JPH0515139B2 - - Google Patents

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JPH0515139B2
JPH0515139B2 JP58219937A JP21993783A JPH0515139B2 JP H0515139 B2 JPH0515139 B2 JP H0515139B2 JP 58219937 A JP58219937 A JP 58219937A JP 21993783 A JP21993783 A JP 21993783A JP H0515139 B2 JPH0515139 B2 JP H0515139B2
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JP
Japan
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phase
voltage
output
inverter
circuit
Prior art date
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Application number
JP58219937A
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Japanese (ja)
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JPS60113628A (en
Inventor
Yasuhiro Makino
Kunio Tanaka
Kazufumi Ushijima
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(イ) 産業上の利用分野 本発明は太陽電池を電源とするパルス幅変調イ
ンバータ系統及び商用電力系統を並列運転して負
荷に給電する並列運転による電源装置に係り、両
系統の電圧及び電流の位相同期回路に関するもの
である。 (ロ) 従来技術 一般に、個人用住宅等に適用される太陽電池の
自家発電設備では、太陽光エネルギーの有効利用
を図るために、電力蓄積用の蓄電池を設け、太陽
電池により発電された電力を有効に利用すること
や、前記発電設備を商用電力系統に連係させ、太
陽電池による発電電力を前記商用電力系統に回生
して前記発電電力を有効に利用することが行なわ
れている。 しかし、前者の蓄電池を使用する場合、前記蓄
電池を必要とする分高価になると共に、該蓄電池
の保守に手間がかかり、しかも前者蓄電池の充電
の際に電力損失が生じるという不都合が生じ、後
者の商用電力系統に連係する場合にも、技術上の
問題や実施の許認を受ける際の法律上の問題等が
多々あり、何れも実用性に欠ける。 そこで前記発電設備及び該発電設備により発電
された直流電力を交流電力に変換するインバータ
から成るインバータ系統と、前記商用電力系統と
を負荷に並列に接続して所謂並列運転による電源
装置を構成し、前記インバータ系統の供給電力が
負荷の総需要電力を上回らないように前記両系統
を運転して前記負荷に給電し、前記インバータ系
統の電力が前記商用電力系統に回生する所謂横流
れが発生しないようにすることが行なわれてい
る。 第1図に示したブロツク回路図は本発明者等に
よつて先に提案された特願昭58−70640号の発明
に改良を加えたものである。 1は太陽電池、2は入力端子が太陽電池1に接
続され太陽電池1と共にパルス幅変調インバータ
系統3を構成するパルス幅変調インバータ、4は
インバータ系統3とともに負荷5に並列に接続し
て設けられた商用電力系統、6は開閉器、7は太
陽電池1とインバータ2との間に設けられた昇圧
用変圧器、8は変圧器7と負荷5との間に設けら
れたスタテイツクスイツチ、9,10は夫々入力
端子がインバータ2の出力ライン及び負荷ライン
に接続されインバータ系統3の出力電圧eI及び商
用電力系統4の系統電圧eCを夫々検出して検出信
号を出力する第1,第2電圧検出部、11,12
は夫々前記出力ライン及び負荷ラインに設けられ
インバータ系統3の出力電流iI及び負荷電流iL
取り出す2個の変流器、13,14は夫々入力端
子が両変流器11,12に接続され両変流器1
1,12により取り出された前記出力電流iI及び
負荷電流iLを検出して検出信号を出力する第1,
第2電流検出部、9′,13′,10′,14′は前
記検出9,13,10,14のアナログ出力のゼ
ロ交叉点を検出して、それを示すデジタル信号を
出力するゼロ交叉点検出回路、15は入力端子が
太陽電池1に接続され太陽電池1の出力電圧を検
出して検出信号を出力する第3電圧検出部、16
は各検出部9,10,13,14,15からのア
ナログ信号からなる各検出信号をデジタル信号か
らなる検出信号に夫々変換して出力するAD変換
器、17は前記各検出信号が選択されて入力され
前記各検出信号をスイツチングして出力する双方
向スイツチ部、18は位相比較器であり、スイツ
チ部17を介して入力される両電圧検出部9,1
0からの検出信号により、インバータ系統3の前
記出力電圧の位相と前記系統電圧の位相を比較
し、インバータ2に電圧位相比較信号を出力して
インバータ2への制御用パルスのパルス幅を制御
する。 19は前記出力電圧と前記系統電圧との位相が
同期したとき、及び前記出力電流と前記負荷電流
との位相が同期したときに同期信号を出力する同
期検知部、20はAD変換器16からの各デジタ
ル信号及び前記同期信号が入力され各制御信号が
出力する制御器である中央演算処理部(以下
CPUという)、21はインバータ2に制御用パル
スを出力しCPU20からのパルス幅制御信号に
より、開閉器6をオン、オフさせる開閉器駆動
部、23はスタテイツクスイツチ駆動部であり、
CPU20からのオン、オフ制御信号により、ス
タテイツクスイツチ8をオン、オフさせる。 尚24は交流フイルタ、25は連係リアクトル
である。 第3電圧検出部15により太陽電池1の出力電
圧が検出されて検出信号が出力され、前記検出信
号がAD変換器16を介してCPU20に入力され
てCPU20により前記出力電圧がインバータ2
を作動させるに十分な所定値に達しているか否か
が判別され、前記所定値に達していれば、CPU
20から開閉器駆動部22にオン制御信号が出力
されて開閉器6がオンし、太陽電池1の出力電圧
がインバータ2に印加されてインバータ系統3が
作動を開始するとともに、第1、第2電圧検出部
9,1両端によりオフ状態のスタテイツクスイツ
チ8の両側におけるインバータ系統3の出力電圧
及び商用電力系統4の系統電圧が検出されて、前
記両検出信号が夫々出力され、前記両検出信号が
AD変換器16を介してCPU20に入力され、
CPU20により前記出力電圧及び系統電圧の絶
対値が一致するまでCPU20からパルス出力部
21にパルス幅制御信号が出力さ、パルス出力部
21からインバータ2に出力される制御用パルス
のパルス幅が制御され、インバータ2の出力電圧
が制御されて前記出力電圧及び系統電圧の絶対値
が等しくなると同時に、第1、第2電圧検出部
9,10からの検出信号がスイツチ部17を介し
て位相比較器18に入力され、位相比較器18か
らインバータ2にインバータ系統3の出力電圧の
位相が商用電力系統4の系統電圧の位相に同期す
るように電圧位相比較信号が出力され、パルス出
力部21からインバータ2への制御用パルスのパ
ルス幅が制御され、インバータ2の出力電圧の位
相が制御されて前記出力電圧の位相が系統電圧の
位相に同期する。 次に、インバータ系統3の出力電圧と商用電力
系統4の系統電圧との位相が同期したことが同期
検知部19により検知されると、同期検知部19
からCPU20に同期信号が出力され、前記同期
信号によりCPU20からスタテイツクスイツチ
駆動部23にオン制御信号が出力され、スタテイ
ツクスイツチ8がオンされて商用電力系統4から
の電力に加えインバータ系統3からの電力が負荷
5に供給されると共に、インバータ系統3の供給
電力が負荷5の総需要電力を上回らないように制
御される。 前記両変流器11,12及び両電流検出部1
3,14によりインバータ系統3の出力電流及び
負荷5を流れる負荷電流が検出されて検出信号が
夫々出力され、前記各検出信号がスイツチ部17
を介して位相比較器18に入力され、パルス出力
部21からインバータ2への制御用パルスのパル
ス幅が制限され、インバータ2の出力電圧位相が
制限されて前記出力電流の位相が前記負荷電流の
位相に同期し、負荷5に対するインバータ系統3
及び商用電力系統4の適切な電力分担が行なわれ
る。 ところで前記位相比較器18は従来第2図に示
す如く、アナログ式フエイズコンパレータ26、
ローパスフイルタ27、電圧制御発振器28、イ
ンバータ制御回路29と、前記双方向スイツチ部
17と前記フエイズコンパレータ26との間に接
続された90°位相回路30とによつて構成されて
いた。前記双方向スイツチ17にはインバータ出
力電圧eI、インバータ出力電流iI、商用電力系統
電圧eC、負荷電流iLが随時入力可能であつて、例
えば該双方向スイツチ17によつて選択されたイ
ンバータ出力電圧eIは90°位相回路30を介して、
又系統電圧eCは直接に、前記フエイズコンパレー
タ26の入力信号となる。フエイズコンパレータ
26はこれら2つの入力信号の位相差、周波数差
に比例した誤差電圧を出力する。今2つの入力信
号間の位相差が90°であれば出力の平均差信号は
0となり、これを基準にして位相の進み、或いは
遅れに対してその位相差に応じた誤差電圧を前記
フエイズコンパレータ26より発生する。この電
圧は、ローパスフイルタ27を介して高周波成分
を除去した後、電圧制御発振器28の制御電圧と
なる。前記発振器28は前記制御電圧に比例した
周波数を出力する。この出力信号は、インバータ
制御回路29を介してインバータ2を制御するこ
とで前記系統電圧eCとインバータ出力電圧とが位
相同期をとるように動作する。以下位相同期状態
における前記発振器28の発振周波数を自走周波
数と呼称する。 上記の如き所謂フエイズロツクループ回路(以
下PLL回路と略称する)を用いて系統並列シス
テムのインバータを制御するのだが、斯かるシス
テムを制御する上で、PLL回路が重要な役割を
持つことは言うまでもないが、PLL回路は同期
状態において前記発振器28の周波数は入力信号
に一致するが、それらの位相は前記発振器28の
周波数を自走周波数から入力信号の周波数へ移動
させるための誤差電圧(位相制御誤差)として存
在する。 又、PLL回路を構成する制御回路の電源電圧
変動、発振器28の温度ドリフト、及び経時変化
等の影響により、同期状態において発振器28は
自走周波数を維持することができなくなり、この
結果位相差が生じる。従つて系統並列運転用イン
バータを制御する上で、回路構成は簡単である
が、精度上に問題があり、位相制御を充分に行な
うことができなかつた。 (ハ) 発明の目的 本発明は上述の如き従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、インバータ系統と商用電力
系統との連係運転に際して、商用電力系統電圧と
インバータ出力電圧、或いは負荷電流とインバー
タ出力電流の位相制御を行なう上で、PLL回路
が位相制御誤差を生じた場合でも、それを監視
し、商用電力系統電圧とインバータ出力電圧、或
いは負荷電流とインバータ出力電流の位相差を無
くすように位相制御を行なうことができるマイク
ロコンピユータによる位相制御回路を提供するこ
とを目的とするものである。 (ニ) 発明の構成 太陽電池を電源とするパルス幅変調インバータ
系統及び商用電力系統を並列に接続し、前記イン
バータ系統の供給電力が負荷の総需要電力を上回
らないように、前記両系統を運転して前記負荷に
給電する電源装置の位相同期回路であつて、前記
商用電力系統電圧及びインバータ系統出力電圧に
よる検出信号の位相差、若しくは前記負荷を流れ
る電流及びインバータ系統出力電流による検出信
号の位相差を検知する位相検知回路と、制御部
と、該制御部からの指令に基づき、前記インバー
タ系統出力電圧若しくはインバータ系統出力電流
による検出信号の位相を変換する位相制御回路
と、前記商用電力系統電圧若しくは前記負荷を流
れる電流による検出信号、及び前記位相制御回路
の出力信号の位相差及び周波数差に比例した誤差
電圧を出力するフエイズコンパレータと、該誤差
電圧に基づいた制御電圧に比例した周波数を出力
する電圧制御発振器と、を備え、前記制御部は、
初期状態において前記位相制御回路の入力信号に
対する出力信号の位相が90°となるように位相を
制御すると共に、前記商用電力系統電圧及びイン
バータ系統出力電圧、若しくは前記負荷を流れる
電流及びインバータ系統出力電流が位相同期状態
において、前記位相検知回路の検知出力に基づ
き、前記位相制御回路の出力信号の位相を制御す
るものであり、前記商用電力系統電圧及びインバ
ータ系統出力電圧による検出信号、若しくは前記
負荷を流れる電流及びインバータ系統出力電流に
よる検出信号の位相状態を監視し、インバータ系
統出力電圧若しくはインバータ系統出力電流によ
る検出信号の位相を制御部によつて進めたり遅ら
せたりするものである。 (ホ) 実施例 第3図に本発明の位相比較器とその周辺部との
接続回路図を示す。 この図において31は位相制御回路、32は位
相検知回路である。 位相検知回路32は例えばDフリツプフロツプ
で構成され、インバータ2よりの出力電圧eI或い
は出力電流iIによる入力信号φ1を基準にして、商
用電力系統4よりの系統電圧eC或いは負荷5を流
れる電流iLによる入力信号φ2の位相が進んでいる
か遅れているかを判断し、それに応じたデジタル
信号をCPU20に送る。 位相制御回路31は第4図に示す如く、ワンシ
ヨツト回路33,34,OR回路35、プリセツ
タブルカウンタ36、Dフリツプフロツプ37と
で構成される。前記ワンシヨツト回路33,34
の入力信号eI或いはiIは前述のφ1であり、OR回路
35よりの出力信号をφ3、プリセツタブルカウ
ンタ36よりの出力信号をφ4、Dフリツプフロ
ツプ37よりの出力信号をφ5とする。前記プリ
セツタブルカウンタ36はここではダウンモード
で使用しており、CPU20の制御信号は、前記
カウンタ36のデータ入力(プリセツト値)とな
る。また前記出力信号φ3は前記カウンタ36の
ロード信号となり、該カウンタ36は出力信号
φ3を受取る毎にカウントをプリセツト状態にす
る。前記カウンタ36にはカウントパルス(CK)
が印加されており、カウント終了後出力信号φ4
をDフリツプフロツプ37に出力する。Dフリツ
プフロツプ37は第1表に従つて機能し、出力信
号φ5を出力する。
(a) Field of industrial application The present invention relates to a power supply device that operates a pulse width modulation inverter system using a solar cell as a power source and a commercial power system in parallel to supply power to a load. This relates to phase locked circuits. (b) Prior art In general, in-house power generation equipment using solar cells applied to private residences, etc., in order to effectively utilize solar energy, a storage battery is installed to store power, and the power generated by the solar cells is used. The power generation equipment is linked to the commercial power system, and the power generated by the solar cells is regenerated to the commercial power system to effectively utilize the power generated. However, when using the former type of storage battery, it becomes expensive due to the need for the storage battery, and it takes time and effort to maintain the storage battery.Moreover, there is an inconvenience that power loss occurs when charging the former type of storage battery, and the latter type of storage battery is expensive. Even when linking to a commercial power system, there are many technical problems and legal problems when obtaining approval for implementation, all of which lack practicality. Therefore, an inverter system consisting of the power generation equipment and an inverter that converts the DC power generated by the power generation equipment into AC power, and the commercial power system are connected in parallel to the load to configure a power supply device with so-called parallel operation, Both systems are operated to supply power to the load so that the power supplied by the inverter system does not exceed the total power demand of the load, and so-called cross flow in which the power of the inverter system is regenerated to the commercial power system does not occur. things are being done. The block circuit diagram shown in FIG. 1 is an improvement on the invention previously proposed by the present inventors in Japanese Patent Application No. 70,640/1982. 1 is a solar cell; 2 is a pulse width modulation inverter whose input terminal is connected to the solar cell 1 and constitutes a pulse width modulation inverter system 3 together with the solar cell 1; and 4 is connected in parallel to a load 5 together with the inverter system 3. 6 is a switch, 7 is a step-up transformer provided between the solar cell 1 and the inverter 2, 8 is a static switch provided between the transformer 7 and the load 5, 9 , 10 have input terminals connected to the output line and load line of the inverter 2, and detect the output voltage e I of the inverter system 3 and the system voltage e C of the commercial power system 4, respectively, and output detection signals. 2 voltage detection parts, 11, 12
are two current transformers provided in the output line and the load line, respectively, to take out the output current i I and the load current i L of the inverter system 3, and 13 and 14 have input terminals connected to both current transformers 11 and 12, respectively. Both current transformers 1
a first ;
The second current detection units 9', 13', 10', and 14' are zero-crossing inspections that detect the zero-crossing points of the analog outputs of the detectors 9, 13, 10, and 14, and output digital signals indicating the zero-crossing points. Output circuit 15 is a third voltage detection section 16 whose input terminal is connected to the solar cell 1 and detects the output voltage of the solar cell 1 and outputs a detection signal.
17 is an AD converter that converts each detection signal consisting of an analog signal from each detection unit 9, 10, 13, 14, 15 into a detection signal consisting of a digital signal and outputs the same; A bidirectional switch unit 18 is a phase comparator which switches and outputs the input detection signals, and both voltage detection units 9 and 1 which are input via the switch unit 17
0, the phase of the output voltage of the inverter system 3 and the phase of the system voltage are compared, and a voltage phase comparison signal is output to the inverter 2 to control the pulse width of the control pulse to the inverter 2. . 19 is a synchronization detection unit that outputs a synchronization signal when the phases of the output voltage and the grid voltage are synchronized and when the phases of the output current and the load current are synchronized; A central processing unit (hereinafter referred to as a controller) that receives each digital signal and the synchronization signal and outputs each control signal.
21 is a switch drive unit that outputs control pulses to the inverter 2 and turns on and off the switch 6 according to a pulse width control signal from the CPU 20; 23 is a static switch drive unit;
The static switch 8 is turned on and off by an on/off control signal from the CPU 20. Note that 24 is an AC filter, and 25 is a link reactor. The third voltage detection unit 15 detects the output voltage of the solar cell 1 and outputs a detection signal, the detection signal is input to the CPU 20 via the AD converter 16, and the CPU 20 converts the output voltage to the inverter
It is determined whether or not a predetermined value sufficient to activate the
20 outputs an on control signal to the switch drive unit 22 to turn on the switch 6, the output voltage of the solar cell 1 is applied to the inverter 2, the inverter system 3 starts operating, and the first and second The output voltage of the inverter system 3 and the system voltage of the commercial power system 4 on both sides of the static switch 8 in the OFF state are detected by the voltage detection units 9 and 1, and both detection signals are outputted, respectively. but
is input to the CPU 20 via the AD converter 16,
The CPU 20 outputs a pulse width control signal to the pulse output unit 21 until the absolute values of the output voltage and the grid voltage match, and the pulse width of the control pulse output from the pulse output unit 21 to the inverter 2 is controlled. , the output voltage of the inverter 2 is controlled so that the absolute values of the output voltage and the grid voltage become equal, and at the same time, the detection signals from the first and second voltage detection sections 9 and 10 are sent to the phase comparator 18 via the switch section 17. A voltage phase comparison signal is output from the phase comparator 18 to the inverter 2 so that the phase of the output voltage of the inverter system 3 is synchronized with the phase of the system voltage of the commercial power system 4, and the pulse output section 21 outputs the voltage phase comparison signal to the inverter 2. The pulse width of the control pulse is controlled, the phase of the output voltage of the inverter 2 is controlled, and the phase of the output voltage is synchronized with the phase of the system voltage. Next, when the synchronization detection section 19 detects that the output voltage of the inverter system 3 and the grid voltage of the commercial power system 4 are synchronized in phase, the synchronization detection section 19
A synchronization signal is output from the inverter system 20 to the CPU 20, and in response to the synchronization signal, the CPU 20 outputs an on control signal to the static switch drive section 23, turning on the static switch 8 and receiving power from the inverter system 3 in addition to the power from the commercial power system 4. is supplied to the load 5, and the power supplied by the inverter system 3 is controlled so as not to exceed the total power demand of the load 5. Both current transformers 11 and 12 and both current detection sections 1
3 and 14 detect the output current of the inverter system 3 and the load current flowing through the load 5, and output detection signals, respectively.
The pulse width of the control pulse from the pulse output section 21 to the inverter 2 is limited, and the output voltage phase of the inverter 2 is limited so that the phase of the output current is equal to that of the load current. Inverter system 3 for load 5 in phase synchronization
And appropriate power sharing of the commercial power system 4 is performed. By the way, the phase comparator 18 is conventionally composed of an analog phase comparator 26, as shown in FIG.
It consisted of a low pass filter 27, a voltage controlled oscillator 28, an inverter control circuit 29, and a 90° phase circuit 30 connected between the bidirectional switch section 17 and the phase comparator 26. The inverter output voltage e I , the inverter output current i I , the commercial power system voltage e C , and the load current i L can be input to the bidirectional switch 17 at any time. The inverter output voltage e I passes through the 90° phase circuit 30,
Furthermore, the system voltage e C directly becomes an input signal to the phase comparator 26 . The phase comparator 26 outputs an error voltage proportional to the phase difference and frequency difference between these two input signals. Now, if the phase difference between the two input signals is 90°, the average difference signal of the output will be 0, and with this as a reference, the error voltage according to the phase difference will be calculated as the phase lead or lag. Generated from the comparator 26. This voltage becomes the control voltage of the voltage controlled oscillator 28 after removing high frequency components through the low-pass filter 27 . The oscillator 28 outputs a frequency proportional to the control voltage. This output signal operates by controlling the inverter 2 via the inverter control circuit 29 so that the system voltage e C and the inverter output voltage are in phase synchronization. Hereinafter, the oscillation frequency of the oscillator 28 in the phase synchronization state will be referred to as a free-running frequency. The so-called phase lock loop circuit (hereinafter referred to as PLL circuit) as described above is used to control the inverter of a grid parallel system, but it is important to note that the PLL circuit plays an important role in controlling such a system. Needless to say, in the PLL circuit, in the synchronous state, the frequency of the oscillator 28 matches the input signal, but their phase is changed by an error voltage (phase control error). Furthermore, due to the influence of power supply voltage fluctuations of the control circuit that constitutes the PLL circuit, temperature drift of the oscillator 28, changes over time, etc., the oscillator 28 is no longer able to maintain its free-running frequency in the synchronized state, and as a result, the phase difference increases. arise. Therefore, in controlling the inverters for system parallel operation, although the circuit configuration is simple, there is a problem in accuracy and it is not possible to perform sufficient phase control. (C) Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and is intended to improve the relationship between the commercial power system voltage and the inverter output voltage, or the load When performing phase control of the current and inverter output current, even if the PLL circuit generates a phase control error, it is monitored and the phase difference between the commercial power system voltage and the inverter output voltage, or the load current and the inverter output current is corrected. It is an object of the present invention to provide a phase control circuit using a microcomputer that can perform phase control so as to eliminate the problem. (d) Structure of the invention A pulse width modulation inverter system using a solar cell as a power source and a commercial power system are connected in parallel, and both systems are operated so that the power supplied by the inverter system does not exceed the total power demand of the load. A phase synchronized circuit of a power supply device that supplies power to the load by detecting a phase difference between a detection signal due to the commercial power system voltage and an inverter system output voltage, or a phase difference of a detection signal due to the current flowing through the load and the inverter system output current. a phase detection circuit that detects a phase difference, a control section, a phase control circuit that converts the phase of a detection signal based on the inverter system output voltage or inverter system output current based on a command from the control section, and the commercial power system voltage. Alternatively, a phase comparator outputs an error voltage proportional to a detection signal based on a current flowing through the load and a phase difference and a frequency difference between the output signal of the phase control circuit, and a phase comparator outputting an error voltage proportional to a control voltage based on the error voltage. a voltage controlled oscillator that outputs, the control unit:
The phase is controlled so that the phase of the output signal with respect to the input signal of the phase control circuit is 90° in the initial state, and the commercial power system voltage and the inverter system output voltage, or the current flowing through the load and the inverter system output current. is to control the phase of the output signal of the phase control circuit based on the detection output of the phase detection circuit in a phase synchronized state, and the detection signal based on the commercial power system voltage and the inverter system output voltage, or the load The phase state of the detection signal based on the flowing current and the inverter system output current is monitored, and the phase of the detection signal based on the inverter system output voltage or the inverter system output current is advanced or delayed by the control section. (E) Embodiment FIG. 3 shows a connection circuit diagram of the phase comparator of the present invention and its peripheral parts. In this figure, 31 is a phase control circuit, and 32 is a phase detection circuit. The phase detection circuit 32 is composed of, for example, a D flip-flop, and based on the input signal φ 1 based on the output voltage e I or output current i I from the inverter 2, the system voltage e C from the commercial power system 4 or flowing through the load 5 It is determined whether the phase of the input signal φ 2 due to the current i L is advanced or delayed, and a digital signal corresponding to the phase is sent to the CPU 20 . As shown in FIG. 4, the phase control circuit 31 is composed of one-shot circuits 33, 34, an OR circuit 35, a presettable counter 36, and a D flip-flop 37. The one shot circuit 33, 34
The input signal eI or iI is the aforementioned φ1 , the output signal from the OR circuit 35 is φ3 , the output signal from the presettable counter 36 is φ4 , and the output signal from the D flip-flop 37 is φ5. shall be. The presettable counter 36 is used in the down mode here, and the control signal of the CPU 20 becomes the data input (preset value) of the counter 36. Further, the output signal φ 3 becomes a load signal for the counter 36, and the counter 36 sets the count to a preset state every time it receives the output signal φ 3 . The counter 36 receives a count pulse (CK).
is applied, and after the count ends, the output signal φ 4
is output to the D flip-flop 37. D flip-flop 37 functions according to Table 1 and provides an output signal φ5 .

【表】 第5図は前記出力信号φ1,φ3,φ4,φ5のタイ
ミング図である。ここで出力信号φ1と出力信号
φ5との位相差θ1は前記CPU20の制御信号(プ
リセツタブルカウンタ36のプリセツト値)によ
つて制御される。 第6図はPLL回路の同期周波数と前記アナ
ログ式フエイズコンパレータ(以下APCと略称
する)26の2つの入力信号φ2,φ5の位相差θ2
の相関関係を示す図である。第6図において
PLL回路が同期状態にあるものとし、APC26
の入力信号周波数を徐々に電圧制御発振器(以下
VCOと略称する)28の自走周波数0から遠ざ
けた時PLL回路の同期が解除する周波数を14
とし、BL41と定義する。またPLL回路が非
同期状態にあるものとし、APC26の入力信号
周波数を徐々に前記自走周波数0から遠ざけた時
PLL回路の同期が解除する周波数を0に近づけた
時PLL回路が同期する周波数を23とし、BP
32と定義する。このようなBL,BPは夫々ロ
ツクレンジ、キヤプチユアレンジと呼ばれるもの
である。 今PLL回路が理想状態(第6図の点A)で動
作すれば当然前記出力信号φ1,φ2は安全に同期
しており、出力信号φ1と出力信号φ2との周波数
差及び位相差は全く生じない。しかしながら実際
にはPLL回路自信が有する位相制御誤差、或い
は電源(太陽電池1)電圧の変動、VCO28の
自走周波数のドリフト、及び経時変化等の影響を
受けPLL回路は前記点Aでは動作せず、出力信
号φ1と出力信号φ2との位相差θ2(第7図参照)が
存在したまま、ロツク状態を保ち続ける。従つて
常時前記出力信号φ1,φ2の位相を監視し、位相
差θ2をマイクロコンピユータによつて小さくする
ような制御を行なえば、PLL回路の同期状態に
おいて前記出力信号φ1と出力信号φ2との位相は
常に一致することになる。 次に上述の制御方法を詳細に説明する。 初期状態において位相制御回路31のプリセツ
タブルカウンタ36におけるデータとして前記出
力信号φ1と出力信号φ5の位相差θ1が90°であるよ
うなデータをCPU20より与える。PLL回路が
同期状態に移行すると、直ちに位相検知回路32
が出力信号φ1を基準にして出力信号φ2の位相の
進み、遅れを判断し、CPU20に対応するデジ
タル信号を送る。例えば前述したように出力信号
φ1の位相が出力信号φ2の位相よりθ2だけ遅れてい
る場合、CPU20は出力信号φ1を90°−θ2進ませ
るようなデータを連続してプリセツタブルカウン
タ36のデータとして与えることで、APC26
の2つの入力信号φ2,φ5の位相差を常に90°に近
づけるように制御する。このように常時出力信号
φ1と出力信号φ2の位相を監視し、出力信号φ2
出力信号φ5の位相差が90°になるように位相制御
回路31をマイクロコンピユータが制御すること
により出力信号φ1と出力信号φ2との位相差をな
くすことができる。 第8図はPLL回路の特性図である。 縦軸に出力信号φ2と出力信号φ5との位相差、
横軸にVCO28の発振周波数をとつている。
PLL回路が定常状態(電圧5V)で動作している
時、点DがPLL回路の動作点であり、この時に
は位相差は存在しない。ここではVCO28の自
走周波数を60Hzとしてる。例えばVCO28の発
振周波数が56Hz、或いは62Hzに変動すればPLL
回路の動作点は点E或いは点Fに移動する。即ち
出力信号φ2と出力信号φ5との位相差が90°ではな
いため出力信号φ1と出力信号φ2に位相差が生じ
る。本発明は出力信号φ2と出力信号φ5との位相
差を90°にして出力信号φ1と出力信号φ2との位相
差を消去したものである。 (ヘ) 発明の効果 本発明は以上の説明の如く、商用電力系統電圧
及びインバータ系統出力電圧、若しくは負荷を流
れる電流及びインバータ系統出力電流が位相同期
状態において、前記電圧による検出信号、若しく
は前記電流による検出信号の位相状態を監視し、
インバータ系統出力電圧若しくはインバータ系統
出力電流による検出信号の位相を制御部によつて
進めたり遅らせたりすることにより、商用電力系
統電圧及びインバータ系統出力電圧、若しくは負
荷を流れる電流及びインバータ系統出力電流の位
相を常に一致させることができる。 従つて、太陽光による発電電力の有効利用が可
能となる。
[Table] FIG. 5 is a timing diagram of the output signals φ 1 , φ 3 , φ 4 , and φ 5 . Here, the phase difference θ 1 between the output signal φ 1 and the output signal φ 5 is controlled by the control signal of the CPU 20 (preset value of the presettable counter 36). FIG. 6 is a diagram showing the correlation between the synchronous frequency of the PLL circuit and the phase difference θ 2 between the two input signals φ 2 and φ 5 of the analog phase comparator (hereinafter abbreviated as APC) 26. In Figure 6
Assume that the PLL circuit is in a synchronous state, and the APC26
Gradually increase the input signal frequency of the voltage controlled oscillator (
The frequency at which the synchronization of the PLL circuit is released when moving away from the free-running frequency 0 of 28 (abbreviated as VCO) is 1 , 4.
and define B L = 41 . Furthermore, it is assumed that the PLL circuit is in an asynchronous state, and when the input signal frequency of the APC26 is gradually moved away from the free-running frequency 0 ,
When the frequency at which the synchronization of the PLL circuit is released approaches 0 , the frequency at which the PLL circuit synchronizes is set to 2 and 3 , and B P =
Define as 3-2 . Such B L and B P are called lock range and capture arrangement, respectively. Now, if the PLL circuit operates in the ideal state (point A in Fig. 6), the output signals φ 1 and φ 2 are safely synchronized, and the frequency difference and level between the output signal φ 1 and the output signal φ 2 are No phase difference occurs at all. However, in reality, the PLL circuit does not operate at the above point A due to the influence of phase control errors of the PLL circuit itself, fluctuations in the power supply (solar cell 1) voltage, drift of the free-running frequency of the VCO 28, and changes over time. , the phase difference θ 2 (see FIG. 7) between the output signal φ 1 and the output signal φ 2 continues to remain in the locked state. Therefore, if the phases of the output signals φ 1 and φ 2 are constantly monitored and the phase difference θ 2 is controlled to be small using a microcomputer, the output signal φ 1 and the output signal φ 2 can be The phase with φ 2 will always match. Next, the above control method will be explained in detail. In the initial state, the CPU 20 provides data such that the phase difference θ 1 between the output signal φ 1 and the output signal φ 5 is 90° as data in the presettable counter 36 of the phase control circuit 31 . As soon as the PLL circuit enters the synchronized state, the phase detection circuit 32
determines whether the phase of the output signal φ 2 is advanced or delayed based on the output signal φ 1 and sends a corresponding digital signal to the CPU 20 . For example, if the phase of the output signal φ 1 lags the phase of the output signal φ 2 by θ 2 as described above, the CPU 20 continuously presets data that advances the output signal φ 1 by 90° − θ 2 . By giving it as data to the double counter 36, the APC26
The phase difference between the two input signals φ 2 and φ 5 is always controlled to be close to 90°. In this way, the phase of the output signal φ 1 and the output signal φ 2 is constantly monitored, and the microcomputer controls the phase control circuit 31 so that the phase difference between the output signal φ 2 and the output signal φ 5 is 90°. The phase difference between the output signal φ 1 and the output signal φ 2 can be eliminated. FIG. 8 is a characteristic diagram of the PLL circuit. The vertical axis is the phase difference between the output signal φ 2 and the output signal φ 5 ,
The horizontal axis shows the oscillation frequency of the VCO 28.
When the PLL circuit is operating in a steady state (voltage 5V), point D is the operating point of the PLL circuit, and at this time there is no phase difference. Here, the free running frequency of VCO28 is set to 60Hz. For example, if the oscillation frequency of VCO28 changes to 56Hz or 62Hz, the PLL
The operating point of the circuit moves to point E or point F. That is, since the phase difference between the output signal φ 2 and the output signal φ 5 is not 90°, a phase difference occurs between the output signal φ 1 and the output signal φ 2 . In the present invention, the phase difference between the output signal φ 2 and the output signal φ 5 is set to 90° to eliminate the phase difference between the output signal φ 1 and the output signal φ 2 . (F) Effects of the Invention As described above, the present invention provides a detection signal based on the voltage or the current when the commercial power system voltage and the inverter system output voltage, or the current flowing through the load and the inverter system output current are in a phase synchronized state. monitor the phase state of the detection signal by
By advancing or delaying the phase of the detection signal based on the inverter system output voltage or inverter system output current using the control unit, the phase of the commercial power system voltage and the inverter system output voltage, or the current flowing through the load and the inverter system output current can be adjusted. can always be matched. Therefore, it becomes possible to effectively utilize the power generated by sunlight.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明位相同期回路を採用した電源装
置のブロツク回路図、第2図は従来の位相同期回
路のブロツク回路図、第3図は本発明の位相同期
回路のブロツク回路図、第4図は同じく位相制御
回路のブロツク回路図、第5図は第4図の位相制
御回路の動作を説明するタイミング波形図、第6
図は本発明のPLL回路の同期周波数とAPCの2
つの入力信号の位相差を示す図、第7図は本発明
の位相制御方法の説明図、第8図は同じくPLL
回路の位相特性図である。 1……太陽電池、3……インバータ系統、4…
…商用電力系統、5……負荷、(eC)……商用電
力系統電圧、(eI)……インバータ出力電圧、(iL
……負荷電流、(iI)……インバータ出力電流、
26……フエイズコンパレータ、28……電圧制
御発振器、31……位相回路、32……位相判別
器。
FIG. 1 is a block circuit diagram of a power supply device employing the phase-locked circuit of the present invention, FIG. 2 is a block circuit diagram of a conventional phase-locked circuit, FIG. 3 is a block circuit diagram of a phase-locked circuit of the present invention, and FIG. The figure is also a block circuit diagram of the phase control circuit, FIG. 5 is a timing waveform diagram explaining the operation of the phase control circuit of FIG. 4, and FIG.
The figure shows the synchronous frequency of the PLL circuit of the present invention and the APC 2
Figure 7 is an explanatory diagram of the phase control method of the present invention, and Figure 8 is a diagram showing the phase difference between two input signals.
It is a phase characteristic diagram of a circuit. 1...Solar cell, 3...Inverter system, 4...
...Commercial power system, 5...Load, (e C )...Commercial power system voltage, (e I )...Inverter output voltage, (i L )
...load current, (i I ) ...inverter output current,
26... Phase comparator, 28... Voltage controlled oscillator, 31... Phase circuit, 32... Phase discriminator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 太陽電池を電源とするパルス幅変調インバー
タ系統及び商用電力系統を並列に接続し、前記イ
ンバータ系統の供給電力が負荷の総需要電力を上
回らないように、前記両系統を運転して前記負荷
に給電する電源装置の位相同期回路であつて、 前記商用電力系統電圧及びインバータ系統出力
電圧による検出信号の位相差、若しくは前記負荷
を流れる電流及びインバータ系統出力電流による
検出信号の位相差を検知する位相検知回路と、 制御部と、 該制御部からの指令に基づき、前記インバータ
系統出力電圧若しくはインバータ系統出力電流に
よる検出信号の位相を変換する位相制御回路と、 前記商用電力系統電圧若しくは前記負荷を流れ
る電流による検出信号、及び前記位相制御回路の
出力信号の位相差及び周波数差に比例した誤差電
圧を出力するフエイズコンパレータと、 該誤差電圧に基づいた制御電圧に比例した周波
数を出力する電圧制御発振器と、 を備え、 前記制御部は、初期状態において前記位相制御
回路の入力信号に対する出力信号の位相が90°と
なるように位相を制御すると共に、前記商用電力
系統電圧及びインバータ系統出力電圧、若しくは
前記負荷を流れる電流及びインバータ系統出力電
流が位相同期状態において、前記位相検知回路の
検知出力に基づき、前記位相制御回路の出力信号
の位相を制御することを特徴とする位相同期回
路。
[Claims] 1. A pulse width modulation inverter system using a solar cell as a power source and a commercial power system are connected in parallel, and both systems are connected in parallel so that the power supplied by the inverter system does not exceed the total power demand of the load. A phase synchronized circuit of a power supply device that operates and supplies power to the load, which detects a phase difference between a detection signal based on the commercial power system voltage and an inverter system output voltage, or a detection signal based on a current flowing through the load and an inverter system output current. a phase detection circuit that detects a phase difference; a control section; a phase control circuit that converts the phase of a detection signal based on the inverter system output voltage or inverter system output current based on a command from the control section; and the commercial power system. a phase comparator that outputs a detection signal based on a voltage or a current flowing through the load, and an error voltage proportional to the phase difference and frequency difference between the output signals of the phase control circuit; and a phase comparator that outputs an error voltage proportional to a control voltage based on the error voltage. a voltage controlled oscillator that outputs a voltage controlled oscillator, the control unit controls the phase so that the phase of the output signal with respect to the input signal of the phase control circuit is 90° in an initial state, and When the inverter system output voltage or the current flowing through the load and the inverter system output current are in a phase synchronized state, the phase of the output signal of the phase control circuit is controlled based on the detection output of the phase detection circuit. synchronous circuit.
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