JPH0847176A - 系統連系インバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流電源１を商用電力系統３へ連系するため
のインバータ主回路２とインバータ制御回路４を具え、
インバータ主回路２と商用電力系統３の間には、インバ
ータ制御回路４によって開閉されるリレー５が介在して
いる系統連系インバータにおいて、簡易な構成によっ
て、開列時の突入電流の発生を阻止する。 【構成】 インバータ制御回路４は、リレー５による開
列動作後、一定時間を計時し、該一定時間に亘ってイン
バータ主回路２を動作させて、コンデンサ23の電荷を消
費する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池等の直流電源
を商用電力系統へ連系するための系統連系インバータに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽電池に代表される新エネルギ
ー源の開発が鋭意進められており、斯種新エネルギー源
を各家庭や工場或いは地域に設置して、電力会社の商用
電力系統へ連系し、新エネルギー源の余剰電力は商用電
力系統へ逆潮流することが検討されている。

【０００３】太陽電池等の直流電源を商用電力系統へ連
系する場合には、直流を交流に変換するためにインバー
タが用いられる。インバータは、一般に図５に示す如く
インバータ主回路(２)とインバータ制御回路(９)から構
成され、インバータ主回路(２)と商用電力系統(３)の間
には、インバータ制御回路(９)によって開閉されるリレ
ー(５)及び開閉器(６)が介在している。例えばインバー
タ主回路(２)に過電流等の異常が発生したとき、インバ
ータ制御回路(９)によってリレー(５)が自動的に開かれ
て、直流電源(１)は商用電力系統(３)から開列される。
その後、正常な状態に復帰したことが確認されたとき、
インバータ制御回路(９)によってリレー(５)が閉じられ
て、再び直流電源(１)が商用電力系統(３)に連系される
のである。

【０００４】インバータ主回路(２)は、インバータ制御
回路(９)によって制御されるスイッチング素子(21)を具
え、直流電源(１)の出力をスイッチングすることによっ
て６０Ｈｚ或いは５０Ｈｚの交流に変換する。スイッチ
ングに伴って発生する高周波成分は、スイッチング素子
(21)の出力端に設けられたリアクトル(22)及びコンデン
サ(23)からなる出力フィルターによって除去される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、リレー(５)
が開いて直流電源(１)が商用電力系統(３)から開列され
たとき、出力フィルターを構成するコンデンサ(23)には
ある程度の電荷が蓄積されたままとなるから、その後、
リレー(５)が閉じて、直流電源(１)が商用電力系統(３)
に再連系された際に、コンデンサ(23)の電荷によってイ
ンバータ主回路(２)に突入電流が流れる問題があった。

【０００６】図６は突入電流発生の様子を表わしてい
る。開列後、コンデンサ(23)に電荷が残ったままインバ
ータ主回路(２)のスイッチング動作が開始すると、その
時点Ｔ₁からリレー(５)が閉じる時点Ｔ₂までの期間に、
スイッチング素子(21)の出力端の電流Ｉａが大きく振れ
て、突入電流Ｗが発生している。

【０００７】突入電流を抑制する方法として、図５に示
す如くコンデンサ(23)と並列に放電抵抗(24)を設けて、
コンデンサ(23)及び放電抵抗(24)によって放電時閉回路
(８)を形成し、開列状態にてコンデンサ(23)の電荷を放
電抵抗(24)によって消費することが考えられる。しかし
ながら、放電抵抗(24)の装備によって部品点数が増加す
るばかりでなく、通常の連系運転時にも放電抵抗(24)は
電力を消費するから、インバータの効率が低下する問題
がある。

【０００８】本発明の目的は、突入電流を効果的に抑制
することが出来る簡易な構成の系統連系インバータを提
供することである。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る系統連系イン
バータにおいては、インバータ主回路(２)と商用電力系
統(３)の間に、インバータ制御回路(４)によって開閉さ
れる開閉手段が介在している。インバータ制御回路(４)
は、開閉手段による開列動作後、一定時間を計時する計
時手段と、該計時手段によって計時される一定時間に亘
ってインバータ主回路(２)を動作させる制御手段とを具
えている。

【００１０】具体的構成において、インバータ主回路
(２)は、インバータ制御回路(４)によって制御されるス
イッチング素子(21)の出力端に、リアクトル(22)及びコ
ンデンサ(23)からなる出力フィルターを接続して構成さ
れ、開閉手段による開列状態にてスイッチング素子(21)
が一定時間だけ動作することによって、コンデンサ(23)
の電荷が放電される。

【００１１】更に具体的構成において、インバータ制御
回路(４)は、開閉手段による開列から所定の遅延時間が
経過した後に、計時手段による計時を開始させる遅延手
段を具えている。

【００１２】

【作用】上記系統連系インバータにおいては、インバー
タ制御回路(４)によって開閉手段が開かれて、開列動作
が行なわれると、計時手段が計時を開始する。これと同
時に、インバータ制御回路(４)の制御によってインバー
タ主回路(２)がスイッチング動作を開始し、その後、計
時手段が一定時間の計時を終了するまで、インバータ主
回路(２)はスイッチング動作を続行する。この様に、開
列状態でインバータ主回路(２)がスイッチング動作する
ことによって、コンデンサ(23)、リアクトル(22)及びス
イッチング素子(21)を含む閉回路が形成されて、リアク
トル(22)等の抵抗によってコンデンサ(23)の電荷が消費
されることになる。

【００１３】遅延手段を具えた具体的構成においては、
開閉手段による開列から所定の遅延時間が経過した後
に、計時手段による計時を開始して、インバータ主回路
(２)がスイッチング動作を開始することになる。この遅
延時間は、開閉手段が閉じてからインバータが完全に停
止するのに必要な時間に設定されている。

【００１４】

【発明の効果】本発明に係る系統連系インバータによれ
ば、放電抵抗等の特別な構成要素を付加することなく、
単に開列後に一定時間だけインバータ主回路のスイッチ
ング動作を行なわしめるだけで、開列時にコンデンサに
残っている電荷を放電することが出来る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき、図面に沿っ
て詳述する。図１に示す如く、太陽電池からなる直流電
源(１)はインバータ主回路(２)を介して商用電力系統
(３)へ連系されており、インバータ主回路(２)と商用電
力系統(３)の間には、インバータ制御回路(４)によって
開閉されるリレー(５)及び開閉器(６)が介在している。

【００１６】インバータ主回路(２)は、インバータ制御
回路(４)によって制御されるスイッチング素子(21)を具
え、該スイッチング素子(21)の出力端には、リアクトル
(22)及びコンデンサ(23)からなる出力フィルターが接続
されている。

【００１７】インバータ制御回路(４)は、例えばＰＷＭ
制御を行なう電流制御回路(41)を具えると共に、インバ
ータ主回路(２)の運転状態(出力電流、電圧等)を検知し
て、過電流等の異常が発生したときにはリレー(５)や開
閉器(６)へ閉指令を発する保護回路(43)を具えている。
電流制御回路(41)によって作成されるＰＷＭパルスは、
ドライブ回路(42)に供給されて、インバータ主回路(２)
のスイッチング素子(21)が駆動される。

【００１８】図２は、インバータ制御回路(４)による開
列手続きを表わしている。先ずステップＳ１にて、リレ
ー(５)が開かれたかどうかを判断する。このとき同時に
インバータ主回路(２)のスイッチング動作が一旦停止さ
れ、インバータは待機状態となる。ステップＳ１にてＹ
ＥＳと判断されたときは、ステップＳ２へ移行して、リ
レー(５)が開いてから１３０ｍｓが経過したかどうかが
判断される。この１３０ｍｓの遅延時間は、インバータ
が完全に停止するために必要な時間であって、保護回路
(43)が故障の診断を行なうための時間等が含まれる。

【００１９】１３０ｍｓの経過後、ステップＳ３にて、
インバータ主回路(２)のスイッチング動作を開始する。
そして、ステップＳ４にて２００ｍｓが経過したかどう
かを判断し、ＹＥＳのときは、ステップＳ５にて、イン
バータ主回路(２)のスイッチング動作を停止する。

【００２０】上記の如く開列後に２００ｍｓの期間だ
け、インバータ主回路(２)を動作させることによって、
図１に示すスイッチング素子(21)のＯＮ時に、該スイッ
チング素子(21)とリアクトル(22)とコンデンサ(23)を含
む放電時閉回路(７)が形成され、図中に矢印で示す様
に、コンデンサ(23)の電荷に基づく電流が流れる。この
結果、コンデンサ(23)の電荷がリアクトル(22)の抵抗に
よって消費されるのである。

【００２１】尚、上記の２００ｍｓの期間は、放電時閉
回路(７)によってコンデンサ(23)の電荷が完全に消費さ
れるのに要する時間として、予め経験則に基づいて決定
される。

【００２２】図４は、開列時における図１中の各部の電
圧Ｖo、電流Ｉa、Ｉbの変化を表わしている。リレー
(５)が開かれた時点Ｔ₃から前述の１３０ｍｓの期間が
経過した時点Ｔ₄にて、インバータ主回路のスイッチン
グ動作が開始する。この結果、インバータ主回路(２)の
スイッチング素子(21)の出力端には、６０Ｈｚの周波数
で電流Ｉａが流れ、これによってコンデンサ(23)の電荷
が消費される。図４の例では、約１５０ｍｓの期間でコ
ンデンサ(23)の電荷が完全に消費されている。

【００２３】図３は、その後にインバータを再起動し
て、直流電源(１)を商用電力系統(３)に連系する際の各
部の電圧Ｖo、電流Ｉa、Ｉbの変化を表わしている。再
起動によってインバータ主回路(２)がスイッチング動作
を開始した時点Ｔ₁から、リレー(５)が閉じられる時点
Ｔ₂までの期間、スイッチング素子(21)の出力端の電流
Ｉａはほぼ一定であり、突入電流は発生していない。

【００２４】上述の如く本発明に係る系統連系インバー
タによれば、インバータ制御回路(４)の制御動作に僅か
な変更を加えるだけで、何ら特別な構成要素を追加する
ことなく、開列時のコンデンサ(23)の電荷を効果的に消
費して、突入電流の発生を阻止することが出来るから、
インバータの構成は簡易であり、然も高い変換効率が得
られる。

【００２５】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。

【００２６】例えば、上記実施例では、開列の直後にイ
ンバータ主回路(２)を動作させることとしているが、再
連系の直前にインバータ主回路(２)を動作させて、コン
デンサ(23)の電荷を消費する構成も採用可能である。
又、開列時にリレー(５)に替えて開閉器(６)を開き、或
いはリレー(５)と開閉器(６)の両方を開く構成において
も、本発明は有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る系統連系インバータの構成を示す
ブロック図である。

【図２】開列時におけるインバータ制御回路の制御手続
きを表わすフローチャートである。

【図３】インバータ起動時の各部の電圧、電流の変化を
表わす波形図である。

【図４】開列時の各部の電圧、電流の変化を表わす波形
図である。

【図５】従来の系統連系インバータの構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】従来のインバータ起動時の各部の電圧、電流の
変化を表わす波形図である。

【符号の説明】

(１) 直流電源 (３) 商用電力系統 (２) インバータ主回路 (21) スイッチング素子 (22) リアクトル (23) コンデンサ (７) 放電時閉回路 (５) リレー (６) 開閉器 (４) インバータ制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前川 正弘 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源(１)を商用電力系統(３)へ連系
   するためのインバータ主回路(２)とインバータ制御回路
   (４)を具え、インバータ主回路(２)と商用電力系統(３)
   の間には、インバータ制御回路(４)によって開閉される
   開閉手段が介在している系統連系インバータにおいて、
   インバータ制御回路(４)は、開閉手段による開列動作
   後、一定時間を計時する計時手段と、該計時手段によっ
   て計時される一定時間に亘ってインバータ主回路(２)を
   動作させる制御手段とを具えていることを特徴とする系
   統連系インバータ。
2. 【請求項２】 インバータ主回路(２)は、インバータ制
   御回路(４)によって制御されるスイッチング素子(21)の
   出力端に、リアクトル(22)及びコンデンサ(23)からなる
   出力フィルターを接続して構成され、開閉手段による開
   列状態にてスイッチング素子(21)が一定時間だけ動作す
   ることによって、コンデンサ(23)の電荷が放電される請
   求項１に記載の系統連系インバータ。
3. 【請求項３】 インバータ制御回路(４)は更に、開閉手
   段による開列から所定の遅延時間が経過した後に、計時
   手段による計時を開始させる遅延手段を具えている請求
   項１又は請求項２に記載の系統連系インバータ。