JPH0724446B2 - インバ−タ装置の停電解列方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、太陽電池等の直流電源の出力を交流に変換
し、商用電力系統等の既存電力系統と連系して負荷に電
力を供給するインバータ装置を、前記電力系統の停電時
に該電力系統から解列するインバータ装置の停電解列方
法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、個人住宅において、太陽電池等の直流電源およ
び該電源の出力を交流に変換するインバータ装置からな
る太陽光発電システムなどのいわゆる小規模分散形電源
を設置し、該分散形電源を商用電力系統と連系して負荷
に電力を供給することが行なわれているが、このとき電
力系統側に何ら悪影響を及ぼすことのないように、電力
系統に連系すべきシステムの信頼性を確保する必要があ
る。

すなわち、たとえば電力系統の停電が生じた場合、シス
テムのインバータ装置から電力系統への電力の逆送を速
やかに阻止するために、インバータ装置を電力系統から
解列しなければならず、通常電力系統の停電検知は、負
荷電圧を検出することにより可能であるが、インバータ
装置から負荷電力の大部分を供給する場合には、停電時
においても負荷電圧があまり変化しないため停電の検知
が困難であり、インバータ装置の解列を速やかにかつ確
実に行なうことができない。

そこで、従来、たとえば特開昭60−187265号公報に記載
されているように、正常時においてインバータ電流を負
荷電流より小さくして系統並列運転を行ない、負荷電流
の値に対してインバータ電流の値が上回るかまたは同一
のとき、電力系統が停電状態にあると判断することが考
えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この場合、インバータ装置の電流値に制限を設
けることで停電検知を行なうため、インバータ電流が最
大電流よりも小さくなる分、太陽光発電システムの太陽
電池等の直流電源の出力電力が最大値よりも小さくな
り、当該システムの運転効率，インバータ装置の運転効
率が下がるという問題点がある。

そこで、この発明では、正常時のインバータ装置の運転
効率の低下を招くことなく、確実に電力系統の停電検知
を行なつてインバータ装置を速やかに解列できるように
することを技術的課題とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、太陽電池等の直流電源の出力を交流に変換
し、商用電力系統等の既存電力系統と連系して負荷に電
力を供給するインバータ装置の停電解列方法において、
インバータ電流の位相が前記電力系統との連系点での系
統電圧の位相に一致し、かつ前記直流電源からの出力電
力が最大となるように前記インバータ装置を制御し、前
記系統電圧の波形のゼロクロス点における前記インバー
タ電流の大きさを検出し、検出した前記インバータ電流
の大きさが所定値以上であることにより、前記電力系統
の停電を検知して前記インバータ装置を前記電力系統か
ら解列することを特徴とするインバータ装置の停電解列
方法である。

〔作用〕

したがつて、この発明では、インバータ電流の位相が既
存電力系統の系統電圧の位相に一致し，かつインバータ
装置の直流電源の出力電力が最大すなわちインバータ電
流が最大になるように、インバータ装置の制御が行なわ
れ、正常時には、インバータ装置が効率よく運転される
ことになる。このとき、インバータ電流と系統電圧との
位相が一致しているため、負荷への無効電力は電力系統
により供給されることになる。

一方、電力系統に地絡事故等による停電が生じた場合、
インバータ装置より負荷に無効電力が供給されることに
なり、インバータ電流と系統電圧との位相にずれが生
じ、この位相ずれにより系統電圧の波形のゼロクロス点
におけるインバータ電流は零にならず、前記ゼロクロス
点におけるインバータ電流の大きさが所定値以上である
ことにより、電力系統の停電が検知されてインバータ装
置が電力系統から解列され、インバータ装置から電力系
統への電力の逆送が速やかに阻止される。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、その１実施例を示した図面ととも
に詳細に説明する。

まず、第１図は既存電力系統に連系される個人住宅用太
陽光発電システム等の小規模分散形電源の構成を示して
おり、（１）はノーヒューズブレーカ（２）が介設され
た既存電力系統である商用電力系統、（３）は家庭用の
系統負荷、（４）は後述のインバータ装置の入力側直流
電源としての太陽電池、（５）は逆流防止用ダイオー
ド、（６）はダイオード（５）を介して入力された太陽
電池（４）の発電電力を交流に変換するインバータ装置
であり、該インバータ装置（６）は絶縁用トランス
（７）および２個の逆並列接続されたサイリスタからな
るサイリスタスイッチ（８）を介して電力系統（１）に
連系され、インバータ装置（６）からの交流電力が電力
系統（１）とともに負荷（３）に供給される。

（９）はインバータ電流を検出する変流器、（10）は電
力系統（１）により負荷（３）に供給される系統電圧を
検出する電圧変成器、（11）は変流器（９）による検出
電流および電圧変成器（10）による検出電圧にそれぞれ
もとづく信号が入力され，前記インバータ電流の位相が
前記系統電圧の位相に一致するようインバータ装置
（６）のゲート回路（12）を制御する制御回路であり、
該制御回路（11）は、インバータ電流の電流値に制限を
設けることなく，太陽電池（４）の出力電力が常に最大
になるような制御，すなわちインバータ電流を最大にす
るような制御を同時に行なつており、太陽電池（４）か
ら最大電力を取り出してインバータ装置（６）を高効率
運転することが可能となつている。なお、前記サイリス
タスイッチ（８）はそのオン，オフが制御回路（11）に
より制御され、インバータ装置（６）が電力系統（１）
に対して連系，解列されるようになつている。

そして、制御回路（11）により前記したようにインバー
タ装置（６）を制御した場合、正常時における系統電圧
c,インバータ電流ｉおよび負荷電流ｌはそれぞれ
第２図のベクトル図に示すようになり、この電力系統
（１）とインバータ装置（６）との系統並列運転状態で
は、第２図より明らかなように、インバータ電流ｉと
系統電圧ｃとの位相が一致しているため、負荷（３）
への無効電力はすべて電力系統（１）より供給されるこ
とになる。

つぎに、第３図は電力系統（１）の停電時におけるベク
トル図を示しており、この場合、負荷電流ｌはインバ
ータ電流ｉに一致し、系統電圧ｃ（＝負荷電圧
ｌ）の位相が負荷（３）の状態，すなわち負荷（３）が
容量性であるか誘導性であるかに応じ，負荷電流ｌに
対して遅れあるいは進むため、インバータ装置（６）よ
り負荷（３）へ無効電力が供給されるようになり、この
結果、負荷電圧ｌすなわち系統電圧ｃとインバータ
電流ｉとに位相ずれが生じる。

したがつて、制御回路（11）により、変流器（９）およ
び電圧変成器（10）からの信号にもとづき、系統電圧の
波形のゼロクロス点におけるインバータ電流の大きさが
検出され、検出されたインバータ電流の大きさが所定値
以上であるか否かにより、電力系統（１）に停電が発生
したか否かの判断がなされる。

すなわち、正常時では、第４図の波形図において実線で
示す系統電圧と１点鎖線で示すインバータ電流との位相
が一致しているため、系統電圧の波形のゼロクロス点と
インバータ電流のゼロクロス点が一致するのに対し、停
電時では、同図中の破線に示すように正常時に対してイ
ンバータ電流の位相がずれるため、系統電圧の波形のゼ
ロクロス点においてインバータ電流は零にならず、前記
したように制御回路（11）により、系統電圧の波形のゼ
ロクロス点におけるインバータ電流の大きさが数周期に
わたつて検出され、検出された各ゼロクロス点でのイン
バータ電流の大きさが所定値以上であれば、電力系統に
停電の生じたことが検知され、制御回路（11）によりサ
イリスタスイッチ（８）がオフに制御されてインバータ
装置（６）が電力系統（１）から解列され、インバータ
装置（６）から電力系統（１）への電力の逆送が防止さ
れる。

このとき、系統電圧の波形のゼロクロス点におけるイン
バータ電流の大きさを数周期にわたつて検出し、しかも
検出したインバータ電流の大きさが所定値以上のときだ
けインバータ装置（６）を解列するのは、インバータ装
置（６）の特性等に起因する過渡的なインバータ電流の
変化を停電と判断し，誤つてインバータ装置（６）を解
列することを防止するためである。

なお、太陽電池（４）に代え、燃料電池等の出力特性と
してピーク電流を示すものを直流電源として用いてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明のインバータ装置の停電解列方
法によると、正常時には直流電源からの出力電力が常に
最大になるようにインバータ装置が制御され、インバー
タ装置を効率よく運用することが可能となる。

また、電力系統の停電時には、負荷で消費される無効電
力はインバータ装置から供給され、その結果、電力系統
との連系点での系統電圧、即ち負荷電圧とインバータ電
流との位相を一致させることができなくなるため、系統
電圧の波形のゼロクロス点におけるインバータ電流の大
きさが所定値以上となることを検出することにより、電
力系統の停電を正確に検知すると共に、系統の停電後速
やかにインバータ装置を系統から解列することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明のインバータ装置の停電解列方法の１実
施例を示し、第１図は個人住宅用太陽光発電システムの
構成図、第２図および第３図はそれぞれ商用電力系統の
通電時および停電時における第１図の各部の電圧，電流
のベクトル図、第４図は系統電圧およびインバータ電流
の波形図である。 （１）……商用電力系統、（３）……負荷、（６）……
インバータ装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 仁志 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−119630（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−136271（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】太陽電池等の直流電源の出力を交流に変換
   し、商用電力系統等の既存電力系統と連系して負荷に電
   力を供給するインバータ装置の停電解列方法において、 インバータ電流の位相が前記電力系統との連系点での系
   統電圧の位相に一致し、かつ前記直流電源からの出力電
   力が最大となるように前記インバータ装置を制御し、前
   記系統電圧の波形のゼロクロス点における前記インバー
   タ電流の大きさを検出し、検出した前記インバータ電流
   の大きさが所定値以上であることにより、前記電力系統
   の停電を検知して前記インバータ装置を前記電力系統か
   ら解列することを特徴とするインバータ装置の停電解列
   方法。