JPH0674091U

JPH0674091U - 電源系統連系システムの保護装置

Info

Publication number: JPH0674091U
Application number: JP1162693U
Authority: JP
Inventors: 満松川
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1994-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】単相インバータの出力電流の不均衡により発
生する零相電流を確実に検出し、単相インバータの過負
荷運転を未然に防止することにある。【構成】小容量電源である太陽電池アレイ（11）の発
電直流電力を三台の単相インバータ（14a）〜（14c）で
それぞれ交流変換し、連系トランス（13）により三相電
力系統（12a）〜（12c）と結合させた電源系統連系シス
テムにおいて、各単相インバータ（14a）〜（14c）の出
力段を一括して挿通させた変流器（15）を設け、その変
流器（15）により測定された零相電流Ｉ₀の大きさから
単相インバータ（14a）〜（14c）の出力アンバランス状
態を検知し、その検知出力に基づいて単相インバータ
（14a）〜（14c）に停止信号Ｓを送出する検出回路（1
6）を具備する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電源系統連系システムの保護装置に関し、詳しくは、太陽電池アレイなどの小容量電源の発電直流電力を三台の単相インバータでそれぞれ交流変換し、連系トランスにより三相電力系統と結合させた電源系統連系システムにおいて、単相インバータの出力アンバランス状態に起因するシステム故障を未然に防止する保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、クリーンな新エネルギー源として太陽光発電システムが利用されつつあり、その利用法としても様々な形態がある。その一つとして、小容量電源である太陽電池アレイと電力会社からの電力系統とを結合させた電源系統連系システムがある。

【０００３】この電源系統連系システムの一例を図３に示して説明する。

【０００４】電源系統連系システムは、同図に示すように太陽電池セルの集合体からなる小容量電源の太陽電池アレイ（1）と、電力会社からの三相電力系統（2a）〜（2c ）とを連系トランス（3）を介して結合する三台の単相インバータ（4a）〜（4c ）を具備し、この単相インバータ（4a）〜（4c）により、太陽電池アレイ（1）の発電直流電力を交流変換した上で、負荷〔図示せず〕に供給するような構成となっている。

【０００５】上記構成を有する電源系統連系システムでは、電力系統（2a）〜（2c）が三相であるため、三台の単相インバータ（4a）〜（4c）に三相の線間電圧と対応する電圧を発生させることにより、実質上、三相インバータとしての機能を発揮させるようにしている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した電源系統連系システムでは、各単相インバータ（4a）〜（ 4c）により太陽電池アレイ（1）からの電力を１／３ずつ均等に電力系統（2a）〜（2c）へ送電していれば、各相での零相電流が発生せずに問題はない。

【０００７】しかしながら、各単相インバータ（4a）〜（4c）は、太陽電池アレイ（1）にそれぞれ独立して接続されているため、スイッチング等による制御アンバランスなどが存在し、それら制御アンバランス等を原因として、各単相インバータ（4a ）〜（4c）の出力電流が不均衡となる場合があり、この場合、零相電流が発生して単相インバータ（4a）〜（4c）に流れることになる。

【０００８】ここで、太陽光発電システムでは日射量に応じてその発電量が変化するため、三台の単相インバータ（4a）〜（4c）の総合出力もそれに合わせて等しくする必要がある。上述したように単相インバータ（4a）〜（4c）に零相電流が流れると、その零相電流の位相によっては、例えば、一台の単相インバータ（4b）が定格運転していても、他の二台の単相インバータ（4a）（4c）が過負荷運転する状態に到る。このように単相インバータ（4a）（4c）の過負荷運転が発生すると、その単相インバータ（4a）（4c）が故障し、破壊する虞がある。

【０００９】そこで、本考案は上記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、単相インバータの出力電流の不均衡により発生する零相電流を確実に検出し、単相インバータの過負荷運転を未然に防止する電源系統連系システムの保護装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための技術的手段として、本考案は、小容量電源の発電直流電力を三台の単相インバータでそれぞれ交流変換し、連系トランスにより三相電力系統と結合させた電源系統連系システムにおいて、各単相インバータの出力段を一括して挿通させた変流器を設け、その変流器により測定された零相電流の大きさから単相インバータの出力アンバランス状態を検知し、その検知出力に基づいて単相インバータに停止信号を送出する検出回路を具備したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案に係る電源系統連系システムの保護装置では、変流器により測定された零相電流に基づいて単相インバータの出力アンバランス状態を検出回路で検知し、その検出回路から単相インバータに停止信号を送出して、その単相インバータを速やかに停止させる。これにより、何らかの原因により単相インバータの出力電流が不均衡となった場合であっても、その単相インバータを過負荷運転させることなく、システムの安全性が確保できる。

【００１２】

【実施例】

本考案に係る電源系統連系システムの保護装置の実施例を図１及び図２に示して説明する。

【００１３】電源系統連系システムは、図１に示すように太陽電池セルの集合体からなる小容量電源の太陽電池アレイ（11）と、電力会社からの三相の電力系統（12a）〜（12c）とを連系トランス（13）を介して結合する三台の単相インバータ（14a）〜（14c）を具備し、この単相インバータ（14a）〜（14c）により、太陽電池アレイ（11）の発電直流電力を交流変換した上で、負荷〔図示せず〕に供給するような構成とする。

【００１４】本考案の特徴は、上記電源系統連系システムにおいて、単相インバータ（14a ）〜（14c）の出力段を一括して挿通させた変流器（15）を設けて、その変流器（15）により測定された零相電流Ｉ₀の大きさから、単相インバータ（14a）〜（ 14c）の出力アンバランス状態を検知し、その検知出力に基づいて単相インバータ（14a）〜（14c）に停止信号Ｓを送出する検出回路（16）を具備した保護装置を有することにある。

【００１５】上記検出回路（16）は、具体的に、変流器（15）で測定された零相電流Ｉ₀を、予め設定された判定基準値と比較し、その比較結果に基づいて停止信号Ｓを送出するか否かを判定するもので、例えば、図２に示すように変流器（15）で測定された零相電流Ｉ₀の実効値を直流電圧に変換するか、又は、その零相電流Ｉ₀を整流させてそのピーク値を検出する変換回路（17）と、変換回路（17）の出力と上記判定基準値とを比較するコンパレータ回路（18）と、そのコンパレータ回路（18）の出力を保持するラッチ回路（19）とで内部構成される。

【００１６】この電源系統連系システムでは、各単相インバータ（14a）〜（14c）において、スイッチング等による制御アンバランスなどが原因となって、各単相インバータ（14a）〜（14c）の出力電流が不均衡となった場合、単相インバータ（14a）〜（14c）に零相電流Ｉ₀が発生する。この発生した零相電流Ｉ₀を変流器（15）で測定し、その測定された零相電流Ｉ₀に基づいて、単相インバータ（14a）〜（ 14c）の出力アンバランス状態を検出回路（16）で検知する。この検出回路（16 ）では、上記零相電流値と判定基準値とを比較し、零相電流値が判定基準値よりも大きいと、単相インバータ（14a）〜（14c）に停止信号Ｓを送出してシステムを停止させる。

【００１７】具体的に、検出回路（16）での判定レベルの設定は次の通りである。例えば、単相インバータ（14a）〜（14c）の定格運転中、その単相インバータ（14a）〜（14c）の出力アンバランス、即ち、出力電流のばらつきが１０％の不均衡となった場合を正常運転の限界とし、それ以上で判定基準値を設定すればよい。図２に示す検出回路（16）で実効値検出を行なう場合、各単相インバータ（14a）〜（14c）の出力電流をそれぞれＩa、Ｉb、Ｉcとすると、出力電流Ｉa、Ｉb、Ｉc における１０％のばらつきによる不均衡状態が、Ｉa＝１.１Ａsin（ω−2/3π）Ｉb＝０.９Ａsinω Ｉc＝１.１Ａsin（ω＋2/3π）とした場合〔Ａは定格〕、正常運転の限界時、零相電流をＩ₀とすると、Ｉ₀＝Ｉa＋Ｉb＋Ｉc＝−０.４Ａsinω

【００１８】となる零相電流Ｉ₀が流れ、単相インバータ（14a）〜（14c）に定格運転時の定格の４０％もの零相電流Ｉ₀が流れることになる。この零相電流Ｉ₀は、連系トランス（13）の系統側Δ〔デルタ〕巻線を還流することとなり、定格出力時にこの還流電流分だけ過剰な電流がΔ巻線に流れる。これによる巻線の過熱が発生する。従って、この場合、零相電流４０％以上、例えば、５０％を判定レベルとして設定し、零相電流Ｉ₀が５０％の判定レベルより大きくなれば、単相インバータ（14a）〜（14c）に停止信号Ｓを送出してシステムを停止させる。

【００１９】

【考案の効果】

本考案に係る保護装置によれば、何らかの原因により単相インバータの出力電流が不均衡となった場合であっても、単相インバータに発生する零相電流を確実に検出でき、その単相インバータの過負荷運転を未然に防止することが実現容易となり、インバータの故障や破壊を最小限に抑制できる安全性に富んだ電源系統連系システムを提供できてその実用的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る電源系統連系システムの保護装置
の一実施例を示す回路ブロック図

【図２】図１の保護装置の検出回路の一例を示す内部回
路ブロック図

【図３】電源系統連系システムである太陽光発電システ
ムの概略構成を示す回路ブロック図

【符号の説明】

11 小容量電源〔太陽電池アレイ〕 12a〜12c 三相電力系統 13 連系トランス 14a〜14c 単相インバータ 15 変流器 16 検出回路Ｉ₀ 零相電流Ｓ停止信号

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｈ 7/122 Ｚ 9177−5ＧＨ０２Ｊ 3/38 Ｒ 7509−5Ｇ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】小容量電源の発電直流電力を三台の単相
インバータでそれぞれ交流変換し、連系トランスにより
三相電力系統と結合させた電源系統連系システムにおい
て、各単相インバータの出力段を一括して挿通させた変
流器を設け、その変流器により測定された零相電流の大
きさから単相インバータの出力アンバランス状態を検知
し、その検知出力に基づいて単相インバータに停止信号
を送出する検出回路を具備したことを特徴とする電源系
統連系システムの保護装置。