JP6351480B2 - 系統連系インバータ装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1に係る系統連系インバータ装置1aの要部構成を示すブロック図である。図1には、太陽光発電システムで用いる系統連系インバータ装置1aの構成例が示され、この点は後に示す実施の形態2,3,4においても同様である。また、図1には、商用電力系統26との連系運転機能と、商用電力系統26を切り離した自立運転機能とを、切り替えて実施できる系統連系インバータ装置1aが示されている。この点も、後に示す実施の形態2,3,4において同様である。
VRSDC =(ΣVRS)/T
VRSRMS =√(Σ(VRS*VRS)/T)
VRSAC =√(VRSRMS*VRSRMS−VRSDC*VRSDC)
VTUDC =(ΣVTU)/T
VTURMS =√(Σ(VTU*VTU)/T)
VTUAC =√(VTURMS*VTURMS−VTUDC*VTUDC)
VRSAC、VTUDC = 0ボルト
VRSDC ≧ α
図5は本発明の実施の形態2に係る系統連系インバータ装置1bの要部構成を示すブロック図である。図5では、図1に示した構成要素と同一または同等の構成要素に同一の符号を付している。ここでは、実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。実施の形態2に係る系統連系インバータ装置1bでは、図1に示した構成に加えて、第3の電圧検出部9および第4の電圧検出部21が追加され、それに伴い図1に示した制御部6aに代えて制御部6bが設けられている。その他の構成は、実施の形態1に係る系統連系インバータ装置1aと同様である。
図7は本発明の実施の形態3に係る系統連系インバータ装置1cの要部構成を示すブロック図である。図7では、図5に示した構成要素と同一または同等の構成要素に同一の符号を付している。ここでは、実施の形態3に関わる部分を中心に説明する。
実施の形態4では、図1、図5および図7に示した構成において、インバータ回路2bの動作を変更することで連系開閉器3の接片3a,3bの異常の有無を判定する例を示す。ここでは図5を用いて説明する。
図8は本発明の実施の形態5に係る電圧バイアス回路22Aの接続位置を変更した例を示すブロック図である。実施の形態5では、図1、図5および図7に示した構成において、電圧バイアス回路22Aの接続する位置を変更した例を示す。図8に示すように電圧バイアス回路22Aは、スイッチング素子16a,16b,16c,16dの出力端に並列に接続されている。このように構成しても、同様の効果を得ることができる。
図9は本発明の実施の形態6に係る電圧バイアス回路22Bの構成を示すブロック図である。実施の形態6では、図1、図5および図7に示した構成において、電圧バイアス回路22Bを接続した例を示す。図9に示すように電圧バイアス回路22Bは、正極母線Pとリアクトル18aの他端RとのPR間に接続された抵抗22dと、負極母線Qとリアクトル18bの他端SとのQS間に接続された抵抗22eと、リアクトル18aの他端Rとリアクトル18bの他端SとのRS間に接続された抵抗22cから構成されている。
本発明の実施の形態7では、図1、図5および図7に示した構成において、インバータ回路2bのスイッチング素子16a,16b,16c,16dをGaN窒素ガリウムまたはSiC炭化ケイ素といったワイドギャップ半導体によるスイッチング素子とした例を示す。一般的にワイドギャップ半導体は、シリコン半導体に比べて漏れ電流が小さくなる。そのため電圧バイアス回路22Aを構成する抵抗22bに流れる電流を小さくすることができるため、抵抗22bの抵抗値を大きくすることができる。これにより、抵抗による電力損失を低減することができるという効果が得られる。またワイドギャップ半導体を使用した場合、耐電圧や耐熱性が高くなると共に許容電流密度も高くなる。そのため、スイッチング素子16a,16b,16c,16dの小型化が可能となり、系統連系インバータ装置の更なる小型化を図ることができる。
Claims (14)
- 直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、
前記インバータ部と商用電力系統との間に設置される連系開閉器と、
前記インバータ部および前記連系開閉器を制御する制御部と、
前記連系開閉器の前記インバータ部側の両端の電圧を検出する第1の電圧検出部と、
前記連系開閉器の商用電力系統側の両端の電圧を検出する第2の電圧検出部と、
前記連系開閉器の前記インバータ部側の両端に接続されバイアス電圧を印加する電圧バイアス回路と、
を備え、
前記制御部は、前記インバータ部の運転前に前記連系開閉器を開路させた状態で、前記第1の電圧検出部で検出された電圧と、前記第2の電圧検出部で検出された電圧とを用いて、前記連系開閉器に異常が生じているか否かを判定することを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 前記制御部は、前記第2の電圧検出部で検出された電圧と前記第1の電圧検出部で検出された電圧である前記バイアス電圧とが等しい場合、前記連系開閉器に異常が生じていると判定することを特徴とする請求項1に記載の系統連系インバータ装置。
- 前記制御部は、前記第1の電圧検出部で検出された電圧と前記第2の電圧検出部で検出された電圧である前記商用電力系統の系統電圧とが等しい場合、前記連系開閉器に異常が生じていると判定することを特徴とする請求項1に記載の系統連系インバータ装置。
- 前記制御部は、前記第1の電圧検出部で検出された電圧と前記第2の電圧検出部で検出された電圧とが各々零ボルトである場合、前記連系開閉器に異常が生じていると判定することを特徴とする請求項1に記載の系統連系インバータ装置。
- 前記連系開閉器の商用電力系統側の一方端と前記インバータ部の一方の直流入力との間の電圧を検出する第3の電圧検出部を備え、
前記制御部は、前記連系開閉器に異常が生じていないと判定した場合、前記インバータ部に特定の値の電圧を出力させ、前記第3の電圧検出部で検出された前記連系開閉器の商用電力系統側の一方端の電圧が、前記特定の値の電圧と等しい場合、前記連系開閉器に異常が生じていると判定することを特徴とする請求項1に記載の系統連系インバータ装置。 - 前記制御部は、前記インバータ部の運転前に前記連系開閉器を開路させた状態で、前記インバータ部内の一方のアームに特定の値の電圧を出力させると共に、前記インバータ部内の他方のアームを構成するスイッチング素子をオフ状態に制御し、前記第3の電圧検出部で検出された前記インバータ部内の一方のアームに対応する前記連系開閉器の商用電力系統側の一方端の電圧が、前記一方のアームから出力される特定の値の電圧と等しい場合、前記連系開閉器に異常が生じていると判定することを特徴とする請求項5に記載の系統連系インバータ装置。
- 外部直流電源と前記インバータ部の間に設置され前記インバータ部の入力電圧を昇圧するコンバータ回路を備え、
前記制御部は、前記連系開閉器に異常が生じているか否かを判定する前に、前記コンバータ回路のスイッチング素子をオンオフ制御して前記インバータ部の入力電圧を昇圧することを特徴とする請求項1から請求項6の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。 - 前記電圧バイアス回路は、直流の電圧を供給することを特徴とする請求項1から請求項7の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。
- 前記電圧バイアス回路は、前記連系開閉器が閉路した場合、前記商用電力系統との間に流れる電流が1ミリアンペア以下となるインピーダンスをもった回路であることを特徴とする、請求項1から請求項8の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。
- 前記インバータ部が出力する特定の値の電圧は、前記インバータ部に入力される直流電圧の2分の1の値であることを特徴とする請求項5から請求項9の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。
- 前記制御部は、前記連系開閉器に異常が生じていると判定した場合、前記連系開閉器に異常が生じている旨を表示器に表示させることを特徴とする請求項1から請求項10の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。
- 前記制御部は、前記連系開閉器に異常が生じていると判定した場合、運転開始への移行を中止することを特徴とする請求項1から請求項11の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。
- 前記インバータ部のアームを構成するスイッチング素子は、ワイドギャップ半導体で構成されることを特徴とする請求項1から請求項12の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。
- 前記ワイドギャップ半導体は、炭化ケイ素であることを特徴とする請求項13に記載の系統連系インバータ装置。
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