JP5864241B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、系統連系用電力変換装置に係り、特に、自立出力用開閉器等の誤動作を検出して、その自立出力用開閉器の出力側に接続される負荷や、電力変換装置内の電力変換部を、破損等から保護する技術に関するものである。 The present invention relates to a grid-connected power converter, and in particular, detects a malfunction of a stand-alone output switch and the like, a load connected to the output side of the stand-alone output switch, The present invention relates to a technique for protecting a power conversion unit from damage or the like.
図2は、特許文献1等に記載された従来の系統連系用電力変換装置を示す概略の構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a conventional grid interconnection power converter described in
発電や蓄電等の用途に使用される系統連系用電力変換装置10は、太陽電池、蓄電池等の直流(以下「DC」という。)電源20から供給されるDC電力を交流(以下「AC」という。)電力に変換し、例えばAC200Vの系統出力電圧V12を電力系統21へ逆潮流(即ち、供給)したり、例えばAC100Vの自立出力電圧V13を家庭用電気機械器具等の負荷22へ供給する装置である。
The grid
この電力変換装置10は、DC電源20から供給されるDC電力を入力する入力端子11と、AC200Vの系統出力電圧V12を電力系統21へ出力する系統出力端子12と、AC100Vの自立出力電圧V13を負荷22へ出力する自立出力端子13とを有している。入力端子11には、電力変換部14が接続されている。電力変換部14は、入力端子11から入力されるDC電力をAC電力に変換し、AC200Vの系統出力電圧V12、又はAC100Vの自立出力電圧V13を生成して変換出力端子14aから出力するDC/AC変換回路(インバータ)であり、その変換出力端子14aに、第1開閉器15及び第2開閉器16が接続されている。
This
第1開閉器15は、変換出力端子14aと系統出力端子12との間に接続され、切換信号S1によりオン/オフ状態が切り換えられ、オン状態の時に、変換出力端子14aから入力された系統出力電圧V12を系統出力端子12へ出力し、オフ状態の時に、その変換出力端子14a及び系統出力端子12間を遮断するものである。第2開閉器16は、変換出力端子14aと自立出力端子13との間に接続され、切換信号S2によりオン/オフ状態が切り換えられ、オン状態の時に、変換出力端子14aから入力された自立出力電圧V13を自立出力端子13へ出力し、オフ状態の時に、その変換出力端子14a及び自立出力端子13間を遮断するものである。
The
電力変換装置10内には、電力変換装置全体を制御する制御部17が設けられている。制御部17は、電力変換部14の動作を制御するための図示しない駆動信号や、第1開閉器15及び第2開閉器16のオン/オフ状態を切り換えるための切換信号S1,S2を出力する機能を有している。
A
このように構成される電力変換装置10において、DC電源20からDC電力が供給されると、電力変換部14では、例えば、制御部17から供給される図示しない駆動信号により動作し、供給されたDC電力のDC電圧をスイッチングしてAC200Vの系統出力電圧V12を生成する。生成された系統出力電圧V12は、制御部17から供給される切換信号S1によりオン状態となった第1開閉器15を通して、系統出力端子12から出力され、AC200Vの電力系統21へ逆潮流される。
In the
系統停電等によって系統出力電圧V12を電力系統21へ逆潮流できない場合には、切換信号S1により第1開閉器15がオフ状態になって、変換出力端子14aから電力系統21が切り離される。次に、制御部17の制御により、電力変換部14がAC100Vの自立出力電圧V13を生成すると共に、その制御部17から供給される切換信号S2により、第2開閉器16がオン状態になる。すると、図2中の破線矢印で示されるように、生成された自立出力電圧V13が第2開閉器16を通して自立出力端子13へ出力され、AC100Vの負荷22へ供給される。
When the grid output voltage V12 cannot flow backward to the
しかしながら、従来の系統連系用電力変換装置10では、次の(a)、(b)のような課題があった。
However, the conventional grid
(a) 発電や蓄電等の用途に使用される系統連系用電力変換装置10には、系統停電等によって系統出力電圧V12を電力系統21へ逆潮流できない場合、変換出力端子14aから電力系統21を切り離し、別途設けられた自立出力端子13に接続された負荷22へ自立出力電圧V13を供給する自立運転機能がある。この自立運転機能は、系統出力端子12と自立出力端子13が接続されてはいけないため、系統出力用の第1開閉器15と自立出力用の第2開閉器16とにインターロック機能を設けて対応している。しかし、電力変換部14は、起動時等に系統出力用の第1開閉器15がオフ状態でもAC200Vの系統出力電圧V12を発生している場合がある。この時に、自立出力用の第2開閉器16が溶着している場合や、その第2開閉器16を駆動する回路の故障等で誤動作した場合は、電力変換部14で発生した系統出力電圧V12が自立出力端子13へそのまま出力されてしまうおそれがある。
(A) In the grid interconnection
例えば、前記のように、電力変換部14の出力電圧(連系出力電圧V12と同じ)がAC200Vで、自立出力端子13側の負荷22の使用電圧がAC100Vの場合は、自立出力端子13に接続された負荷22を破損させてしまうおそれがある。即ち、第2開閉器16は、第1開閉器15とインターロックをとっているため、系統出力端子12と自立出力端子13とが同時にオン状態になって接続されることはないが、図2中の破線矢印で示すような電流経路(ルート)が存在するため、第2開閉器16の誤動作等で負荷22を破損させてしまうおそれがある。
For example, as described above, when the output voltage of the power conversion unit 14 (same as the interconnection output voltage V12) is AC200V and the use voltage of the
(b) 他の課題として、誤って自立出力端子13に電源が接続される場合がある。電力変換部14は、AC200Vの系統出力電圧V12を生成する場合と、AC100Vの自立出力電圧V13を生成する場合とで制御が異なるため、自立出力端子13に電力系統21等の電源が誤接続された場合は、電力変換部14に大きなストレスを与えたり、場合によっては電力変換部14が破損してしまうおそれがある。
(B) As another problem, there is a case where a power source is erroneously connected to the self-supporting output terminal 13. Since the
本発明の電力変換装置は、DC電力をAC電力に変換し、ACの系統出力電圧、又は、前記系統出力電圧よりも低いACの自立出力電圧を生成して変換出力端子から出力する電力変換部と、第1開閉器と、第2開閉器と、電圧検出部と、制御部と、を備えている。 A power converter according to the present invention converts DC power into AC power, generates an AC grid output voltage or an AC independent output voltage lower than the grid output voltage, and outputs the AC output voltage from a conversion output terminal And a first switch, a second switch, a voltage detection unit, and a control unit.
ここで、前記第1開閉器は、第1オン信号によりオン状態となり、前記変換出力端子と系統出力端子との間を導通して、前記変換出力端子から入力された前記系統出力電圧を前記系統出力端子へ出力し、第1オフ信号によりオフ状態となり、前記変換出力端子と前記系統出力端子との間を遮断するものである。前記第2開閉器は、前記第1開閉器に対して相補的にオン/オフ状態が切り換えられ、第2オン信号によりオン状態となり、前記変換出力端子と自立出力端子との間を導通して、前記変換出力端子から入力された前記自立出力電圧を前記自立出力端子へ出力し、第2オフ信号によりオフ状態となり、前記変換出力端子と前記自立出力端子との間を遮断するものである。 Here, the first switch is turned on by a first on signal, is electrically connected between the conversion output terminal and the system output terminal, and the system output voltage input from the conversion output terminal is supplied to the system The signal is output to the output terminal and turned off by the first off signal, and the conversion output terminal and the system output terminal are disconnected. The second switch is turned on / off in a complementary manner with respect to the first switch, is turned on by a second on signal, and conducts between the conversion output terminal and the self-supporting output terminal. The self-supporting output voltage input from the conversion output terminal is output to the self-supporting output terminal, and is turned off by a second off signal, and the conversion output terminal and the self-supporting output terminal are disconnected.
前記電圧検出部は、前記第2開閉器の出力側電圧が、前記自立出力電圧以下に設定された閾値電圧を超えるか否かを検出し、前記第2開閉器の前記出力側電圧が前記閾値電圧を超えた時には電圧有りの検出信号を出力し、前記第2開閉器の前記出力側電圧が前記閾値電圧以下の時には電圧無しの検出信号を出力するものである。更に、前記制御部は、前記第1開閉器に与える前記第1オン信号及び前記第1オフ信号と前記第2開閉器に与える前記第2オン信号及び前記第2オフ信号とを生成して出力し、前記第2オフ信号を出力している状態で前記電圧有りの検出信号を入力した場合には、前記電力変換部の動作を停止する制御を行うものである。 The voltage detection unit detects whether an output side voltage of the second switch exceeds a threshold voltage set to be equal to or lower than the self-supporting output voltage, and the output side voltage of the second switch is the threshold value. When the voltage exceeds the voltage, a detection signal with voltage is output, and when the output side voltage of the second switch is equal to or lower than the threshold voltage, a detection signal without voltage is output. Further, the control unit generates and outputs the first on signal and the first off signal given to the first switch and the second on signal and the second off signal given to the second switch. And when the said detection signal with a voltage is input in the state which is outputting the said 2nd OFF signal, control which stops the operation | movement of the said power conversion part is performed.
その上、前記制御部は、前記第2オフ信号を出力している状態で前記電圧有りの検出信号を入力した場合、及び、前記第2オン信号を出力している状態で前記電圧無しの検出信号を入力した場合には、前記電力変換部の動作を停止する制御を行うことを特徴とする。 In addition, the control unit detects the absence of voltage when the detection signal with the voltage is input while the second off signal is output, and when the second ON signal is output. When a signal is input, control to stop the operation of the power conversion unit is performed .
本発明の電力変換装置によれば、第2開閉器の出力側電圧を電圧検出部で検出し、制御部から第2オフ信号を出力している状態で、電圧検出部から出力される電圧有りの検出信号を制御部が入力した場合は、その制御部によって電力変換部の動作を停止するので、自立出力端子に接続された負荷の破損を防止できる。更に、自立出力端子に電力系統等の電源が誤接続された場合には、電力変換部の動作が停止されるので、事故を未然に防ぐことができる。 According to the power conversion device of the present invention, there is a voltage output from the voltage detection unit in a state where the output side voltage of the second switch is detected by the voltage detection unit and the second off signal is output from the control unit. When the control unit inputs the detection signal, the operation of the power conversion unit is stopped by the control unit, so that the load connected to the self-supporting output terminal can be prevented from being damaged. Furthermore, when a power source such as a power system is erroneously connected to the self-supporting output terminal, the operation of the power conversion unit is stopped, so that an accident can be prevented.
しかも、制御部は、第2オフ信号を出力している状態で電圧有りの検出信号を入力した時、及び、第2オン信号を出力している状態で電圧無しの検出信号を入力した時、電力変換部の動作を停止する制御を行う構成にしたので、第2開閉器の故障の検出の他に、同時に、電圧検出部の故障も検出でき、これにより、より的確に、電力変換部の動作を停止して事故を未然に防止できる。In addition, when the control unit inputs a detection signal with voltage in a state of outputting the second off signal, and when the detection signal without voltage is input in a state of outputting the second on signal, Since the control for stopping the operation of the power conversion unit is performed, in addition to the detection of the failure of the second switch, the failure of the voltage detection unit can also be detected at the same time. Stop operation and prevent accidents.
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。 Modes for carrying out the present invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments when read in light of the accompanying drawings. However, the drawings are only for explanation and do not limit the scope of the present invention.
(実施例1の構成)
図1は、本発明の実施例1における系統連系用電力変換装置を示す概略の構成図である。
(Configuration of Example 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a grid interconnection power converter according to a first embodiment of the present invention.
この系統連系用電力変換装置30は、太陽電池、蓄電池、燃料電池、及び風力発電等を含む発電設備としてのDC電源100から供給されるDC電力をAC電力に変換し、例えばAC200Vの系統出力電圧V32を電力系統101へ逆潮流したり、系統出力電圧V32よりも低い例えばAC100Vの自立出力電圧V33を家庭用電気機械器具等の負荷102へ供給する装置である。
The grid interconnection
この電力変換装置30は、DC電源100から供給されるDC電力を入力する入力端子31と、AC200Vの系統出力電圧V32を電力系統101へ出力する系統出力端子32と、AC100Vの自立出力電圧V33を負荷102へ出力する自立出力端子33とを有している。入力端子31には、電力変換部40が接続されている。電力変換部40は、高レベル(以下「Hレベル」という。)と低レベル(以下「Lレベル」という。)に遷移する複数の駆動信号Vg1〜Vg4等に基づき、入力端子31から入力されるDC電力をAC電力に変換し、系統出力電圧V32又は自立出力電圧V33を生成して変換出力端子41から出力するインバータであり、その変換出力端子41に、第1開閉器71及び第2開閉器72が接続されている。
The
第1開閉器71は、変換出力端子41と系統出力端子32との間に接続され、第1オン信号S1a及び第1オフ信号S1bからなる切換信号S1によりオン/オフ状態が切り換えられ、第1オン信号S1aによるオン状態の時に、変換出力端子41から入力された系統出力電圧V32を系統出力端子32へ出力し、第1オフ信号S1bによるオフ状態の時に、その変換出力端子41及び系統出力端子32間を遮断するものであり、リレー、半導体スイッチ又はマグネットコンダクタ(MC)等のスイッチ手段により構成されている。第2開閉器72は、変換出力端子41と自立出力端子33との間に接続され、第2オン信号S2a及び第2オフ信号S2bからなる切換信号S2によりオン/オフ状態が切り換えられ、第2オン信号S2aによるオン状態の時に、変換出力端子41から入力された自立出力電圧V33を自立出力端子33へ出力し、第2オフ信号S2bによるオフ状態の時に、その変換出力端子41及び自立出力端子33間を遮断するものであり、リレー、半導体スイッチ又はマグネットコンダクタ(MC)等のスイッチ手段により構成されている。
The
第2開閉器72の出力側には、電圧検出部80が接続され、更に、この電圧検出部80の出力側に、制御部90が接続されている。電圧検出部80は、第2開閉器72の出力側電圧が、自立出力電圧V33以下に設定された閾値電圧Vtを超えるか否かを検出し、この検出信号S80として、第2開閉器72の出力側電圧が閾値電圧Vtを超えた時には電圧有りの検出信号S80aを制御部90へ出力し、第2開閉器72の出力側電圧が閾値電圧Vt以下の時には電圧無しの検出信号S80bを制御部90へ出力するものである。
A
制御部90は、例えば、中央処理装置(CPU)を用いたプログラムにより、第1開閉器71に与える切換信号S1として第1オン信号S1a及び第1オフ信号S1bと、第2開閉器72に与える切換信号S2として第2オン信号S2a及び第2オフ信号S2bと、を生成して出力すると共に、電力変換部40に与える駆動信号Vg1〜Vg4等を発生し、その電力変換部40、第1開閉器71、及び第2開閉器72の制御を含めて電力変換装置30全体を制御するものである。制御部90は、更に、電力変換部40の動作中における異常処理の制御として、第2オフ信号S2bを出力している状態で電圧有りの検出信号S80aを入力した場合に、電力変換部40に与える駆動信号Vg1〜Vg4等の発生を停止してその電力変換部40の動作を停止する第1の制御機能と、第2オン信号S2aを出力している状態で電圧無しの検出信号S80bを入力した場合に、電力変換部40に与える駆動信号Vg1〜Vg4等の発生を停止してその電力変換部40の動作を停止する第2の制御機能とを有している。
For example, the
又、制御部90は、第1開閉器71と第2開閉器72とが同時にオン状態とならないようにインターロック機能を有している。更に、制御部90の制御により、電力変換部40の出力電圧について、起動時において零ボルトから上昇するソフトスタートが行われるようになっている。
Further, the
電圧検出部80及び制御部90の構成において、電圧検出部80により、第2開閉器72の出力側電圧が閾値電圧Vtを超えたことが検出されてから、電力変換部40が動作を停止するまでの間に、第2開閉器72の出力側電圧(即ち、自立出力電圧V33)が過電圧にならないように、電圧検出部80及び制御部90の動作遅延時間taと閾値電圧Vtとが設定されている。
In the configuration of the
図3は、図1の系統連系用電力変換装置30の構成例を示す概略の回路図である。
この図3の系統連系用電力変換装置30は、図1中の電力変換部40が単相2線AC200V出力構成の単相2線式AC200V出力であって自立出力が単相2線AC100V出力の構成になっている。
FIG. 3 is a schematic circuit diagram illustrating a configuration example of the grid interconnection
3 is a single-phase two-wire AC200V output with a single-phase two-wire AC200V output configuration, and the self-sustained output is a single-phase two-wire AC100V output. It is the composition of.
電力変換装置30は、DC電源100の+電極及び−電極に接続される一対の+入力端子31a及び−入力端子31bからなる入力端子31と、一対の+系統出力端子32a及び−系統出力端子32bからなる系統出力端子32と、+自立出力端子33a及び−自立出力端子33bからなる自立出力端子33と、を有している。+入力端子31a及び−入力端子31bには、電力変換部40が接続されている。電力変換部40は、+入力端子31a及び−入力端子31bに接続されたスイッチ回路50と、このスイッチ回路50の出力側に接続されたフィルタ回路60とを有している。
The
スイッチ回路50は、制御部90から与えられる複数の駆動信号Vg1〜Vg4により、+入力端子31a及び−入力端子31bから入力されるDC電源100のDC電圧をスイッチングしてAC電圧(例えば、AC200V又はAC100V)に変換する回路であり、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等からなる複数のスイッチング用トランジスタ51〜54がフルブリッジ接続されて構成されている。各トランジスタ51〜54は、制御部90から与えられる各駆動信号Vg1〜Vg4によりオン/オフ動作して、入力されるDC電圧をAC電圧に変換するものである。各トランジスタ51〜54には、各寄生ダイオード51a〜54aが逆並列状態に接続されている。
The
フィルタ回路60は、スイッチ回路50から出力されるAC電圧の高周波成分を除去して正弦波状のAC電圧(例えば、AC200V又はAC100V)を、一対の+変換出力端子41a及び−変換出力端子41bからなる変換出力端子41へ出力する回路であり、2つのリアクトル61,62及び1つのコンデンサ63からなるLCフィルタにより構成されている。
The
なお、電力変換部40において、+入力端子31a及び−入力端子31bと、スイッチ回路50との間に、図示しないDC/DCコンバータからなる昇降圧回路を設けても良い。この昇降圧回路は、+入力端子31a及び−入力端子31bから入力されるDC電源100のDC電圧を所定のDC電圧まで昇降圧する回路である。
In the
第1開閉器71は、+変換出力端子41aと+系統出力端子32aとの間に接続された切換接点71aと、−変換出力端子41bと−系統出力端子32bとの間に接続された切換接点71bと、を有し、その2つの切換接点71a,71bが、第1オン信号S1a及び第1オフ信号S1bからなる切換信号S1により同時にオン/オフ動作するようになっている。
The
更に、第2開閉器72は、+変換出力端子41aと+自立出力端子33aとの間に接続された切換接点72aと、−変換出力端子41bと−自立出力端子33bとの間に接続された切換接点72bと、を有し、その2つの切換接点72a,72bが、第2オン信号S2a及び第2オフ信号S2bからなる切換信号S2により同時にオン/オフ動作するようになっている。
Further, the
図4(a)、(b)は、図1及び図3中の電圧検出部80の構成例を示す回路図である。
図4(a)に示される電圧検出部80は、+自立出力端子33aと−自立出力端子33bとの間に直列に接続された2つの分圧抵抗81,82と、1つの分圧抵抗82に対して並列に接続された抵抗83及びフォトカプラ84と、により構成されている。フォトカプラ84は、抵抗83に対して直列に接続されたAC入力用の双方向型発光素子(例えば、逆並列に接続された一対の発光ダイオード)84aと、受光素子(例えば、フォトトランジスタ)84bと、により構成されている。
FIGS. 4A and 4B are circuit diagrams showing a configuration example of the
The
この図4(a)の電圧検出部80では、+自立出力端子33aと−自立出力端子33bとの間に、閾値電圧Vtを超えるAC電圧が発生すると、このAC電圧が分圧抵抗81,82により分圧され、抵抗84を介してフォトカプラ84内の発光ダイオード84aに電流が流れる。これにより、発光ダイオード84aが発光してフォトトランジスタ84bがオン状態になり、このフォトトランジスタ84bから、検出信号S80として電圧有りの検出信号S80a(例えば、数ボルトのHレベルの信号)が出力される。+自立出力端子33aと−自立出力端子33bとの間のAC電圧が、閾値電圧Vt以下の場合には、フォトカプラ84内の発光ダイオード84aが発光しないので、フォトトランジスタ84bから、検出信号S80として電圧無しの検出信号S80b(例えば、Lレベルの信号)が出力される。
In the
図4(b)に示される電圧検出部80は、降圧型トランス85により構成されている。この降圧型トランス85は、+自立出力端子33aと−自立出力端子33bとの間に接続された1次巻線85aと、2次巻線85bと、により構成されている。
The
この図4(b)の電圧検出部80では、+自立出力端子33aと−自立出力端子33bとの間に、閾値電圧Vtを超えるAC電圧が発生すると、トランス85の2次巻線85bから、検出信号S80として電圧有りの検出信号S80a(例えば、数ボルトのHレベルの信号)が出力される。+自立出力端子33aと−自立出力端子33bとの間のAC電圧が、閾値電圧Vt以下の場合には、トランス85の2次巻線85bから、検出信号S80として電圧無しの検出信号S80b(例えば、Lレベルの信号)が出力される。
In the
(実施例1の通常動作)
図1及び図3の系統連系用電力変換装置30において、DC電源100からDC電力が供給されると、電力変換部40では、制御部90から供給されるデューティ比の大きな駆動信号Vg1〜Vg4により、スイッチ回路50内のトランジスタ51〜54がオン/オフ動作し、供給されたDC電力のDC電圧がAC電圧に変換される。変換されたAC電圧は、フィルタ回路60により高周波成分が除去されてAC200Vの正弦波状の系統出力電圧V32が生成され、変換出力端子41の+変換出力端子41a及び+系統出力端子32aから出力される。出力されたAC200Vの系統出力電圧V32は、制御部90から供給される切換信号S1の第1オン信号S1aによりオン状態となった第1開閉器71の切換接点71a,71bを通して、系統出力端子32の+系統出力端子32a及び−系統出力端子32bから出力され、AC200Vの電力系統101へ逆潮流される。
(Normal operation of Example 1)
1 and FIG. 3, when DC power is supplied from the
この際、制御部90のインターロック機能により、第2開閉器72の接点72a,72bがオフ状態になっており、変換出力端子41の+変換出力端子41a及び+系統出力端子32aから、自立出力端子33の+自立出力端子33a及び−自立出力端子33bが切り離されている。
At this time, due to the interlock function of the
系統停電等によって電力系統101へ系統出力電圧V32を逆潮流できない場合には、切換信号S1の第1オフ信号S1bにより第1開閉器71の切換接点71a,71bがオフ状態になって、変換出力端子14aの+変換出力端子41a及び−変換出力端子41bから電力系統101が切り離される。次に、制御部90から電力変換部40へ、デューティ比の小さな駆動信号Vg1〜Vg4が供給され、スイッチ回路50内のトランジスタ51〜54がオン/オフ動作し、DC電源100から供給されたDC電圧がAC電圧に変換される。変換されたAC電圧は、フィルタ回路60により高周波成分が除去されてAC100Vの正弦波状の自立出力電圧V33が生成される。
When the system output voltage V32 cannot flow backward to the
その後、制御部90から供給される切換信号S2の第2オン信号S2aにより、第2開閉器72の接点72a,72bがオン状態になり、変換出力端子41の+変換出力端子41a及び+系統出力端子32aから出力されたAC100Vの自立出力電圧V33が、その第2開閉器72の接点72a,72bを通して、自立出力端子33の+自立出力端子33a及び−自立出力端子33bへ出力され、負荷102へ供給される。
Thereafter, the
(実施例1の異常処理)
図5は、図1及び図3の系統連系用電力変換装置30における異常処理の概略の動作を示すフローチャートである。
(Abnormality processing of Example 1)
FIG. 5 is a flowchart showing a schematic operation of the abnormality process in the grid interconnection
系統連系用電力変換装置30の動作時においては、制御部90の制御により、以下のような異常処理が行われる。
During the operation of the grid
図5のステップST1において、制御部90の制御により異常処理が開始されると、ステップST2へ進む。この際、電圧検出部80は、第2開閉器72の出力側電圧が閾値電圧Vtを超えているか否かを検出し、第2開閉器72の出力側電圧が閾値電圧Vtを超えている時には、電圧有りの検出信号S80aを制御部90へ出力し、第2開閉器72の出力側電圧が閾値電圧Vt以下の時には、電圧無しの検出信号S80bを制御部90へ出力している。
In step ST1 of FIG. 5, when the abnormality process is started under the control of the
ステップST2において、制御部90は、電圧検出部80から出力される検出信号S80が、電圧有りの検出信号S80aか、又は、電圧無しの検出信号S80bかを判定し、判定結果が、電圧有りの検出信号S80aの場合には(Yes)、ステップST3へ進み、電圧無しの検出信号S80bの場合には(No)、ステップST4へ進む。
In step ST2, the
ステップST3において、制御部90は、第2開閉器72に対して第2オフ信号S2bを与えているか否かを判定し、判定結果が、第2オフ信号S2bを与えている場合には(Yes)、第2開閉器72が故障(例えば、接点72a,72bの溶着、第2開閉器72を駆動する図示しない回路の故障等)しているか、又は、電力系統101等の電源が自立出力端子33に誤接続されていると判定し、ステップST5へ進み、一方、第2オフ信号S2bを与えていない場合には(No)、第2開閉器72が正常、又は前記誤接続無しと判定し、ステップST2に戻る。ステップST5において、制御部90は、電力変換部40へ与える駆動信号Vg1〜Vg4の発生を停止し、電力変換部40の動作を停止させる。
In step ST3, the
又、前記ステップST2からステップST4へ進んだ場合、制御部90は、第2開閉器72に第2オン信号S72aを与えているか否かを判定し、判定結果が、第2オン信号S72aを与えている場合には(Yes)、第2開閉器72が故障(例えば、接点72a,72bの不良によりオフ状態、第2開閉器72を駆動する図示しない回路の故障等)、又は電圧検出部80が故障していると判定し、ステップST5へ進んで、電力変換部40の動作を停止させる。ステップST4の判定結果が、第2オン信号S7aを与えていない場合には(No)、第2開閉器72が正常であると判定し、ステップST2に戻る。
Further, when the process proceeds from step ST2 to step ST4, the
(実施例1の異常処理の動作波形)
図6は、図1及び図3の系統連系用電力変換装置30における異常処理の動作を示す波形図である。
(Operation waveform of abnormality processing of Example 1)
FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of the abnormality processing in the grid interconnection
この図6では、電力変換部40の起動時において、制御部90から第2オフ信号S2bが出力されているが、故障(例えば、第2開閉器72の接点72a,72bの溶着、第2開閉器72を駆動する図示しない回路の故障等)により、第2開閉器72の接点72a,72bがオン状態になっている時の動作波形が示されている。
In FIG. 6, when the
図6において、横軸は時刻(t)であり、縦軸は電位である。本実施例1の自立出力電圧V33が実線で、従来の自立出力電圧V13が破線で、本実施例1の電圧有りの検出信号S80a及び電圧無しの検出信号S80bが実線で、比較例の過電圧有りの検出信号S80a−1が破線で、それぞれ示されている。Vtは本実施例1の閾値電圧、Vt1は比較例の過電圧検出の閾値電圧、taは電圧検出部80及び制御部90の動作遅延時間である。
In FIG. 6, the horizontal axis represents time (t), and the vertical axis represents potential. The self-supporting output voltage V33 of the first embodiment is a solid line, the conventional self-supporting output voltage V13 is a broken line, the detection signal S80a with voltage and the detection signal S80b without voltage of the first embodiment are solid lines, and there is an overvoltage of the comparative example Detection signals S80a-1 are indicated by broken lines. Vt is a threshold voltage of the first embodiment, Vt1 is a threshold voltage of overvoltage detection of the comparative example, and ta is an operation delay time of the
図6の時刻t1において、本実施例1の電力変換部40が起動すると、この電力変換部40から出力される自立出力電圧V33が、AC0Vからソフトスタートして上昇して行く。時刻t2において、電圧検出部80は、自立出力電圧V33が閾値電圧Vt1を超えたことを検出し、電圧有りの検出信号S80a(Hレベル)を制御部90へ出力する。すると、制御部90は、電力変換部40へ供給する駆動信号Vg1〜Vg4の発生を停止するので、電圧検出部80及び制御部90の動作遅延時間taが経過した時刻t3において、電力変換部40の動作が停止して自立出力電圧V33の上昇がAC100Vで停止し、その後、自立出力電圧V33が降下して行く。時刻t4において、自立出力電圧V33が閾値電圧Vtまで降下すると、電圧検出部80は、電圧無しの検出信号S80b(Lレベル)を制御部90へ出力する。その後、自立出力電圧V33は、AC0Vになる。
When the
これに対し、図2に示す従来の電力変換装置10では、時刻t3において、電力変換部14の動作が停止しないので、この電力変換部14から出力される自立出力電圧V13が、AC100Vを超えてAC200Vまで上昇してしまう。そのため、AC100V用の負荷22が破損するおそれがある。
On the other hand, in the
これを防止するために、比較例として、例えば、図2の電力変換装置10において、第2開閉器16の出力側に、図6中に示す過電圧検出の閾値電圧Vt1を有する図示しない過電圧検出回路を設け、自立出力電圧V13がその閾値電圧Vt1を超えると、その過電圧検出回路から出力される過電圧有りの検出信号S80a−1により、電力変換部14の動作を停止させることが考えられる。しかし、閾値電圧Vt1は、図6に示すように、正常時のAC100Vの自立出力を可能にするために、AC100Vよりも高い電圧に設定する必要がある。そのため、図6の時刻t4後の時刻t5において、図示しない過電圧検出回路から過電圧有りの検出信号S80a−1が出力され、その後、電力変換部14の動作が停止されるので、自立出力電圧V13はAC100Vを超えた電圧まで上昇することになり、AC100V用の負荷22の破損を防止することができず、前記比較例のような構成を採用できない。
In order to prevent this, as a comparative example, for example, in the
そこで、このような問題を解決するために、本実施例1では、時刻t3において、電力変換部40の動作を停止させているので、自立出力電圧V33の上昇をAC100V以下に抑制して、AC100V用の負荷102の破損を的確に防止している。
Therefore, in order to solve such a problem, in the first embodiment, since the operation of the
(実施例1の効果)
本実施例1によれば、次の(1)〜(4)のような効果がある。
(Effect of Example 1)
According to the first embodiment, there are the following effects (1) to (4).
(1) 電圧の異なる自立出力機能を内蔵した電力変換装置30において、第2開閉器72の出力側の自立出力電圧V33を電圧検出部80で検出し、制御部90から第2オフ信号S2bを出力している状態で、電圧検出部80から出力される電圧有りの検出信号S80aを制御部90が入力した場合には、この制御部90の第1の制御機能により、電力変換部40の動作を停止するようにしている。これにより、AC100V用の負荷102の破損を的確に防止できる。更に、電力系統101等の電源が自立出力端子33に誤接続された場合に、電力変換部40の事故を防止できる。
(1) In the
(2) 制御部90が第2オン信号S2aを出力している状態で、電圧検出部80から出力される電圧無しの検出信号S80bを制御部90が入力した場合には、この制御部90の第2の制御機能により、第2開閉器72又は電圧検出部80の故障と判断されて電力変換部40の動作が停止されるので、事故を未然に防止することができる。
(2) When the
なお、制御部90に前記第2の制御機能を設けない構成にしても良い。この場合には、前記(1)の効果を有するだけである。そのため、制御部90に前記第2の制御機能を設ければ、第2開閉器72又は電圧検出部80の故障と判断されて電力変換部40の動作が停止され、事故を未然に防止できるので、より好ましい。
The
(3) 比較例の過電圧検出回路でも効果は得られるが、過電圧検出の閾値電圧Vt1の設定が難しいことと、過電圧を検出して電力変換部14を停止するまでは、負荷22に過電圧を供給してしまうことが問題である。又、自立出力端子13に同じ電圧の電源が接続されても検出ができないという問題がある。これに対し、本実施例1では、電圧検出部80により、第2開閉器72の出力側電圧の有無のみを検出しているので、前記比較例のような問題はない。
(3) Although the effect can be obtained with the overvoltage detection circuit of the comparative example, it is difficult to set the threshold voltage Vt1 for overvoltage detection, and the overvoltage is supplied to the
(4) 電圧検出部80は、図4(a)、(b)に示すように、分圧抵抗81,82及びフォトカプラ84、あるいは、トランス85等の安価な構成で実現が可能である。
(4) As shown in FIGS. 4A and 4B, the
図7は、本発明の実施例2における系統連系用電力変換装置の構成例を示す要部の回路図であり、実施例1を示す図3中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。 FIG. 7 is a circuit diagram of a main part showing a configuration example of the grid interconnection power conversion device according to the second embodiment of the present invention. Elements common to the elements in FIG. Is attached.
本実施例2の系統連系用電力変換装置30Aは、実施例1と同様のフィルタ回路60を含む電力変換部40が単相2線AC200V出力構成の単相3線式AC200V出力であって自立出力が単相2線AC100V出力の構成になっている。
In the grid interconnection
実施例1と同様に、フィルタ回路60の出力側における+変換出力端子41a及び−変換出力端子41bには、切換接点71a,71bを有する第1開閉器71を介して、+系統出力端子32a及び−系統出力端子32bが接続されている。+系統出力端子32aと、新たに追加された接地用の系統出力端子32cとの間には、AC100Vの電力系統101aが接続されると共に、−系統出力端子32bと接地用の系統出力端子32cとの間にも、AC100Vの電力系統101bが接続されている。更に、+変換出力端子41a及び−変換出力端子41bには、実施例1と同様に、切換接点72a,72bを有する第2開閉器72を介して、+自立出力端子33a及び−自立出力端子33bが接続されている。実施例1と同様に、+自立出力端子33a及び−自立出力端子33b間には、AC100Vの負荷102が接続され、更に、その+自立出力端子33a及び−自立出力端子33bに、電圧検出部80が接続されている。
As in the first embodiment, the +
このような構成の電力変換装置30Aでは、電力変換部40が動作すると、この電力変換部40から単相のAC200Vが出力され、第1開閉器71を介して、2つのAC100V電力系統101a,101bへ供給され、実施例1の電力変換装置30とほぼ同様の作用及び効果を奏することができる。
In the
図8は、本発明の実施例3における系統連系用電力変換装置の構成例を示す要部の回路図であり、実施例1を示す図3中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。 FIG. 8 is a circuit diagram of a main part showing a configuration example of the grid interconnection power conversion device according to the third embodiment of the present invention. Elements common to the elements in FIG. Is attached.
本実施例3の系統連系用電力変換装置30Bは、実施例1とは異なる3相用フィルタ回路60Bを含む電力変換部40Bが3相3線AC200V出力構成の3相3線式AC200V出力であって自立出力が単相2線AC100V出力の構成になっている。
In the grid interconnection
電力変換部40B内の3相用フィルタ回路60Bは、各相のリアクトル61,62,64と、各相間のコンデンサ63a,63b,63cと、を有するLCフィルタにより構成されている。このフィルタ回路60Bの出力側における3つの変換出力端子41a,41b,41cには、実施例1とは異なる3つの切換接点71a,71b,71cを有する第1開閉器71Bを介して、3つの+系統出力端子32a、−系統出力端子32b及び接地用の系統出力端子32cが接続されている。3つの系統出力端子32a,32b,32c間には、3つのAC200Vの電力系統101−1,101−2,101−3がそれぞれ接続されている。
The three-
更に、+変換出力端子41a及び−変換出力端子41bには、実施例1と同様に、切換接点72a,72bを有する第2開閉器72を介して、+自立出力端子33a及び−自立出力端子33bが接続されている。実施例1と同様に、+自立出力端子33a及び−自立出力端子33b間には、AC100Vの負荷102が接続され、更に、その+自立出力端子33a及び−自立出力端子33bに、電圧検出部80が接続されている。
Further, as in the first embodiment, the +
このような構成の電力変換装置30Bでは、電力変換部40Bが動作すると、この電力変換部40Bから3相のAC200Vが出力され、3相用の第1開閉器71Bを介して、各相間のAC200V電力系統101−1,101−2,101−3へそれぞれ供給され、実施例1の電力変換装置30とほぼ同様の作用及び効果を奏することができる。
In the
(変形例)
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。
例えば、電力変換部40,40Bは、図3、図7及び図8以外の回路構成に変更しても良い。又、電圧検出部80は、図4以外の回路構成に変更しても良い。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various usage forms and modifications are possible.
For example, the
30,30A,30B 系統連系用電力変換装置
40,40B 電力変換部
50 スイッチ回路
60,60B フィルタ回路
71,71B 第1開閉器
72 第2開閉器
80 電圧検出部
90 制御部
100 DC電源
101,101−1,101−2,101−3 AC200Vの電力系統
101a,101b AC100Vの電力系統
102 AC100Vの負荷
30, 30A, 30B Grid
Claims (6)
第1オン信号によりオン状態となり、前記変換出力端子と系統出力端子との間を導通して、前記変換出力端子から入力された前記系統出力電圧を前記系統出力端子へ出力し、第1オフ信号によりオフ状態となり、前記変換出力端子と前記系統出力端子との間を遮断する第1開閉器と、
前記第1開閉器に対して相補的にオン/オフ状態が切り換えられ、第2オン信号によりオン状態となり、前記変換出力端子と自立出力端子との間を導通して、前記変換出力端子から入力された前記自立出力電圧を前記自立出力端子へ出力し、第2オフ信号によりオフ状態となり、前記変換出力端子と前記自立出力端子との間を遮断する第2開閉器と、
前記第2開閉器の出力側電圧が、前記自立出力電圧以下に設定された閾値電圧を超えるか否かを検出し、前記第2開閉器の前記出力側電圧が前記閾値電圧を超えた時には電圧有りの検出信号を出力し、前記第2開閉器の前記出力側電圧が前記閾値電圧以下の時には電圧無しの検出信号を出力する電圧検出部と、
前記第1開閉器に与える前記第1オン信号及び前記第1オフ信号と前記第2開閉器に与える前記第2オン信号及び前記第2オフ信号とを生成して出力し、前記第2オフ信号を出力している状態で前記電圧有りの検出信号を入力した場合には、前記電力変換部の動作を停止する制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第2オフ信号を出力している状態で前記電圧有りの検出信号を入力した場合、及び、前記第2オン信号を出力している状態で前記電圧無しの検出信号を入力した場合には、前記電力変換部の動作を停止する制御を行うことを特徴とする電力変換装置。 A power converter that converts DC power into AC power, generates an AC grid output voltage, or an AC self-sustained output voltage lower than the grid output voltage and outputs it from the conversion output terminal; and
The first on signal is turned on, the conduction between the conversion output terminal and the system output terminal is conducted, the system output voltage inputted from the conversion output terminal is outputted to the system output terminal, and the first off signal A first switch that is in an off state by which the connection between the conversion output terminal and the system output terminal is interrupted;
The on / off state is complementarily switched with respect to the first switch, and is turned on by the second on signal. The conduction between the conversion output terminal and the self-supporting output terminal is established and input from the conversion output terminal. A second switch that outputs the generated self-supporting output voltage to the self-supporting output terminal, is turned off by a second off signal, and disconnects between the conversion output terminal and the self-supporting output terminal;
It is detected whether the output side voltage of the second switch exceeds a threshold voltage set to be equal to or lower than the self-sustained output voltage, and the voltage when the output side voltage of the second switch exceeds the threshold voltage A voltage detection unit that outputs a detection signal with a voltage, and outputs a detection signal with no voltage when the output-side voltage of the second switch is equal to or lower than the threshold voltage;
Generating and outputting the first on signal and the first off signal applied to the first switch and the second on signal and the second off signal applied to the second switch; When the detection signal with the voltage is input in a state where the power is output, a control unit that performs control to stop the operation of the power conversion unit,
Bei to give a,
The controller is
When the detection signal with voltage is input while the second off signal is being output, and when the detection signal without voltage is input with the second on signal being output, A power conversion apparatus that performs control to stop the operation of the power conversion unit.
前記電圧検出部により、前記第2開閉器の前記出力側電圧が前記閾値電圧を超えたことが検出されてから、前記電力変換部が動作を停止するまでの間に、前記第2開閉器の前記出力側電圧が過電圧にならないように、前記電圧検出部及び前記制御部の動作遅延時間と前記閾値電圧とが設定されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置。After the voltage detection unit detects that the output side voltage of the second switch exceeds the threshold voltage and before the power conversion unit stops operation, the second switch 4. The operation delay time of the voltage detection unit and the control unit and the threshold voltage are set so that the output side voltage does not become an overvoltage. 5. Power converter.
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