複数の電力変換装置と、入力または出力の電流制御手段もしくは電力制御手段を有し、前記各々の電力変換装置ごとに系統保護リレーを設け、電流制御手段もしくは電力制御手段への指令値に連動して選択的に系統保護リレーを開閉し、前記系統保護リレーの個数を検知する系統保護リレー個数検知手段を備え、前記系統保護リレーの個数より電力変換装置の個数を検知することで定格を検知することを特徴とする系統連系インバータ。
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| JP2000362276A JP4714985B2 (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 系統連系インバータ |
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ID=18833579
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2000
- 2000-11-29 JP JP2000362276A patent/JP4714985B2/ja not_active Expired - Fee Related
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