JPH1023672A - 分散型電源装置 - Google Patents

分散型電源装置

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JPH1023672A
JPH1023672A JP8171224A JP17122496A JPH1023672A JP H1023672 A JPH1023672 A JP H1023672A JP 8171224 A JP8171224 A JP 8171224A JP 17122496 A JP17122496 A JP 17122496A JP H1023672 A JPH1023672 A JP H1023672A
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克久 稲垣
Hidekazu Igawa
英一 井川
Tomomi Kaneko
智美 金子
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Abstract

(57)【要約】 【課題】過電流時を考慮した場合でも、系統連系スイッ
チに使用する半導体素子の容量を増やさずにすむ分散型
電源装置を得ることにある。 【解決手段】負荷2が接続される電力系統1に対して並
列に接続され、1と並列運転を行うものであって、充放
電可能な直流電源5の電力を変換する電力変換器4とか
らなる分散型電源装置において、1に直列に接続され電
路を開路可能で自己消弧能力を持つ半導体素子からなる
第1の系統連系スイッチ3と、1の系統電圧の異常を検
出したとき3に開路指令を与える系統電圧異常検出器1
2と、3に流れる過電流を検出する電流検出器14と、
3に並列に接続され、導通制御可能で過負荷耐量の大き
な半導体素子からなる第2の系統連系スイッチ15と、
14が過電流を検出したとき15に導通指令を与える制
御回路8を具備したもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷が接続される
電力系統に対して並列に接続され、前記電力系統と並列
運転を行うものであって、充放電可能な直流電源の電力
を電力変換する電力変換器とからなる分散型電源装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】図13は、この種の従来の分散型電源装
置の1例の主回路を示す図である。電力系統1と負荷2
が第1の系統連系スイッチ3を介して接続されている。
負荷2と並列に電力変換器4が接続され、電力変換器4
の直流側には充放電可能な直流電源5が接続されてい
る。
【0003】電力系統1が正常である場合、系統連系ス
イッチ3はオンしている。変換器電流検出器6の出力が
電流指令値発生回路7により設定された電流値に保たれ
るように、制御回路8は電力変換器4の出力すべき電圧
を決定する。
【0004】該制御回路8の出力はゲートドライブ回路
9に入力し、ここで発生したPWM信号により電力変換
器4を動作させ直流電源5を充電または放電する。電力
系統1に電圧低下や停電などの異常が発生した場合、系
統電圧異常検出器12が電力系統1の異常を検出する。
系統電圧異常検出器12からの検出信号は連系スイッチ
制御回路13に入力され系統連系スイッチ3をオフす
る。負荷2には直流電源5から電力変換器4を通じて交
流電力が供給される。この時、制御回路8は負荷電圧検
出器10の出力が電圧指令値発生回路11により設定さ
れた電圧値に保たれるような電圧指令値を電力変換器4
に与える。
【0005】電力系統1に異常が発生してから、系統連
系スイッチ3をオフし、電力変換器4により負荷2に電
力を供給するまでの切り換えは、非常に高速に行う必要
がある。系統連系スイッチ3としてサイリスタなどの自
己消弧能力を持たない半導体素子を用いた場合、スイッ
チ電流が0になった点でしかオフできないので、電流の
遮断には最大で電源周波数の半周期かかる。このような
ことから、系統連系スイッチ3には自己消弧能力を持つ
例えば静電誘導型半導体素子(以下IGBTと略す)が
用いられる。
【0006】ここで、系統連系スイッチ3の構成例につ
いて図14を参照して説明する。図14(a)は静電誘
導型半導体素子(IGBT)を1個とダイオードDを4
個組合わせた例を示すものであり、図14(b)は静電
誘導型半導体素子(IGBT)を2個とダイオード2個
を組み合わせた例を示すものであり、これらの場合には
電流を高速に遮断することができるので、系統連系スイ
ッチ3の用途に最適である。しかし、IGBT等の自己
消弧能力を持つ半導体素子はサイリスタ等の自己消弧能
力を持たない半導体素子と比較して過負荷耐量が小さ
く、例えば図14(c)に示すようにサイリスタ(SC
R)を逆並列に接続し双方向スイッチを構成した場合と
比べて過負荷耐量が小くなる。
【0007】このようなことから、負荷2に対して突入
電流が流れる場合や波高値が大きい電流が流れる場合な
どを考慮すると、系統連系スイッチ3に用いるIGBT
は、サイリスタのように自己消弧能力を持たないが過負
荷耐量の大きい半導体素子を用いる場合と比較して大容
量のものが必要になる。
【0008】電力系統1に異常が発生し第1の系統連系
スイッチ3が遮断動作を行う前後では、電力変換器4が
負荷2に供給すべき電流は、第1の系統連系スイッチ3
を流れていた分だけ不連続になる。しかし、電力変換器
4の電流の変化速度は制御回路8の応答速度や主回路定
数により制限され、電流を不連続的に変化させることは
できない。電力変換器4の電流と負荷電流が合致するま
では、電流の差は電力変換器4の内部にあるフィルタコ
ンデンサが放電または充電を行うことによって吸収され
負荷電圧変動の原因になる。この時の負荷電圧波形の例
を図15に示す。電圧の変動は非常に短時間であるが、
変化は急峻である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】電力系統1の異常を検
知した後、速やかに電力系統1と電力変換器2を切り放
さなければならない場合、IGBTを用いれば高速な遮
断が可能となる。しかし、IGBTは過負荷耐量が小さ
いので、負荷2に突入電流などの過電流が流れる場合を
考慮した時、サイリスタなど自己消去能力を持たないが
過負荷耐量が大きい半導体素子を用いる場合と比較し、
大容量の半導体素子を使用しなければならず、価格等の
面で不利になる。
【0010】系統連系スイッチ3がオフした直後に発生
する負荷電圧変動は、ごく短時間であるが変化が非常に
急峻なため、特に容量性負荷や整流器負荷に対して過大
な突入電流を流すことになり、系統連系スイッチ3の容
量増の一因になる。また、電磁ノイズの原因になりやす
く、除去することが望まれる。
【0011】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、第1の目的は過電流時を考慮した場合
でも、系統連系スイッチに使用する半導体素子の容量を
増やさずにすむ分散型電源装置を提供することであり、
また第2の目的は系統連系スイッチがオフした直後に発
生するごく短時間の負荷電圧変動を除去することができ
る分散型電源装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に対応する発明は、負荷が接続される電力
系統に対して並列に接続され、前記電力系統と並列運転
を行うものであって、充放電可能な直流電源の電力を電
力変換する電力変換器とからなる分散型電源装置におい
て、前記電力系統に直列に接続され電路を開路可能で自
己消弧能力を持つ半導体素子からなる第1の系統連系ス
イッチと、前記電力系統の系統電圧の異常を検出したと
き前記第1の系統連系スイッチに開路指令を与える系統
電圧異常検出手段と、前記第1の系統連系スイッチに流
れる過電流を検出する過電流検出手段と、前記過電流検
出手段により過電流が検出されたとき該過電流を制限す
る電流制限手段とを具備した分散型電源装置である。
【0013】請求項1に対応する発明によれば、第1の
系統連系スイッチに過電流が流れた場合に、該系統連系
スイッチの電流を制限する電流制限手段により、第1の
系統連系スイッチに流れる電流を低減できる。
【0014】前記目的を達成するために、請求項2に対
応する発明は、前記電流制限手段は、前記第1の系統連
系スイッチに並列に接続され、導通制御可能で過負荷耐
量の大きな半導体素子からなる第2の系統連系スイッチ
と、前記電流検出手段が過電流を検出したとき前記第2
の系統連系スイッチに導通指令を与える制御回路とで構
成したことを特徴とする請求項1記載の分散型電源装置
である。
【0015】請求項2に対応する発明によれば、第1の
系統連系スイッチに過電流が流れた場合に、過負荷耐量
の大きい第2の系統連系スイッチを導通させることによ
り、第1の系統連系スイッチに流れる電流を低減でき
る。
【0016】前記目的を達成するために、請求項3に対
応する発明は、負荷が接続される電力系統に対して並列
に接続され、前記電力系統と並列運転を行うものであっ
て、充放電可能な直流電源の電力を電力変換する電力変
換器とからなる分散型電源装置において、前記電力系統
に直列に接続され電路を開路可能で自己消弧能力を持つ
半導体素子からなる第1の系統連系スイッチと、前記電
力系統の系統電圧の異常を検出したとき前記第1の系統
連系スイッチに開路指令を与える系統電圧異常検出手段
と、前記第1の系統連系スイッチに流れる過電流を検出
する過電流検出手段と、前記過電流検出手段により過電
流が流れたことを検出したとき、前記電力変換器の交流
側電流を変化させる手段とを具備した分散型電源装置で
ある。
【0017】請求項3に対応する発明によれば、第1の
系統連系スイッチの電流に過電流が流れた際に、電力変
換器の交流側電流を変化させることにより、第1の系統
連系スイッチに流れる電流を低減できる。
【0018】前記目的を達成するために、請求項4に対
応する発明は、負荷が接続される電力系統に対して並列
に接続され、前記電力系統と並列運転を行うものであっ
て、充放電可能な直流電源の電力を電力変換する電力変
換器とからなる分散型電源装置において、前記電力系統
に直列に接続され電路を開路可能で過電流が流れたとき
自動的に電流が制限される半導体素子からなる第1の系
統連系スイッチと、前記電力系統の系統電圧の異常を検
出したとき前記第1の系統連系スイッチに開路指令を与
える系統電圧異常検出手段とを具備した分散型電源装置
である。
【0019】前記目的を達成するために、請求項5に対
応する発明は、前記過電流検出手段は、過電流検出機能
を持つ半導体素子の過電流検出機能で構成したことを特
徴する請求項1または請求項3記載の分散型電源装置で
ある。
【0020】請求項4または請求項5に対応する発明に
よれば、第1の系統連系スイッチの電流が過電流となっ
た場合に、過電流時に自動的に電流が制限される半導体
素子の電流制限機能が動作することにより、第1の系統
連系スイッチに流れる電流を低減できる。
【0021】前記目的を達成するために、請求項6に対
応する発明は、負荷が接続される電力系統に対して並列
に接続され、前記電力系統と並列運転を行うものであっ
て、充放電可能な直流電源の電力を電力変換する電力変
換器とからなる分散型電源装置において、前記電力系統
に直列に接続され電路を開路可能で自己消弧能力を持つ
半導体素子からなる第1の系統連系スイッチと、前記第
1の系統連系スイッチに流れる過電流を検出する過電流
検出手段と、前記電力系統の系統電圧の異常を検出した
とき前記第1の系統連系スイッチに開路指令を与える系
統電圧異常検出手段と、前記第1の系統連系スイッチに
並列に接続され、導通制御可能で過負荷耐量の大きな半
導体素子からなる第2の系統連系スイッチと、前記過電
流検出手段が過電流を検出したとき前記第2の系統連系
スイッチに導通指令を与える制御回路と、前記系統電圧
異常検出手段により前記系統電圧の異常を検出したとき
前記電力変換器の交流側電流を変化させる手段と、前記
系統電圧異常検出手段により前記系統電圧の異常を検出
したとき前記第2の系統連系スイッチに解列指令を与え
る手段とを具備した分散型電源装置である。
【0022】請求項6に対応する発明によれば、過負荷
耐量が大きいが自己消弧能力を持たない第2の系統連系
スイッチが動作中の場合に系統電圧の異常を検出した際
に、電力変換器の交流側電流を変化させることにより第
2の系統連系スイッチに流れる電流を0とすることで、
高速に電力系統を遮断することを可能にする。
【0023】前記目的を達成するために、請求項7に対
応する発明は、前記系統電圧異常検出手段により前記系
統電圧の異常を検出したとき前記電力変換器の交流側電
流を変化させて前記第1の系統連系スイッチに流れる電
流を零にする手段を具備した請求項1記載の分散型電源
装置である。
【0024】請求項7に対応する発明によれば、系統電
圧の異常を検出した際に、電力変換器の交流側電流を変
化させることにより、第1の系統連系スイッチに流れる
電流を0にしてからスイッチをオフすることで、負荷へ
供給される電力の連続性を保ち負荷電圧の変動を抑制す
る。
【0025】前記目的を達成するために、請求項8に対
応する発明は、前記系統電圧異常検出手段により前記系
統電圧の異常を検出したとき前記電力変換器の交流側電
流を変化させて前記電力変換器の出力電流をを零にする
手段を具備した請求項1記載の分散型電源装置である。
【0026】請求項8に対応する発明によれば、系統電
圧の異常を検出した際に、電力変換器の交流側電流を0
にしてから第1の系統連系スイッチをオフすることで、
負荷へ供給される電力の変動を低減し、負荷電圧の変動
を抑制する。
【0027】前記目的を達成するために、請求項9に対
応する発明は、前記電力変換器の交流側電流を零にする
手段は、前記電力変換器の交流側電流を変化させること
により前記電力変換器出力電流を零にすると共に、前記
電力変換器へのゲート指令を停止する手段とを具備した
請求項8記載の分散型電源装置である。請求項9に対応
する発明によれば、電力変換器電流を0にする際に、電
力変換器へゲート指令を停止することにより行い、制御
の高速化を行う。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明するが、図13と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。 (第1の実施形態)図1に示すように、過電流検出手段
を構成する例えば連系スイッチ電流検出器14と、電流
制限手段を構成する例えば第2の系統連系スイッチ15
と第2の連系スイッチ制御回路16からなる構成を新た
に追加したものである。これ以外の構成は、図13と同
一である。
【0029】ここで、連系スイッチ電流検出器14は、
第1の系統連系スイッチ3に流れる過電流を検出するも
のである。第2の系統連系スイッチ15、第1の系統連
系スイッチ3に並列に接続され、導通制御可能で過負荷
耐量の大きな半導体素子で必ずしも自己消弧能力を持た
ない半導体素子例えばサイリスタSCRから構成されて
いる。第2の連系スイッチ制御回路16は、連系スイッ
チ電流検出器14が過電流を検出したとき第2の系統連
系スイッチ15に導通指令を与えるものである。
【0030】このように構成された実施形態において
は、以下のような作用効果が得られる。すなわち、系統
連系スイッチ3に過電流が流れた場合、連系スイッチ電
流検出器14が過電流を検知し、この過電流検知信号が
第2の連系スイッチ制御回路16に入力され、連系スイ
ッチ制御回路16から系統連系スイッチ15のサイリス
タに点弧指令が与えられる。サイリスタはIGBTに比
べてオン電圧が低いため、系統連系スイッチ15をオン
することにより、電流の大部分は統連系スイッチ15を
流れる。この結果、第1の系統連系スイッチ3の過電流
状態は解消され、第1の系統連系スイッチ3を構成する
半導体素子の容量を増やさずに済む。
【0031】(第2の実施形態)図2に示すように、連
系スイッチ電流検出器14を、電力系統1と第1の系統
連系スイッチ3の電路に直列に挿入し、連系スイッチ電
流検出器14で検出される過電流を電流指令値発生回路
7に入力させるようにし、電流指令値発生回路7の出力
を変化させて、負荷2に流れる電流の一部を電力変換器
4に負担させるように構成したものである。これ以外の
点は、図13と同一である。
【0032】このような構成の実施形態によれば、以下
のような作用効果が得られる。すなわち、連系スイッチ
電流検出器14が過電流を検出した場合、電流指令値発
生回路7の出力を変化させて、負荷2に流れる電流の一
部が電力変換器4に負担させられる。具体的には、第1
の系統連系スイッチ3の電流方向が電力系統1から負荷
2へ流れているときには電力変換器4の出力電流が増加
し、逆の場合には電力変換器4の出力電流が減少する。
この結果、負荷2に流れる電流の一部が電力変換器4に
負担させられ、第1の系統連系スイッチ3に流れる過電
流状態は解消する。
【0033】(第3の実施形態)この実施形態は概略図
2の実施形態と類似した構成であり、図2の連系スイッ
チ電流検出器14を設けず、第1の系統連系スイッチ3
を構成する半導体素子として、電力系統1に直列に接続
され電路を開路可能で過電流が流れたとき自動的に電流
が制限される半導体素子例えば短絡保護機能付IGBT
を用い、しかも系統電圧異常検出手段を構成する系統電
圧異常検出器12が電力系統1の系統電圧の異常を検出
したとき第1の系統連系スイッチ3に開路指令を与える
ように構成したものである。
【0034】このように構成した実施形態によれば、以
下のような作用効果が得られる。すなわち、負荷2に対
して過電流が流れると、短絡保護機能付IGBTの電流
制限機能が動作し、系統連系スイッチ3の電流は自動的
に制限される。従って、ごく短期間の過電流ならば、過
電流が解消した段階で短絡保護機能付IGBTの電流制
限機能も停止し、そのまま運転を継続できる。
【0035】しかし、短絡保護機能付IGBTが電流制
限動作を行っている間は素子が発熱するので、あまり長
時間の過電流には耐えられない。また、電流制限期間中
は電流を絞っただけ負荷電圧が低下する。以上の理由に
より、短絡保護機能付IGBTの電流制限動作はごく短
時間に限られる。
【0036】(第4の実施形態)図3に示すように、図
1に示す回路において、第1の系統連系スイッチ3は第
3の実施形態と同様に電流制限動作信号出力付きの短絡
保護機能付IGBT(C2 −IGBT)で構成し、電流
制限機能動作信号17を第2の系統連系スイッチ制御回
路16へ入力するように構成し、過負荷耐量の大きなサ
イリスタ等の半導体素子による第2の系統連系スイッチ
15に点弧指令を与えるようにしたものである。これ以
外の点は、図1の実施形態と同一である。
【0037】このように構成した実施形態によれば、以
下の作用効果が得られる。すなわち、第1の系統連系ス
イッチ3、つまり負荷に過電流が流れると、短絡保護機
能付IGBTの電流制限機能が動作し、系統連系スイッ
チ3の電流が自動的に絞られ、かつ電流制限機能動作信
号17が連系スイッチ制御回路16へ入力されるので、
系統連系スイッチ15に点弧指令が与えられる。このよ
うにして、負荷2に流れる電流をバイパスさせ、第1の
系統連系スイッチ3の過電流状態は解消する。この実施
形態によれば、図1,図2で必要としていた連系スイッ
チ電流検出器14を省略することができ、連系スイッチ
電流検出器14を用いる場合と比較して高速な動作が可
能になる。
【0038】(第5の実施形態)図4に示すように、図
2において系統連系スイッチ3を構成する半導体素子と
して短絡保護機能付IGBTを使用し、短絡保護機能付
IGBTの電流制限機能動作信号17により電流指令値
発生回路7の出力を変化させ、電流変換器4の交流側電
流を変化させるように構成したものである。これ以外の
点は、図2と同一である。
【0039】このよう構成することにより、負荷2に流
れる電流の一部が電力変換器4に負担させられ、第1の
系統連系スイッチ3の過電流状態は解消する。第4の実
施形態と同様に、連系スイッチ電流検出器14を省略す
ることができ、連系スイッチ電流検出器14を用いる場
合と比較して高速な動作が可能になる。
【0040】(第6の実施形態)本実施形態は、例えば
前述した第5の実施形態において考えられる問題点を除
去するためのものである。すなわち、図4の実施形態に
おいて、第2の系統連系スイッチ15を構成する半導体
素子として、過負荷耐量が大きいが自己消弧能力をもた
ない半導体素子で構成した場合、第2の系統連系スイッ
チ15が導通している間は、電力系統1に電圧低下など
の異常が発生しても、瞬時に電力系統1を切り放すこと
が不可能になる。電力系統1の切り放しには最大で電源
周波数の半周期分かかる。
【0041】図5はこの問題点を解消するためのもの
で、第2の系統連系スイッチ15が導通中に電力系統1
に異常が発生した場合、第2の系統連系スイッチ15を
流れる電流がゼロクロス点を持つように、系統電圧異常
検出器12の出力により電流指令値発生回路7の出力を
変化させるように構成したものである。
【0042】この時の系統電圧異常検出器12の出力信
号、第2の系統連系スイッチ15の電流、電力変換器4
の出力電流、負荷2の電流波形を、図6に示す。図6の
例では、系統電圧異常検出器12が異常を検出したら、
電流指令値発生回路7の出力を反転させている。電力変
換器4の電流は少し遅れて追従するが、負荷2に流れる
電流を全て賄う状態になったところで、第2の系統連系
スイッチ15に流れる電流は0になる。
【0043】このようにして、自己消弧能力を持たない
半導体素子で構成された第2の系統連系スイッチ15が
導通中の場合でも、電力系統1を高速に切り放すことが
可能になる。
【0044】(第7の実施形態)図7に示すように、第
1の系統連系スイッチ3と負荷2の間の電路に、負荷電
流検出器18を設け、この負荷電流検出器18で検出し
た負荷電流を電流指令値発生回路7に入力し、また系統
電圧異常検出器12により検出された系統異常信号を電
流指令値発生回路7に入力するようにした構成したもの
である。これ以外の点は、図13と同一構成である。
【0045】このように構成された実施形態によれば、
以下のような作用効果が得られる。系統電圧異常検出器
12により系統電圧の異常が検出されると、連系スイッ
チ制御回路13から系統連系スイッチ3に開路指令が与
えられ、系統連系スイッチ3が遮断動作を行った際に発
生する負荷電圧の変動が抑制される。この時の系統連系
スイッチ3の電流、電力変換器4の出力電流、負荷2の
電圧および電流波形を図8に示す。系統電圧異常検出器
12が異常を検出したら、電流指令値発生回路7の出力
を負荷電流検出器18の出力と同じ値にする。電力変換
器4の電流は少し遅れて追従し、負荷2に流れる電流を
全て賄う状態になったところで、系統連系スイッチ3に
流れる電流は0になる。この後で第1の系統連系スイッ
チ3が遮断動作を行えば、遮断動作後の電力変換器4の
電流は変化させる必要がなくなる。このようにして電力
系統遮断後の電流変化に起因する電圧変動は完全になく
すことができる。
【0046】(第8の実施形態)本実施形態は、図9に
示すように、系統電圧異常検出器12で検出した系統電
圧の異常検出信号を、電流指令値発生回路7に入力し、
これにより電力変換器4の交流側電流を変化させて、電
力変換器4の出力電流を零にするように構成したもので
ある。この点以外の構成は、図13と同一である。
【0047】このように構成された実施形態によれば、
図7の実施形態で考えられる問題点を解決することがで
きる。すなわち、図7の回路では実際には負荷2に流れ
る電流は常に変動しており、電力変換器4の電流を完全
に追従させることは困難であり、また、負荷電流検出器
18が余分に必要となる。
【0048】図10は、図9の第1の系統連系スイッチ
3の電流、電力変換器4の出力電流、負荷2の電流波形
を示している。系統電圧異常検出器12が異常を検知し
たら、電流指令値発生回路7の出力を0とし、電力変換
器4の電流を0に絞る。その後、系統連系スイッチ3の
遮断動作を行う。この方法では図7に示す実施形態とは
異なり、電力系統遮断後に電力変換器4の電流を変化さ
せなければならない。しかし、負荷2の容量は電力変換
器4の容量に比べて小さい場合が多い。負荷2の容量が
電力変換器4の容量に対し40%程度と仮定すると、系
統遮断直前に電力変換器4が変換器定格容量の100%
で充電運転を行っていた場合、系統遮断直後の変換器電
流変化幅は140%になる。変換器定格容量の100%
で放電運転を行っていた場合、系統遮断直後の変換器電
流変化幅は60%になる。
【0049】これに対し、電力変換器4の電流を一度0
に絞ってから遮断を行うと、系統遮断直後の変換器電流
変化幅は40%ですむ。電力変換器4内部のフィルタコ
ンデンサが充放電しなければならない電力量は電流変化
幅に比例するので、系統遮断後の電力変換器4の電流変
化幅は小い方が負荷電圧変動は小さくなる。
【0050】(第9の実施形態)本実施形態は、図11
に示すように、系統電圧異常検出器12で検出された系
統電圧の異常信号をゲートドライブ回路9に入力するよ
うにし、該系統電圧の異常信号が入力されたとき、電力
変換器4のゲート指令を停止させるように構成したもの
である。これ以外の点は、図13と同一である。
【0051】このように構成された実施形態によれば、
図9の回路において考えられる次のような問題点を除去
することができる。図9の実施形態では、電力変換器4
が電流制御を行ってから第1の系統連系スイッチ3が遮
断動作を行うので、遮断動作が若干遅れる。
【0052】これに対して本実施形態では遮断動作時間
を短縮することができる。図12は図11の第1の系統
連系スイッチ3の電流、電力変換器4の出力電流、負荷
2の電圧・電流波形を示している。系統電圧異常検出器
12の出力により、電力変換器4のゲートドライブ回路
9の出力を停止させ、電力変換器4の電流を瞬時に0に
絞る。この結果、第8の実施形態と比較して、動作が非
常に高速になるばかりでなく、第8の実施形態と同様、
負荷2の容量が電力変換器4の容量に比べて小さい場合
に、電力変換器4の電流変化幅を小さくすることができ
る。
【0053】
【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果が得
られる。請求項1〜請求項5のいずれかに対応する発明
によれば、負荷に過電流が流れた時でも自己消弧能力を
持つ半導体で構成した第1の系統連系スイッチに過電流
が流れるのを防ぐことができる。
【0054】請求項6に対応する発明によれば、過負荷
耐量は大きいが自己消弧能力を持たない半導体素子で第
2の系統連系スイッチを構成した場合、該系統連系スイ
ッチが導通中に電力系統に異常が発生しても、高速に電
力系統を切り放すことができる。
【0055】請求項7〜請求項9のいずれか対応する発
明によれば、電力系統切り放し動作の際に発生する負荷
電圧変動を抑制することができる。この結果、負荷へ突
入電流や波高値の高い電流が流れる場合を考慮しても、
第1の系統連系スイッチを構成する自己消弧能力を持つ
半導体に容量が小さなものを選定でき、装置のコストを
低減することができる。また、系統切り放し動作の際に
発生する電圧変動を抑制できるので、装置の性能を高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の分散型電源装置の第1の実施形態の概
略構成を示す回路図。
【図2】本発明の分散型電源装置の第2の実施形態の概
略構成を示す回路図。
【図3】本発明の分散型電源装置の第4の実施形態の概
略構成を示す回路図。
【図4】本発明の分散型電源装置の第5の実施形態の概
略構成を示す回路図。
【図5】本発明の分散型電源装置の第6の実施形態の概
略構成を示す回路図。
【図6】図5の実施形態の動作を説明するための波形
図。
【図7】本発明の分散型電源装置の第7の実施形態の概
略構成を示す回路図。
【図8】図7の実施形態の動作を説明するための波形
図。
【図9】本発明の分散型電源装置の第8の実施形態の概
略構成を示す回路図。
【図10】図9の実施形態の動作を説明するための波形
図。
【図11】本発明の分散型電源装置の第9の実施形態の
概略構成を示す回路図。
【図12】図11の実施形態の動作を説明するための波
形図。
【図13】従来の技術による分散型電源装置の概略構成
を示す回路図
【図14】本発明の実施形態および従来の技術に使用す
る系統連系スイッチを説明するための図。
【図15】図13の従来の技術の動作を説明するための
波形図。
【符号の説明】
1…電力系統、 2…負荷、 3…第1の系統連系スイッチ、 4…電力変換器、 5…直流電源、 6…変換器電流検出器、 7…電流指令発生回路、 8…制御回路、 9…ゲートドライブ回路、 10…負荷電圧検出器、 11…電圧指令値発生回路、 12…系統電圧異常検出器、 13…第1の連系スイッチ制御回路、 14…連系スイッチ電流検出器、 15…第2の系統連系スイッチ、 16…第2の連系スイッチ制御回路、 17…連系スイッチ電流制限動作信号、 18…負荷電流検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 克久 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 井川 英一 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 金子 智美 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷が接続される電力系統に対して並列
    に接続され、前記電力系統と並列運転を行うものであっ
    て、充放電可能な直流電源の電力を電力変換する電力変
    換器とからなる分散型電源装置において、 前記電力系統に直列に接続され電路を開路可能で自己消
    弧能力を持つ半導体素子からなる第1の系統連系スイッ
    チと、 前記電力系統の系統電圧の異常を検出したとき前記第1
    の系統連系スイッチに開路指令を与える系統電圧異常検
    出手段と、 前記第1の系統連系スイッチに流れる過電流を検出する
    過電流検出手段と、 前記過電流検出手段により過電流が検出されたとき該過
    電流を制限する電流制限手段とを具備した分散型電源装
    置。
  2. 【請求項2】 前記電流制限手段は、前記第1の系統連
    系スイッチに並列に接続され、導通制御可能で過負荷耐
    量の大きな半導体素子からなる第2の系統連系スイッチ
    と、前記電流検出手段が過電流を検出したとき前記第2
    の系統連系スイッチに導通指令を与える制御回路とで構
    成したことを特徴とする請求項1記載の分散型電源装
    置。
  3. 【請求項3】 負荷が接続される電力系統に対して並列
    に接続され、前記電力系統と並列運転を行うものであっ
    て、充放電可能な直流電源の電力を電力変換する電力変
    換器とからなる分散型電源装置において、 前記電力系統に直列に接続され電路を開路可能で自己消
    弧能力を持つ半導体素子からなる第1の系統連系スイッ
    チと、 前記電力系統の系統電圧の異常を検出したとき前記第1
    の系統連系スイッチに開路指令を与える系統電圧異常検
    出手段と、 前記第1の系統連系スイッチに流れる過電流を検出する
    過電流検出手段と、 前記過電流検出手段により過電流が流れたことを検出し
    たとき、前記電力変換器の交流側電流を変化させる手段
    とを具備した分散型電源装置。
  4. 【請求項4】 負荷が接続される電力系統に対して並列
    に接続され、前記電力系統と並列運転を行うものであっ
    て、充放電可能な直流電源の電力を電力変換する電力変
    換器とからなる分散型電源装置において、 前記電力系統に直列に接続され電路を開路可能で過電流
    が流れたとき自動的に電流が制限される半導体素子から
    なる第1の系統連系スイッチと、 前記電力系統の系統電圧の異常を検出したとき前記第1
    の系統連系スイッチに開路指令を与える系統電圧異常検
    出手段とを具備した分散型電源装置。
  5. 【請求項5】 前記過電流検出手段は、過電流検出機能
    を持つ半導体素子の過電流検出機能で構成したことを特
    徴する請求項1または請求項3記載の分散型電源装置。
  6. 【請求項6】 負荷が接続される電力系統に対して並列
    に接続され、前記電力系統と並列運転を行うものであっ
    て、充放電可能な直流電源の電力を電力変換する電力変
    換器とからなる分散型電源装置において、 前記電力系統に直列に接続され電路を開路可能で自己消
    弧能力を持つ半導体素子からなる第1の系統連系スイッ
    チと、 前記第1の系統連系スイッチに流れる過電流を検出する
    過電流検出手段と、 前記電力系統の系統電圧の異常を検出したとき前記第1
    の系統連系スイッチに開路指令を与える系統電圧異常検
    出手段と、 前記第1の系統連系スイッチに並列に接続され、導通制
    御可能で過負荷耐量の大きな半導体素子からなる第2の
    系統連系スイッチと、 前記過電流検出手段が過電流を検出したとき前記第2の
    系統連系スイッチに導通指令を与える制御回路と、 前記系統電圧異常検出手段により前記系統電圧の異常を
    検出したとき前記電力変換器の交流側電流を変化させる
    手段と、 前記系統電圧異常検出手段により前記系統電圧の異常を
    検出したとき前記第2の系統連系スイッチに解列指令を
    与える手段とを具備した分散型電源装置。
  7. 【請求項7】 前記系統電圧異常検出手段により前記系
    統電圧の異常を検出したとき前記電力変換器の交流側電
    流を変化させて前記第1の系統連系スイッチに流れる電
    流を零にする手段を具備した請求項1記載の分散型電源
    装置。
  8. 【請求項8】 前記系統電圧異常検出手段により前記系
    統電圧の異常を検出したとき前記電力変換器の交流側電
    流を変化させて前記電力変換器の出力電流をを零にする
    手段を具備した請求項1記載の分散型電源装置。
  9. 【請求項9】 前記電力変換器の交流側電流を零にする
    手段は、前記電力変換器の交流側電流を変化させること
    により前記電力変換器出力電流を零にすると共に、前記
    電力変換器へのゲート指令を停止する手段とを具備した
    請求項8記載の分散型電源装置。
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